氧化沟工艺脱氮分析和调控

陈彩萍

(太原市排水管理处污水净化四厂，山西太原 030021)

氧化沟工艺脱氮分析和调控

陈彩萍

(太原市排水管理处污水净化四厂，山西太原 030021)

通过对硝化反应和反硝化反应的影响因素研究，针对某厂氧化沟工艺出水总氮超标问题进行了原因分析，并对部分设备进行了改造及工艺调整，使出水总氮由原来的25mg/L降至12 mg/L，解决了该厂出水总氮超标问题。

硝化反应，反硝化反应，溶解氧，回流比

某污水处理厂采用奥贝尔氧化沟污水处理工艺，工艺流程为:总进水→粗格栅→污水提升泵→细格栅→旋流沉砂池→厌氧池→氧化沟→二沉池→二次提升泵→隔板反应池→滤池→总出水。设计处理量4万t/d，实际进水量由原来的2.5万t/d增加到3.5万t/d，出水指标中除总氮、总磷外，其余指标均能满足GB 18918—2002出水一级A标准，总磷通过调整PAC投药量实现达标，而总氮要通过对影响因素分析，找出关键因素，对症采取措施，通过工艺调整或投加碳源保证出水总氮达标。为此，通过对内、中、外沟溶解氧及围绕影响和控制溶解氧的转蝶曝气机和回流比进行试验研究。

1 分析原因，找出关键因素

污水生物处理中氮的转化包括同化、氨化、硝化和反硝化作用。但是从化合态氮到气态氮进而从根本上去除氮污染物质的转化过程主要通过硝化和反硝化过程起作用。硝化作用是指在好氧条件下，将氨氮氧化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的生化反应，硝化反应由自养微生物完成。反硝化作用是指在缺氧条件下，将亚硝酸盐氮和硝酸盐氮还原成气态氮或N2O，NO的作用，由异养微生物完成。

在该污水处理厂中，出水氨氮的月平均值为0.8 mg/L，且二沉池出水溶解氧在2.3 mg/L，分析硝化反应比较完全，氧化沟溶解氧偏高，无明显的厌氧、缺氧环境，造成反硝化反应效果差，导致脱氮效果不佳，下面主要分析影响反硝化反应的因素:

1)温度。

反硝化反应受温度的升高影响反应速率加快，温度降低反应速率减缓。该厂全年氧化沟水温在10℃～22℃，考虑到水量增加前总氮出水达标，且水温在水量增加前后变化不大，因此暂不考虑此因素的影响。

2)溶解氧。

反硝化菌是异养兼性厌氧菌，只有在无分子氧且同时存在硝酸和亚硝酸离子的条件下，它们才能够利用这些离子中的氧进行呼吸，使硝酸盐还原。如反应器内溶解氧较高，将使反硝化菌利用氧进行呼吸，抑制反硝化菌体内硝酸盐还原酶的合成，或者氧成为电子受体，阻碍硝酸氮的还原。经监测，该厂外沟溶解氧平均值在1.2 mg/L，中沟在2.1 mg/L，内沟在3.5 mg/L。缺氧段的溶解氧宜控制在0.5mg/L以下。从数据分析，该厂外沟溶解氧达1.2 mg/L，已处于好氧状态，从厌氧池过来的原水直接进入好氧状态，中间缺失了缺氧段，而氮的脱除即反硝化反应主要是在缺氧状态下完成，所以该厂的溶解氧过高，曝气量过大，直接造成了总氮指标超标。在本次试验分析中，溶解氧应被作为关键因素进行重点调控。

3)碱度和pH。

pH值的变化对反硝化速率的影响比较敏感，经考察，该厂的原水以生活污水为主，进水pH值常年恒定在6.5～8.5之间，服务范围内也无排放酸碱废水的污染源，在本试验中，不考虑此因素的影响。

4)C/N比。

碳源的充足与否，直接关系到反硝化效果的好坏，反硝化菌以有机物为氮源和能源进行无氧呼吸，碳源不足将导致反硝化反应不充分。经过计算，该厂进入氧化沟的污水的BOD5/TKN为4.5，符合一般情况下4～6的范围，分析在该厂污水处理反应过程中碳源应能满足反硝化反应的需要，因此，此因素对总氮超标的影响可暂不考虑。

5)有毒物质。

有毒物质对微生物的冲击绝大多数情况下是毁灭性的，一定要防止有毒害的废水直接进入氧化沟内，有毒物质的进入可能会导致绝大多数指标超标。该厂为市政生活污水处理厂，经查阅近两年来进水水质未发现明显异常，随着各地环保监督力度的加大，此因素的影响在此次分析中可以不做考虑。

综上分析得出，该厂的出水总氮超标主要原因在溶解氧的控制上。

2 针对溶解氧的控制展开分析，并制定相应措施

2.1 第一阶段

1)该厂外沟共有8台转蝶曝气机，设计水量为4万t/d，实际水量目前为3.5万t/d，因溶解氧过高，该厂已采用间隔开启曝气机的方法，即:现场外沟开4台，停4台。由于外沟检测溶解氧在1.2mg/L，溶解氧偏高，采取停6台，开2台，对称开启且与推进器位置错开，使曝气机的推动作用保持，不致影响混合液的正常流动。

2)中、内沟共采用4台转蝶曝气机，中间用联轴器连接，平常4台全部开启，由于监测到中沟溶解氧为 2.1 mg/L、内沟在3.5 mg/L，采取运转2台停2台的措施后，测得内沟溶解氧在1.2mg/L，中沟溶解氧0.2 mg/L，出水水质发生变化，COD，NH3-N指标急骤上升，临近超标。及时调整为运转3台停1台，定时监测溶解氧。

3)小结:通过采取以上措施后，在其他指标达标的情况下，出水总氮由原来的25 mg/L降至18 mg/L，取得了明显的效果。但仍然不能满足国标一级A出水总氮不大于15mg/L的要求。

2.2 第二阶段

1)该厂未设内回流，外回流共采用了3台潜污泵回供，目前全部开启。经计算，回流比为150%，二沉池出水溶解氧2.3 mg/L，回流比越大，氧化沟溶解氧会越高。控制回流比在100%，因3台回流泵为工频直接启动，无法较好地实现控制，开启2台时，回流比为85%，回流比偏小，且二沉池泥位增速较快，长期持续会造成二沉池泥位过高出水翻泥。综合考虑后，在原有控制柜的基础上，加装了变频控制，通过变频实现对泥量的科学控制，减少设备磨损并降低能耗。

2)小结:通过改变回流量的大小，对溶解氧和反硝化反应时间的调控，出水总氮由原来的18 mg/L降至了16 mg/L，进一步增强了脱氮效果，但仍然不能满足要求。

2.3 第三阶段

1)转蝶曝气机的开启台数均已达到最小开启台数，且回流泵的开启控制为2台工频，1台变频控制在33 Hz，也已达到最低控制，此段时间，外沟、中沟、内沟溶解氧平均值为 0.5 mg/L，1.3 mg/L，2.4mg/L，中、内沟DO值略偏高。由于该厂的氧化沟出口处堰板已损坏，无法用调整堰板的高低来控制曝气机的浸没深度。且维修费用高、难度大，经过经济技术比较，采取了曝气机加变频控制的措施，另考虑到曝气机电机为非变频电机，电机转速过慢会造成电机发热、对电机造成损害，于是取了一组作为试验，且变频控制不低于45 Hz，经过改造后实验测得，中、内沟DO值分别为0.8 mg/L，1.5 mg/L，电机温度略有所升高，但不影响正常使用。

2)小结:通过加装变频降低曝气机转速来降低溶解氧，经连续监测一周出水总氮平均值为12 mg/L，满足了出水一级A的要求。

3 结论

1)脱氮效果的好坏主要取决于硝化反应和反硝化反应，溶解氧过高，虽然硝化反应完全，出水NH3-N极低，但同时过高的DO值抑制了反硝化反应，导致出水总氮偏高，且造成了能源消耗高，加大了处理成本。

2)针对该厂反硝化效果差的情况，分析反硝化反应的影响因素，逐一进行分析比较，最终确定溶解氧的控制为此次调控的关键因素，围绕此因素相关设备的控制和改造分阶段进行实施，并比较出水总氮的值的变化以及能否满足出水要求。

3)在目前3.5万t/d处理量的情况下，氧化沟中、内沟转蝶曝气机开3台，其中2台工频，1台变频45 Hz运转，外沟8台转蝶曝气机，停运6台，开2台，且要对称开启并与推进器位置错开，外回流泵3台，2台工频运行，1台变频33 Hz运行。出水总氮稳定达标，平均值在12mg/L。

4 建议

1)本次试验在7月～8月进行，温度较高，在冬季温度较低时，应根据实际情况调控污泥浓度值及溶解氧值，根据监测数值调整设备开启状态，以确保出水总氮及其他各项指标达标。今后的试验应增加此种情况下的内容研究。

2)在脱氮工艺调控过程中，要做到既要保证出水水质的达标，又要节约成本，减少不必要的浪费和资源消耗。

［1］ 张 波，高廷耀.生物脱氮除磷工艺厌氧/缺氧环境倒置效应［J］.中国给水排水，1997，13(3):7-10.

［2］ 王晓莲，彭永臻.A2/O法污水生物脱氮除磷处理技术与应用［M］.北京:科学出版社，2009.

［3］ 张自杰.排水工程［M］.北京:中国建筑工业出版社，2000.

The denitrification analysis and control of oxidation ditch process

Chen Caiping

(Taiyuan DrainageManagement Sewage Purification Fourth Plant，Taiyuan 030021，China)

Through the research on the influence factors of nitrification and denitrification reaction，this paper analyzed the causes ofwater total nitrogen excess problem of oxidation ditch process in a factory，and mademodification and process adjustment to equipment，made the water total nitrogen from 25 mg/L to 12 mg/L，solved the problems ofwater total nitrogen problem of the plant.

nitrification，denitrification reaction，dissolved oxygen，reflux ratio

X131.2

A

1009-6825(2015)29-0139-03

2015-08-10

陈彩萍(1974-)，女，工程师