近日，山西省太原市公布了今年首批生態(tài)環(huán)境違法典型案例。這是太原市結(jié)合“利劍斬污”“臭氧污染治理攻堅”“突出環(huán)境問題執(zhí)法攻堅”等專項行動，今年集中查處的４起違法典型性案件，有力地震懾了生態(tài)環(huán)境違法行為。

 

2022年3月7日，太原市生態(tài)環(huán)境局小店分局接到太原市生態(tài)環(huán)境保護綜合行政執(zhí)法隊轉(zhuǎn)辦關(guān)于太原某污水處理有限公司2021年12月19日廢水出水口監(jiān)控點氨氮在線數(shù)據(jù)超標0.2倍的案件線索。小店分局當日組織執(zhí)法人員前往該公司進行調(diào)查核實。

 

經(jīng)調(diào)閱該公司廢水出水口監(jiān)控點氨氮歷史在線數(shù)據(jù)以及對該公司負責人進行調(diào)查詢問，確認該公司2021年12月19日廢水出水口監(jiān)控點氨氮在線數(shù)據(jù)超標0.17倍。

 

該公司的上述行為違反了《中華人民共和國水污染防治法》第十條“排放水污染物，不得超過國家或者地方規(guī)定的水污染物排放標準和重點水污染物排放總量控制指標”的規(guī)定。3月23日，小店分局依據(jù)《中華人民共和國水污染防治法》第八十三條第（二）項的規(guī)定，對該公司下達《行政處罰事先（聽證）告知書》。該公司于同日提出聽證申請。5月18日，太原市生態(tài)環(huán)境局組織聽證會。經(jīng)聽證，決定不予采納該公司提出的申辯意見。5月26日，小店分局向該公司下達《行政處罰決定書》，對該公司處以罰款人民幣30萬元整。

 

本案拓展應用非現(xiàn)場監(jiān)管手段，通過在線監(jiān)控監(jiān)測數(shù)據(jù)精準發(fā)現(xiàn)問題，進行量化評定，極大地提升了環(huán)境監(jiān)管的效能。本案依法進行案件聽證，保障行政機關(guān)執(zhí)法公正、透明，提升了行政執(zhí)法的權(quán)威性和公信力。

 

 

氨氮超標？你應該知道這些！

 

01

硝化反應影響因素

（1）污泥負荷F/M和泥齡SRT

 

生物硝化屬低負荷工藝，F(xiàn)/M一般都在0.15 kgBOD/(kgMLVSS·d)以下。負荷越低，硝化進行得越充分，NH₃-N向NO₃^--N轉(zhuǎn)化的效率就越高。有時為了使出水NH₃-N非常低，甚至采用F/M為0.05kgBOD/(kgMLVSS·d)的超低負荷。

 

與低負荷相對應，生物硝化系統(tǒng)的泥齡SRT一般較長，這主要是因為硝化細菌增殖速度較慢，世代期長，如果不保證足夠長的SRT，硝化細菌就培養(yǎng)不起來，也就得不到硝化效果。實際運行中，SRT控制在多少，取決于溫度等因素。但一般情況下，要得到理想的硝化效果，SRT至少應在15d以上。

 

（2）回流比R與水力停留時間T

 

生物硝化系統(tǒng)的回流比一般較傳統(tǒng)活性污泥工藝大。這主要是因為生物硝化系統(tǒng)的活性污泥混合液中已含有大量的硝酸鹽，如果回流比太小，活性污泥在二沉池的停留時間就較長，容易產(chǎn)生反硝化，導致污泥上浮。

 

生物硝化系統(tǒng)曝氣池的水力停留時間Ta一般也較傳統(tǒng)活性污泥工藝長，至少應在8h之上。這主要是因為硝化速率較有機污染物的去除速率低得多，因而需要更長的反應時間。

 

（3）溶解氧DO

 

硝化工藝混合液的DO應控制在2.0 mg/L，一般在2.0~3.0 mg/L之間。當DO小于2.0 mg/L時，硝化將受到抑制；當DO小于1.0 mg/L時，硝化將受到完全抑制并趨于停止。生物硝化系統(tǒng)需維持高濃度DO，其原因是多方面的。

 

首先，硝化細菌為專性好氧菌，無氧時即停止生命活動，不像分解有機物的細菌那樣，大多數(shù)為兼性菌。其次，硝化細菌的攝氧速率較分解有機物的細菌低得多，如果不保持充足的氧量，硝化細菌將“爭奪”不到所需要的氧。另外，絕大多數(shù)硝化細菌包埋在污泥絮體內(nèi)，只有保持混合液中較高的溶解氧濃度，才能將溶解“擠入”絮體內(nèi)，便于硝化菌攝取。

 

一般情況下，將每克NH₃-N轉(zhuǎn)化成NO₃^--N約需氧4.57g，對于典型的城市污水，生物硝化系統(tǒng)的實際供氧量一般較傳統(tǒng)活性污泥工藝高50%以上，具體取決于進水中的TKN濃度。

 

（4）硝化速率

 

生物硝化系統(tǒng)一個專門的工藝參數(shù)是硝化速率，系指單位重量的活性污泥每天轉(zhuǎn)化的氨氮量，一般用NR表示，單位一般為gNH₃-N/(gMLVSS·d)。NR值的大小取決于活性污泥中硝化細菌所占的比例，溫度等很多因素，典型值為0.02 gNH₃-N/(gMLVSS·d)，即每克活性污泥每天大約能將0.02 gNH₃-N轉(zhuǎn)化成NO₃^--N。

 

（5）BOD5/TKN對硝化的影響

 

TKN系指水中有機氮與氨氮之和。入流污水中BOD5與TKN之比是影響硝化效果的一個重要因素。

 

BOD5/TKN越大，活性污泥中硝化細菌所占的比例越小，硝化速率NR也就越小，在同樣運行條件下硝化效率就越低；反之，BOD5/TKN越小，硝化效率越高。典型城市污水的BOD5/TKN大約為5－6，此時活性污泥中硝化細菌的比例約為5％；如果污水的BOD5/TKN增至9，則硝化菌比例將降至3%；如果BOD5/TKN減至3，則硝化細菌的比例可高達9%。

 

其次，BOD5/TKN變小時，由于硝化細菌比例增大，部分會脫離污泥絮體而處于游離狀態(tài)，在二沉池內(nèi)不易沉淀，導致出水混濁。綜上所述，BOD5/TKN太小時，雖硝化效率提高，但出水清澈度下降；而BOD5/TKN太大時，雖清澈度提高，但硝化效率下降。因而，對某一生物硝化系統(tǒng)來說，存在一個最佳BOD5/TKN值。很多處理廠的運行實踐發(fā)現(xiàn)，BOD5/TKN值最佳范圍為2~3。

 

（6）pH和堿度對硝化的影響

 

硝化細菌對pH反應很敏感，在pH為8~9的范圍內(nèi)，其生物活性最強，當pH＜6.0或＞9.6時，硝化菌的生物活性將受到抑制并趨于停止。在生物硝化系統(tǒng)中，應盡量控制混合液的pH大于7.0，當pH＜7.0時，硝化速率將明顯下降。當pH＜6.5時，則必須向污水中加堿。

 

混合液pH下降的原因可能有兩個，一是進水中有強酸排入，導致入流污水pH降低，因而混合液的pH也隨之降低。如果無強酸排入，正常的城市污水應該是偏堿性的，即pH一般都大于7.0，此時混合液的pH則主要取決于入流污水中堿度的大小。

 

由硝化反應方程可看出，隨著NH₃-N被轉(zhuǎn)化成NO₃^--N，會產(chǎn)生出部分礦化酸度H＋，這部分酸度將消耗部分堿度，每克NH₃-N轉(zhuǎn)化為NO₃^--N約消耗7.14g堿度(以CaCO₃計)。因而當污水中的堿度不足而TKN負荷又較高時，便會耗盡污水中的堿度，使混合液pH降低至7.0以下，使硝化速率降低或受到抑制。

 

（7）有毒物質(zhì)對硝化的影響

 

某些重金屬離子、絡(luò)合陰離子、氰化物以及一些有機物質(zhì)會干擾或破壞硝化細菌的正常生理活動。當這些物質(zhì)在污水中的濃度較高，便會抑制生物硝化的正常運行。

 

例如，當鉛離子大于0.5mg/L、酚大于5.6mg/L、硫脲大于0.076mg/L時，硝化均會受到抑制。有趣的是，當NH₃-N濃度大于200mg/L時，也會對硝化過程產(chǎn)生抑制，但城市污水中一般不會有如此高的NH₃-N濃度。

 

有毒物質(zhì)對活性污泥的抑制濃度(mg/L)

毒物	抑制濃度	毒物	抑制濃度
鋁	15～26	鉛	0.1
氨	480	錳	10
砷	0.1	鎂	---
硼(硼酸鹽)	0.05～100	汞	0.1～5.0
鎘	10～100	鎳	1.0～2.5
鈣	2500	銀	5.0
三價鉻	1～10	硫酸鹽	3000
銅	1.0	鋅	0.08～10
鐵	1000	酚	200

 

抑制生物硝化的一些有機物

有機物	產(chǎn)生75%抑制時的濃度(mg/L)
苯胺	1
乙二胺	1
萘胺	1
芥子油	1
酚	5.6
甲基引哚	7
硫脲	0.076
氨基硫脲	0.18

 

抑制硝化的一些重金屬和無機物濃度

種類	產(chǎn)生抑制的濃度(mg/L)
六價格	0.25
銅	0.005～0.5
鉛	0.5
鎂	50
鎳	0.25
鋅	0.08～0.5
氰化物	0.34
硫酸鹽	500

 

（8）溫度對硝化的影響

 

硝化細菌對溫度的變化也很敏感。在5~35℃的范圍內(nèi)，硝化細菌能進行正常的生理代謝活動，并隨溫度的升高，生物活性增大。在30℃左右，其生物活性增至最大，而在低于5℃時，其生理活動趨于停止。在生物硝化系統(tǒng)的運行管理中，當污水溫度在16℃之上時，采用8~10d的泥齡即可；但當溫度低于10℃時，應將泥齡SRT增至12~20d。

 

 

02

硝化系統(tǒng)異常問題的分析與排除

現(xiàn)象一：硝化系統(tǒng)混合液的pH降低，硝化效率下降，出水NH₃-N濃度升高。

 

其原因及解決對策如下：

 

① 堿度不足。檢查二沉池出水中的堿度，如果小于20mg/L，則可判定系堿度不足所致，應進行堿度核算，確定投堿量。

 

② 入流污水中的酸性廢水排放。檢查入流污水的 pH，如果太低，可說明有酸性廢水排入，可采取石灰中和處理等臨時措施，并同時加強上游污染源管理。

 

現(xiàn)象二：混合液pH值正常，但硝化效率下降，出水NH₃-N濃度升高。

 

其原因及解決對策如下：

 

① 供氧不足。檢查混合液的DO值是否小于2mg/L，如果DO太低，可增加曝氣量。

 

② 溫度太低。檢查入流污水或混合液的溫度是否明顯降低，影響了硝化效果。解決對策可以有增加投運曝氣池數(shù)量或提高混合液濃度ML VSS。

 

③ 入流TKN負荷太高。檢查入流污水中的TKN濃度是否升高。如果升高，則應增加投運曝氣池數(shù)量或者提高曝氣池的MLVSS，并同時增大曝氣量。

 

④ 硝化菌數(shù)量不足。首先檢查是否排泥過量，如果排泥量太大，則減少排泥量；其次檢查是否由于某種原因?qū)е露脸仫h泥，造成污泥流失，并采取控制對策。如果非以上兩個原因，則檢查是否入流污水的BOD5/TKN太大，使MLVSS中硝化菌比例降低。可以增大初沉池停留時間，降低BOD5/TKN值。

 

現(xiàn)象三：活性污泥沉降速度太慢。

 

其原因及解決對策如下：

 

① 污泥中毒。檢查活性污泥的耗氧速率SOUR及硝化速率NR是否降低。如果降低了太多，則確認污泥中毒 ，應尋找污水中毒物來源，強化上游污染源管理。

 

② 污泥膨脹。

 

現(xiàn)象四：二沉出水混濁并攜帶針狀絮體。

 

其原因及解決對策如下：

 

① 二沉出水混濁系由于活性污泥中硝化細菌比例太高所致，可適當提高BOD5/TKN值，但以不影響硝化效果為宜。

 

② 由于生物硝化系低負荷或超低負荷工藝，活性污泥沉降速度太快，不能有效地捕集一些游離細小絮體，因此出水中攜帶針絮是不可避免的?？刂漆樞醯挠行Т胧┦窃龃笈拍?，降低SRT，但這勢必影響硝化效果，使出水NH₃-N超標。實際運行中，應首先權(quán)衡解決針絮問題重要還是保持高效硝化重要，再采取運行控制措施。

 

除傳統(tǒng)活性污泥工藝的檢測項目以外，生物硝化系統(tǒng)還應增加以下項目：

 

① TKN：包括進水和出水的TKN值。應做混合樣，每天至少1次。

②NO₃^--N：主要測二沉池出水的NO₃^--N，應做混合樣，每天至少1次。

③pH：每天數(shù)次測定混合液出流pH，并根據(jù)工藝控制需要隨時檢測。

④堿度：包括入流污水的總堿度和二沉出水的總堿度，做混合樣，每天至少1次。

⑤NR：定期測混合液的硝化速率NR。每周1次，或根據(jù)工藝調(diào)控需要，隨時測量。

 

 

03

實際操作中硝化系統(tǒng)失調(diào)的案例

（1）有機物導致的氨氮超標

 

筆者運營過CN比小于3的高氨氮污水，因脫氮工藝要求CN比在4~6，所以需要投加碳源來提高反硝化的完全性。當時投加的碳源是甲醇，因為某些原因甲醇儲罐出口閥門脫落，大量甲醇進入A池，導致曝氣池泡沫很多，出水COD，氨氮飆升，系統(tǒng)崩潰。

 

分析：大量碳源進入A池，反硝化利用不了，進入曝氣池，因為底物充足，異養(yǎng)菌有氧代謝，大量消耗氧氣和微量元素，因為硝化細菌是自養(yǎng)菌，代謝能力差，氧氣被爭奪，形成不了優(yōu)勢菌種，所以硝化反應受限制，氨氮升高。

 

解決辦法：

 

① 立即停止進水進行悶爆、內(nèi)外回流連續(xù)開啟

 

② 停止壓泥保證污泥濃度

 

③ 如果有機物已經(jīng)引起非絲狀菌膨脹可以投加PAC來增加污泥絮性、投加消泡劑來消除沖擊泡沫

 

（2）內(nèi)回流導致的氨氮超標

 

筆者目前遇到的內(nèi)回流導致的氨氮超標有兩方面原因:內(nèi)回流泵有電氣故障（現(xiàn)場跳停仍有運行信號）、機械故障（葉輪脫落）和人為原因（內(nèi)回流泵未試正反轉(zhuǎn)，現(xiàn)場為反轉(zhuǎn)狀態(tài)）。

 

分析：內(nèi)回流導致的氨氮超標也可以歸到有機物沖擊中，因為沒有硝化液的回流，導致A池中只有少量外回流攜帶的硝態(tài)氮，總體成厭氧環(huán)境，碳源只會水解酸化而不會完全代謝成二氧化碳逸出。所以大量有機物進入曝氣池，導致了氨氮的升高。

 

解決辦法：

 

內(nèi)回流的問題很好發(fā)現(xiàn)，可以通過數(shù)據(jù)及趨勢來判斷是否是內(nèi)回流導致的問題：初期O池出口硝態(tài)氮升高，A池硝態(tài)氮降低直至0，pH降低等，所以解決辦法分三種情況：

 

① 及時發(fā)現(xiàn)問題，檢修內(nèi)回流泵就可以了

 

② 內(nèi)回流已經(jīng)導致氨氮升高，檢修內(nèi)回流泵，停止或者減少進水進行悶爆

 

③ 硝化系統(tǒng)已經(jīng)崩潰，停止進水悶爆，如果有條件、情況比較緊迫可以投加相似脫氮系統(tǒng)的生化污泥，加快系統(tǒng)恢復。

 

（3）pH過低導致的氨氮超標

 

筆者目前遇到的pH過低導致的氨氮超標有三種情況：

 

① 內(nèi)回流太大或者內(nèi)回流處曝氣開太大，導致攜帶大量的氧進入A池，破壞缺氧環(huán)境，反硝化細菌有氧代謝，部分有機物被有氧代謝掉，嚴重影響了反硝化的完整性，因為反硝化可以補償硝化反應代謝掉堿度的一半，所以因為缺氧環(huán)境的破壞導致堿度產(chǎn)生減少，pH降低，低于硝化細菌適宜的pH之后 硝化反應受抑制，氨氮升高。這種情況可能有些同行會遇到，但是從來沒從這方面找原因。

 

② 進水CN比不足，原因也是反硝化不完整，產(chǎn)生的堿度少，導致的pH下降。

 

③ 進水堿度降低導致的pH連續(xù)下降。

 

分析：pH降低導致的氨氮超標，實際中發(fā)生的概率比較低，因為pH的連續(xù)下降是一個過程，一般運營人員在沒找到問題的時候就開始加堿去調(diào)節(jié)pH了

 

解決辦法：

 

① pH過低這種問題其實很簡單，就是發(fā)現(xiàn)pH連續(xù)下降就要開始投加堿來維持pH，然后再通過分析去查找原因。

 

② 如果pH過低已經(jīng)導致了系統(tǒng)的崩潰，目前筆者接觸過pH在5.8~6的時候，硝化系統(tǒng)還沒有崩潰的情況，但是及時將pH補充上來，首先要把系統(tǒng)的pH補充上來，然后悶爆或者投加同類型的污泥。

 

（4）DO過低導致的氨氮超標

 

筆者運營過的污水是高硬度的廢水，特別容易結(jié)垢，開始曝氣使用微孔爆氣器，運行一段時間曝氣頭就會堵塞，導致DO一直提不上來導致氨氮升高。

  

分析：原因很簡單，曝氣的作用是充氧和攪拌，曝氣頭的堵塞造成兩種都受到影響，而硝化反應是有氧代謝，需要保證曝氣池溶氧適宜的環(huán)境下才能正常進行，而DO過低則會導致硝化受阻，氨氮超標。

 

解決辦法：

 

① 更換曝氣頭，如果硬度低操作問題導致的堵塞可以考慮這種方法

 

② 改造成大孔曝氣器（氧利用率過低，風機余量大和不差錢的企業(yè)可以考慮）或者射流曝氣器（只能用監(jiān)測池出水來進行充當動力流體，尤其是硬度高的污水，切記?。?/span>

 

（5）泥齡導致的氨氮超標

 

目前筆者遇到過兩種情況：

 

① 壓泥過多，導致氨氮升高。

 

② 污泥回流不均衡，兩側(cè)系統(tǒng)污泥回流相差過大，導致污泥回流少的一側(cè)氨氮升高。

 

分析：壓泥過多和污泥回流過少都會導致污泥的泥齡降低，因為細菌都有世代期，SRT低于世代期，會導致該細菌無法在系統(tǒng)中聚集，形成不了優(yōu)勢菌種，所以對應的代謝物無法去除。一般泥齡是細菌世代期的3-4倍。

 

解決辦法：

 

① 減少進水或者悶爆

 

② 投加同類型污泥（一般情況下1，2一塊用效果更好）

 

③ 如果是污泥回流不均衡導致的問題，把問題系列的減少進水或者悶爆、保證正常系列運行的情況下將部分污泥回流到問題系列

 

（6）氨氮沖擊導致的氨氮超標

 

這種情況一般是工業(yè)污水或者有工業(yè)污水進入生活污水管網(wǎng)的系統(tǒng)才能遇到，筆者之前遇到的情況是上游汽提塔控制溫度降低，導致來水氨氮突然升高，脫氮系統(tǒng)崩潰，出水氨氮超標，污水處理現(xiàn)場氨味特別濃（曝氣會有部分游離氨逸出）。

 

分析：氨氮沖擊目前還沒有明確的解釋，筆者分析氨氮沖擊是因為水中游離氨（FA）過高導致的，雖然FA（游離氨）對AOB（氨氧化細菌／亞硝酸細菌）影響比較弱，但是當FA（游離氨）濃度在10~150mg/L時就開始對AOB（氨氧化細菌／亞硝酸細菌）產(chǎn)生抑制作用，而游離氨（FA）對NOB（亞硝酸鹽氧化細菌／硝酸菌）影響更敏感，游離氨（FA）在0.1~60mg/L時對NOB（亞硝酸鹽氧化細菌／硝酸菌）就起到的抑制作用，眾所周知，硝化反應是亞硝酸菌和硝酸菌共同完成的，對亞硝酸菌的抑制直接就可以導致硝化系統(tǒng)的崩潰。

 

解決辦法：

 

保證pH的情況下，下面三種方法同時進行效果更好更快

 

① 降低系統(tǒng)內(nèi)氨氮濃度

 

② 投加同類型污泥

 

③ 悶曝

 

（7）溫度過低導致的氨氮超標

 

這種情況多發(fā)生在北方無保溫或加熱的污水處理廠，因為水溫低于硝化細菌的適宜溫度，而且MLSS沒有為了冬季代謝緩慢而提高，導致的氨氮去除率下降。

 

分析：細菌對溫度的要求比人類低，但是也是有底線的，尤其是自養(yǎng)型的硝化細菌，工業(yè)污水這種情況比較少，因為工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的廢水溫度不會因為環(huán)境溫度的變化波動很大，但是生活污水水溫基本上是受環(huán)境溫度來控制的，冬季進水溫度很低，尤其是晝夜溫差大，往往低于細菌代謝需要的溫度，使得細菌休眠，硝化系統(tǒng)異常。

 

解決辦法：

 

① 設(shè)計階段把池體做成地埋式的（小型的污水處理比較適合）

 

② 提前提高污泥負荷

 

③ 進水加熱，如果有勻質(zhì)調(diào)節(jié)池，可以在池內(nèi)加熱，這樣波動比較小，如果是直接進水可以用電加熱或者蒸汽換熱或混合來提高水溫，這個需要比較精確的溫控來控制進水溫度的波動。

 

④ 曝氣加熱，比較小眾，目前還沒遇到過，其實空氣壓縮鼓風時溫度已經(jīng)升高了，如果曝氣管可以承受，可以考慮加熱壓縮空氣來提高生化池溫度。

（來源：環(huán)保工程師）

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