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氨氮超標原因分析和解決辦法

氮是引起水體富營養化的主要營養物質，氮源污染造成諸多環境危害問題，有關排放標準的內容和數值指標在不斷改進。

氮的去除機理

氮的去除不是靠細胞過量吸收去除的，其主要機理為：

1.顆粒性不可生物降解有機氮通過生物絮凝作用成為活性污泥組分，通過排除剩余活性污泥從系統中去除；

2.顆粒性可生物降解有機氮通過水解轉化為溶解性可生物降解有機氮。溶解性不可生物降解有機氮，隨處理出水排出，決定出水的有機氮濃度；

3.溶解性可生物降解有機氮通過異養菌的氨化作用轉化為氨氮，其中尿素可迅速水解成碳酸銨。好氧條件下硝化菌將氨氮氧化為硝態氮，缺氧條件下反硝化菌將硝酸鹽異化還原成氣態氮，從水中除去。

由于缺氧區反硝化需要大量碳源，因此一般缺氧區都放置在生物處理的前端（進水端），但是進水中多為氨氮，少有硝態氮，無法進行反硝化，因此需要內回流。

生化池出水中的總氮濃度和內回流是一樣的，因此，即使是理論狀態下，脫氮率也只能達到(r+R)/(1+r+R)，其中，r為內回流比，R為污泥回流比。

氮生化去除過程

氮生化去除過程主要包含氨化過程、硝化過程、反硝化過程，其中反硝化過程包含全程反硝化和短程反硝化，硝化細菌世代周期5~8天，反硝化細菌世代周期15天左右。

1.氨化過程：
氨化過程是微生物分解有機氮化物產生氨的過程，一般可分為兩步。第一步是含氮有機化合物(蛋白質、核酸等)降解為多肽、氨基酸、氨基糖等簡單含氮化合物，第二步則是降解產生的簡單含氮化合物在脫氨基過程中轉變為NH?。

2.硝化過程：
硝化反應過程原理為：在有氧條件下，氨氮被硝化細菌所氧化成為亞硝酸鹽和硝酸鹽。

包括兩個基本反應步驟：由亞硝酸菌參與將氨氮轉化為亞硝酸鹽的反應；硝酸菌參與將亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽的反應。

3.反硝化過程：
反硝化反應過程原理為：在缺氧條件下，利用反硝化菌將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原為氮氣而從污水中逸出，從而達到除氮的目的。

反硝化是將硝化反應過程中產生的硝酸鹽和亞硝酸鹽還原成氮氣的過程，反硝化菌是一類化能異養兼性缺氧型微生物。亞硝酸菌和硝酸菌都是化能自養菌，它們利用CO?、CO?2ˉ、HCO?-等做為碳源，通過NH?、NH?﹢、或NO2ˉ的氧化還原反應獲得能量。硝化反應過程需要在好氧條件下進行，并以氧做為電子受體，氮元素做為電子供體。

當有分子態氧存在時，反硝化菌氧化分解有機物，利用分子氧作為最終電子受體，當無分子態氧存在時，反硝化細菌利用硝酸鹽和亞硝酸鹽中的N3﹢和N?﹢做為電子受體，有機物則作為碳源提供電子供體提供能量并得到氧化穩定，由此可知反硝化反應須在缺氧條件下進行。

反硝化過程中，反硝化菌需要有機碳源（如碳水化合物、醇類、有機酸類）作為電子供體，利用NO3ˉ中的氮進行缺氧呼吸。硝化反應每氧化1g氨氮耗氧4.57g，消耗堿度7.14g，表現為pH值下降，在反硝化過程中，去除硝酸鹽氮的同時去除碳源，這部分碳源折合DO2.6g，另外，反硝化過程中補償堿度3.57g。

氨氮超標原因及解決辦法

1.有機物濃度高
分析原因：運行管理不到位，預處理效果差，SS較多，使得廢水處理的生化進水有機物濃度過高，已經超出了生化的處理能力，從而導致COD和氨氮的去除效率低下。COD高時會抑制硝化菌的活性而有利于發揮異氧菌的活性，使得有機氮發生水解而轉化成氨氮，從而造成廢水中的氨氮含量更高。

解決辦法：立即停止進水進行悶曝、內外回流連續開啟；停止排泥保證污泥濃度；如果有機物已經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。后續提高管理水平，做好前端預處理，降低生化負荷。

2.內回流異常
分析原因：因電氣故障、機械故障或人為原因導致內回流異常。內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，導致好氧池中只有少量外回流攜帶的硝態氮，總體成厭氧環境，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：內回流已經導致氨氮升高，檢修內回流泵，停止或者減少進水進行悶曝；硝化系統已經崩潰，停止進水悶曝，如果有條件、情況比較緊迫可以投加相似脫氮系統的生化污泥，加快系統恢復。后續定期檢查回流泵，及時發現并解決問題。

3.pH過低
分析原因：一般微生物要在pH=6-9范圍內比較合適，一般pH過低導致的氨氮超標有三種情況：

a.內回流太大或者內回流處曝氣開太大，導致攜帶大量的氧進入缺氧池，破壞缺氧環境，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，所以因為缺氧環境的破壞導致堿度產生減少，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。

b.進水CN比不足，原因也是反硝化不完整，產生的堿度少，導致的pH下降。

c.進水堿度降低導致的pH連續下降。

解決辦法：發現pH連續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；如果pH過低已經導致了系統的崩潰，首先要把系統的pH補充上來，然后悶曝或者投加同類型的污泥。

4.DO過低
原因分析：曝氣器老化和間歇曝氣容易導致曝氣器堵塞，池內曝氣充氧和攪拌受阻，而硝化反應是有氧代謝，需要保證曝氣池溶氧適宜的環境（缺氧池DO=0.2~0.5mg/L，好氧池DO≥2mg/L）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：更換曝氣頭；提高風機變頻功率，增大風量。

5.泥齡過低
原因分析：排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中聚集，形成不了優勢菌種，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。多系列中，污泥回流不均衡，各系列污泥回流相差過大，導致污泥回流少的系列氨氮升高。

解決辦法：減少進水或者悶曝；投加同類型污泥；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曝、保證正常系列運行的情況下將部分污泥回流到問題系列，每個系列設置流量計量裝置，便于觀察。

6.水質波動沖擊
原因分析：水質水量波動大，調節池處理不到位，導致來水氨氮突然升高，脫氮系統崩潰，出水氨氮超標。

解決辦法：保證pH的情況下，投加同類型污泥、悶曝恢復系統；工藝末端增設氨氮去除劑投加和反應裝置用于應急理。

7.溫度過低
原因分析：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，硝化系統異常。

解決辦法：設計階段把池體做成地埋式的；提前提高污泥濃度；進水加熱至適宜溫度（硝化反應的溫度一般為20-30℃，15℃以下硝化反應速率下降，5℃以下停止；反硝化溫度為20-40℃，15℃以下反硝化菌活性下降；普通好氧菌溫度一般為15-30℃）。

8.工藝選擇問題
原因分析：脫氮選用的工藝是單純的曝氣池、接觸氧化、SBR等等這些工藝，其實，在保證HRT(水力停留時間)和SRT(泥齡)足夠長的情況下，這些工藝是可以脫氨氮的，但不經濟。

解決辦法：延長HRT和SRT，例如改造成MBR提高泥齡等等；前面增加反硝化池。

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