根据陕西长青能源化工有限公司 ６０ 万 ｔ ／ ａ 甲醇项目污水处理站序批式活性污泥法（ ＳＢＲ）工艺运 行的实际工况，研究污水处理生化反应的脱氮过程，并提出优化措施，调整系统运行，达到污水产水总氮质量浓 度小于 １５ ｍｇ ／ Ｌ 的目的。
关键词：
污水处理； 序批式活性污泥法工艺； 总氮； 碳源； 硝酸根
１ 概述
陕西长青能源化工有限公司 ６０ 万 ｔ ／ ａ 甲醇 项目，配置污水处理系统，设计最大处理水量为 ２００ ｍ３ ／ ｈ，来水氨氮质量浓度为 ２７０ ～ ３５０ ｍｇ ／ Ｌ， ＣＯＤ 值为 ７００ ～ １ １００ ｍｇ ／ Ｌ。 该污水处理系统采 用序批式活性污泥法［１］ 和曝气生物滤池，即 ＳＢＲ ＋ ＢＡＦ 工艺，通过生化反应完成污水降解。 自 ２０１３ 年 ５ 月投产以来，污水处理负荷一直稳定在 １８０ ｍ３ ／ ｈ 以上，产水氨氮质量浓度小于 １ ｍｇ ／ Ｌ， ＣＯＤ 值小于 ５０ ｍｇ ／ Ｌ，但是，硝酸氮质量浓度最高 时达到 ６００ ｍｇ ／ Ｌ，总氮质量浓度长期在 １００ ｍｇ ／ Ｌ 以上。
２ 污水处理工艺流程及原理
２. １ 工艺流程简述
生产废水和生活污水通过地管、机械格栅机 自流至地下集水池，再通过集水池提升泵送至均 质调节池。 水煤浆加压气化工段送来的废水体积 流量约为 １１０ ｍ３ ／ ｈ，通过冷却塔降温后直接进均 质调节池。 各路废水在调节池均质后，由调节池 提升泵送至气浮装置，在气浮前设有管道混合器， 投加聚合氯化铝（ＰＡＣ）、碳酸钠和磷酸钠，气浮出 水分别自流至 ４ 个 ＳＢＲ 反应池。 单个 ＳＢＲ 反应 池容积为 ６０００ ｍ３ ，配有 １ 台风量为 １２０ ｍ３ ／ ｍｉｎ 的离心风机、４ 台体积流量为 １ ２００ ｍ３ ／ ｈ 的循环 泵，正常生产时循环泵 ３ 用 １ 备。 ＳＢＲ 反应池出水通过泵送进曝气生物滤池进行深度处理，进一步 去除水中有机物和氨氮。 曝气生物滤池产水进入 混凝沉淀池，除去水中残余悬浮物后，出水经过滤 器过滤后送至回用水站 ，工艺流程见图 １。
２. ２ ＳＢＲ 工艺原理
污水处理的实质就是运用人工方法，为微生 物创造更适宜的生活繁殖环境；有机物和氨氮在 微生物的作用下，分解为简单无机物。 ＳＢＲ 工艺 运行过程为进水 →好氧曝气搅拌 →厌氧搅拌 →静置沉淀 →排放。 ＳＢＲ 工艺利用好氧、厌氧微生物分解 ＣＯＤ 和 ＮＨ３ ⁃Ｎ。 好氧曝气时，在好氧微生物及亚硝酸菌、硝酸 菌的作用下，发生如下反应 。
ＳＢＲ 反应池是污水处理部分的主体单元，按 预先设定的程序自动运行，每个反应周期为 ８ ｈ， １ ｄ 共计 ３ 个周期。 其中，进水为 ２ ｈ、反应为 ６ ｈ （与进水重叠）、沉淀为 １ ｈ、排水为 １ ｈ。 反应阶 段好氧与厌氧交替运行，硝化和反硝化在同一构 筑物中完成，提高反应效率，增强脱氮效果。 ４ 座 ＳＢＲ 反应池，每座池内设有 ９ 台蝶式射流曝气器。 在好氧反应阶段，曝气器上部进气、下部进水，气 与水混合后由喷嘴喷射而出，在 ＳＢＲ 反应池内完 成对污水的充氧并确保污水的完全混合。 由于原 进水中碱度和碳源较少，不能完全满足生化反应 需要，因此在进水阶段要投加碳酸钠，以补充硝化 反应所需碱度；厌氧反应时停止曝气，只开启循环 泵，对污水进行搅拌，通过投加甲醇来补充反硝化 所需碳源，强化反硝化反应效果。
３ 污水产水总氮高的原因分析
自运行以来，污水处理产水氨氮低、总氮高。 针对此问题分析其中的原因。 总氮是水中各种形态无机氮和有机氮的总 量，包括 ＮＯ３－ 、ＮＯ２－ 、ＮＨ４＋ 等无机氮和蛋白质、氨 基酸、有机胺等有机氮，以每升水含氮毫克数计 算。 总氮含量是衡量水质的重要指标之一。 污水处理系统自运行以来，为了确保出水 ＣＯＤ 指标正常，需要投加少量碳源。 若碳源投加 量不足，导致 ＳＢＲ 反应池厌氧反应不彻底，产水 硝酸根质量浓度为 ５００ ｍｇ ／ Ｌ，是总氮高的主要 原因。
之前环保对总氮没有严格要求，氨氮质量浓 度要求小于 １２ ｍｇ ／ Ｌ，污水处理负荷较重。 为了 尽可能处理水质，ＳＢＲ 反应池单个周期（８ ｈ）内， 有 ５ ｈ 都在好氧曝气（与进水重叠）。 而厌氧反 应、沉淀、排水各 １ ｈ，反应时间不够，导致厌氧反 应不彻底，是总氮较高的另一原因。
４ 提标运行与优化调整措施.
要加强生化系统的反硝化反应，就意味必须 提高反硝化效率或者要延长反硝化反应时间。 在 实际生产中，延长反硝化时间就必须要缩短好氧 反应时间，这就会影响污水处理负荷。 因此，要提 高反硝化反应和硝化反应效率，应做以下调整。
４. １ 适当提高污泥浓度，控制溶解氧，提高污泥 活性，降低 ｐＨ 值
污水处理脱氮的核心就在于活性污泥（硝化 细菌和反硝化细菌） 的培养，影响活性污泥的主 要因素有污泥浓度、溶解氧（ＤＯ）、进水温度、ｐＨ 值、生物营养比［２］ 。 经不断摸索调整、试验后发 现，ＳＢＲ 反应池污泥质量浓度为 ３ ～ ４ ｇ ／ Ｌ、好氧 ＤＯ 为 ２ ～ ４ ｍｇ ／ Ｌ、厌氧 ＤＯ 为 ０. ５ ｍｇ ／ Ｌ 以下、 ＳＢＲ 反应池温度为 ２８ ～ ３５ ℃ 、ｐＨ 为 ７ ～ ７. ５ 时， 有利好氧细菌和厌氧细菌生长，硝化反应和反硝 化反应效率最佳，污水系统运行稳定。
４. ２ 调整 ＳＢＲ 反应池运行程序
ＳＢＲ 反应池内好氧反应中利用微生物分解 水中有机物和氨氮，将氨氮转化为硝酸氮；厌氧反 应中，硝酸氮和有机物在微生物的作用下分解成 ＣＯ２ 、Ｎ２ 和水。 只有好氧反应和厌氧反应进行彻 底，才能形成完整的脱氮过程。 为了降低硝酸氮 含量，将 ＳＢＲ 反应池运行程序改为先厌氧、后好 氧、再厌氧。 先厌氧是为了利用进水的 ＣＯＤ 和外 加碳源反应池内上周期未降解的硝酸根，进水部 分 ＣＯＤ 被前置厌氧反应后，减轻了好氧阶段的反 应负荷，缩短好氧反应时间，提高好氧反应的效 率。 后置厌氧是为了通过外加碳源（甲醇） 来反 应本周期所产生的硝酸根。 通过改变程序，提高 了反应效率和硝酸氮的降解率。
４. ３ 调整厌氧、好氧反应时间和碳源投加量
在厌氧反应阶段，当 ＤＯ 小于 ０. ５ ｍｇ ／ Ｌ 时投 加甲醇，补充反硝化所需碳源，根据池内硝酸根和 进水负荷情况，及时调整系统前置和后置厌氧反 应时间和甲醇投加量。 前置厌氧反应时，若甲醇 投加过量，好氧反应时间会变长，影响污水处理水 质；前置厌氧时，若甲醇投加量不足，后置厌氧反 应时间就应适当延长并增加甲醇量。 后置厌氧反 应时，甲醇投加量不足，反硝化反应进行不彻底， 出水总氮超标； 若甲醇投加过量， 则影响出水 ＣＯＤ 指标。 所以，及时调整污水处理好氧、厌氧 反应时间和甲醇投加量，可提高污水处理的反应 效率，是控制好总氮的关键。
４. ４增加碳源投加点
ＳＢＲ 反应池正常运行时，循环泵 ３ 开 １ 备。 甲醇投加点只有 １ 个进水口，厌氧反应时开 ３ 台 循环泵。 按循环泵满负荷为 １ ２００ ｍ３ ／ ｈ 计算，池 内水循环一遍需要约 ９０ ｍｉｎ 时间。 甲醇投加点 改为 ３ 个后，ＳＢＲ 反应池内的碳源更加均匀，厌氧 反应效率提高了 ３ 倍，缩短了厌氧反应时间，提高 了反硝化反应效率［４］ 。
４. ５ 缩短 ＳＢＲ 反应池排水时间
根据 ＳＢＲ 反应池运行实际情况，３５ ｍｉｎ 可以 完成排水。 因此，将排水时间改为 ４０ ｍｉｎ，以增加 ＳＢＲ 反 应 池 反 应 时 间， 保 证 ＳＢＲ 反 应 池 处 理 效率。
根据 ＳＢＲ 反应池运行实际情况，３５ ｍｉｎ 可以 完成排水。 因此，将排水时间改为 ４０ ｍｉｎ，以增加 ＳＢＲ 反 应 池 反 应 时 间， 保 证 ＳＢＲ 反 应 池 处 理 效率。
５ 调整前后的部分数据对比
调整前 ＳＢＲ 反应池进水和出水的水质见表 １，调整后 ＳＢＲ 池进水和出水的水质见表 ２。
通过调整后，污水处理的进水水质与之前相 比基本无变化，但出水水质中，硝酸氮含量降低了 ９０％ ， 污 水 处 理 产 水 的 总 氮 质 量 浓 度 控 制 在 １５ ｍｇ ／ Ｌ 以下，满足了环保排放要求。
通过调整后，污水处理的进水水质与之前相 比基本无变化，但出水水质中，硝酸氮含量降低了 ９０％ ， 污 水 处 理 产 水 的 总 氮 质 量 浓 度 控 制 在 １５ ｍｇ ／ Ｌ 以下，满足了环保排放要求。
６ 结语
长青能化污水处理脱氮项目调整优化，没有 增加额外的设备，污水处理运行成本几乎没有增 加，但调整效果非常好，达到降氮的目的，环保和 社会效益明显。 该项目的成功应用对类似企业污 水处理系统脱氮具有一定借鉴和示范作用。
原标题：污水处理脱氮提升优化的总结
原作者：张飞飞，张 猛，陈 炜
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