近日，山西省太原市公布了今年首批生態環境違法典型案例。這是太原市結合“利劍斬汙”“臭氧汙染治理攻堅”“突出環境問題執法攻堅”等專項行動，今年集中查處的４起違法典型性案件，有力地震懾了生態環境違法行為。

 

2022年3月7日，太原市生態環境局小店分局接到太原市生態環境保護綜合行政執法隊轉辦關於太原某汙水處理有限公司2021年12月19日廢水出水口監控點氨氮在線數據超標0.2倍的案件線索。小店分局當日組織執法人員前往該公司進行調查核實。

 

經調閱該公司廢水出水口監控點氨氮曆史在線數據以及對該公司負責人進行調查詢問，確認該公司2021年12月19日廢水出水口監控點氨氮在線數據超標0.17倍。

 

該公司的上述行為違反了《中華人民共和國水汙染防治法》第十條“排放水汙染物，不得超過國家或者地方規定的水汙染物排放標準和重點水汙染物排放總量控製指標”的規定。3月23日，小店分局依據《中華人民共和國水汙染防治法》第八十三條第（二）項的規定，對該公司下達《行政處罰事先（聽證）告知書》。該公司於同日提出聽證申請。5月18日，太原市生態環境局組織聽證會。經聽證，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。

 

本案拓展應用非現場監管手段，通過在線監控監測數據精準發現問題，進行量化評定，極大地提升了環境監管的效能。本案依法進行案件聽證，保障行政機關執法公正、透明，提升了行政執法的權威性和公信力。

 

 

氨氮超標？你應該知道這些！

 

01

硝化反應影響因素

（1）汙泥負荷F/M和泥齡SRT

 

生物硝化屬低負荷工藝，F/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，生物硝化係統的泥齡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，硝化細菌就培養不起來，也就得不到硝化效果。實際運行中，SRT控製在多少，取決於溫度等因素。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

 

生物硝化係統的回流比一般較傳統活性汙泥工藝大。這主要是因為生物硝化係統的活性汙泥混合液中已含有大量的硝酸鹽，如果回流比太小，活性汙泥在二沉池的停留時間就較長，容易產生反硝化，導致汙泥上浮。

 

生物硝化係統曝氣池的水力停留時間Ta一般也較傳統活性汙泥工藝長，至少應在8h之上。這主要是因為硝化速率較有機汙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應控製在2.0 mg/L，一般在2.0~3.0 mg/L之間。當DO小於2.0 mg/L時，硝化將受到抑製；當DO小於1.0 mg/L時，硝化將受到完全抑製並趨於停止。生物硝化係統需維持高濃度DO，其原因是多方麵的。

 

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，絕大多數硝化細菌包埋在汙泥絮體內，隻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，便於硝化菌攝取。

 

一般情況下，將每克NH₃-N轉化成NO₃^--N約需氧4.57g，對於典型的城市汙水，生物硝化係統的實際供氧量一般較傳統活性汙泥工藝高50%以上，具體取決於進水中的TKN濃度。

 

（4）硝化速率

 

生物硝化係統一個專門的工藝參數是硝化速率，係指單位重量的活性汙泥每天轉化的氨氮量，一般用NR表示，單位一般為gNH₃-N/(gMLVSS·d)。NR值的大小取決於活性汙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)，即每克活性汙泥每天大約能將0.02 gNH₃-N轉化成NO₃^--N。

 

（5）BOD5/TKN對硝化的影響

 

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

 

BOD5/TKN越大，活性汙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。典型城市汙水的BOD5/TKN大約為5－6，此時活性汙泥中硝化細菌的比例約為5％；如果汙水的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，由於硝化細菌比例增大，部分會脫離汙泥絮體而處於遊離狀態，在二沉池內不易沉澱，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，對某一生物硝化係統來說，存在一個最佳BOD5/TKN值。很多處理廠的運行實踐發現，BOD5/TKN值最佳範圍為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的範圍內，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製並趨於停止。在生物硝化係統中，應盡量控製混合液的pH大於7.0，當pH＜7.0時，硝化速率將明顯下降。當pH＜6.5時，則必須向汙水中加堿。

 

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

 

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

 

（7）有毒物質對硝化的影響

 

某些重金屬離子、絡合陰離子、氰化物以及一些有機物質會幹擾或破壞硝化細菌的正常生理活動。當這些物質在汙水中的濃度較高，便會抑製生物硝化的正常運行。

 

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

 

有毒物質對活性汙泥的抑製濃度(mg/L)

毒物	抑製濃度	毒物	抑製濃度
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

 

抑製生物硝化的一些有機物

有機物	產生75%抑製時的濃度(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

 

抑製硝化的一些重金屬和無機物濃度

種類	產生抑製的濃度(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℃的範圍內，硝化細菌能進行正常的生理代謝活動，並隨溫度的升高，生物活性增大。在30℃左右，其生物活性增至最大，而在低於5℃時，其生理活動趨於停止。在生物硝化係統的運行管理中，當汙水溫度在16℃之上時，采用8~10d的泥齡即可；但當溫度低於10℃時，應將泥齡SRT增至12~20d。

 

 

02

硝化係統異常問題的分析與排除

現象一：硝化係統混合液的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，如果小於20mg/L，則可判定係堿度不足所致，應進行堿度核算，確定投堿量。

 

② 入流汙水中的酸性廢水排放。檢查入流汙水的 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，並同時加強上遊汙染源管理。

 

現象二：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值是否小於2mg/L，如果DO太低，可增加曝氣量。

 

② 溫度太低。檢查入流汙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量或提高混合液濃度ML VSS。

 

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

 

④ 硝化菌數量不足。首先檢查是否排泥過量，如果排泥量太大，則減少排泥量；其次檢查是否由於某種原因導致二沉池飄泥，造成汙泥流失，並采取控製對策。如果非以上兩個原因，則檢查是否入流汙水的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。

 

現象三：活性汙泥沉降速度太慢。

 

其原因及解決對策如下：

 

① 汙泥中毒。檢查活性汙泥的耗氧速率SOUR及硝化速率NR是否降低。如果降低了太多，則確認汙泥中毒 ，應尋找汙水中毒物來源，強化上遊汙染源管理。

 

② 汙泥膨脹。

 

現象四：二沉出水混濁並攜帶針狀絮體。

 

其原因及解決對策如下：

 

① 二沉出水混濁係由於活性汙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 由於生物硝化係低負荷或超低負荷工藝，活性汙泥沉降速度太快，不能有效地捕集一些遊離細小絮體，因此出水中攜帶針絮是不可避免的。控製針絮的有效措施是增大排泥，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，再采取運行控製措施。

 

除傳統活性汙泥工藝的檢測項目以外，生物硝化係統還應增加以下項目：

 

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：每天數次測定混合液出流pH，並根據工藝控製需要隨時檢測。

④堿度：包括入流汙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，或根據工藝調控需要，隨時測量。

 

 

03

實際操作中硝化係統失調的案例

（1）有機物導致的氨氮超標

 

筆者運營過CN比小於3的高氨氮汙水，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，係統崩潰。

 

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菌，代謝能力差，氧氣被爭奪，形成不了優勢菌種，所以硝化反應受限製，氨氮升高。

 

解決辦法：

 

① 立即停止進水進行悶爆、內外回流連續開啟

 

② 停止壓泥保證汙泥濃度

 

③ 如果有機物已經引起非絲狀菌膨脹可以投加PAC來增加汙泥絮性、投加消泡劑來消除衝擊泡沫

 

（2）內回流導致的氨氮超標

 

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

 

分析：內回流導致的氨氮超標也可以歸到有機物衝擊中，因為沒有硝化液的回流，導致A池中隻有少量外回流攜帶的硝態氮，總體成厭氧環境，碳源隻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：

 

內回流的問題很好發現，可以通過數據及趨勢來判斷是否是內回流導致的問題：初期O池出口硝態氮升高，A池硝態氮降低直至0，pH降低等，所以解決辦法分三種情況：

 

① 及時發現問題，檢修內回流泵就可以了

 

② 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爆

 

③ 硝化係統已經崩潰，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係統的生化汙泥，加快係統恢複。

 

（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A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，低於硝化細菌適宜的pH之後 硝化反應受抑製，氨氮升高。這種情況可能有些同行會遇到，但是從來沒從這方麵找原因。

 

② 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。

 

③ 進水堿度降低導致的pH連續下降。

 

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

 

解決辦法：

 

① pH過低這種問題其實很簡單，就是發現pH連續下降就要開始投加堿來維持pH，然後再通過分析去查找原因。

 

② 如果pH過低已經導致了係統的崩潰，目前筆者接觸過pH在5.8~6的時候，硝化係統還沒有崩潰的情況，但是及時將pH補充上來，首先要把係統的pH補充上來，然後悶爆或者投加同類型的汙泥。

 

（4）DO過低導致的氨氮超標

 

筆者運營過的汙水是高硬度的廢水，特別容易結垢，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，風機餘量大和不差錢的企業可以考慮）或者射流曝氣器（隻能用監測池出水來進行充當動力流體，尤其是硬度高的汙水，切記！）

 

（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 汙泥回流不均衡，兩側係統汙泥回流相差過大，導致汙泥回流少的一側氨氮升高。

 

分析：壓泥過多和汙泥回流過少都會導致汙泥的泥齡降低，因為細菌都有世代期，SRT低於世代期，會導致該細菌無法在係統中聚集，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。

 

解決辦法：

 

① 減少進水或者悶爆

 

② 投加同類型汙泥（一般情況下1，2一塊用效果更好）

 

③ 如果是汙泥回流不均衡導致的問題，把問題係列的減少進水或者悶爆、保證正常係列運行的情況下將部分汙泥回流到問題係列

 

（6）氨氮衝擊導致的氨氮超標

 

這種情況一般是工業汙水或者有工業汙水進入生活汙水管網的係統才能遇到，筆者之前遇到的情況是上遊汽提塔控製溫度降低，導致來水氨氮突然升高，脫氮係統崩潰，出水氨氮超標，汙水處理現場氨味特別濃（曝氣會有部分遊離氨逸出）。

 

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

 

解決辦法：

 

保證pH的情況下，下麵三種方法同時進行效果更好更快

 

① 降低係統內氨氮濃度

 

② 投加同類型汙泥

 

③ 悶曝

 

（7）溫度過低導致的氨氮超標

 

這種情況多發生在北方無保溫或加熱的汙水處理廠，因為水溫低於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，尤其是自養型的硝化細菌，工業汙水這種情況比較少，因為工業生產產生的廢水溫度不會因為環境溫度的變化波動很大，但是生活汙水水溫基本上是受環境溫度來控製的，冬季進水溫度很低，尤其是晝夜溫差大，往往低於細菌代謝需要的溫度，使得細菌休眠，硝化係統異常。

 

解決辦法：

 

① 設計階段把池體做成地埋式的（小型的汙水處理比較適合）

 

② 提前提高汙泥負荷

 

③ 進水加熱，如果有勻質調節池，可以在池內加熱，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製進水溫度的波動。

 

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：環保工程師）

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