污水處理廠氮排放特征

趙銀慧,李莉娜，景立新，唐桂剛

中國環(huán)境監(jiān)測總站，國家環(huán)境保護環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量控制重點實驗室，北京 100012

?

污水處理廠氮排放特征

趙銀慧,李莉娜，景立新，唐桂剛

中國環(huán)境監(jiān)測總站，國家環(huán)境保護環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量控制重點實驗室，北京 100012

為了更好地掌握污水處理廠運行和排放情況，在全國南方、北方分別選取3個省共11個城市122家污水處理廠，于2013年8—10月進行了專項監(jiān)測。結(jié)果表明：75.4%的污水處理廠氨氮出水質(zhì)量濃度小于2 mg/L,氨氮平均去除率達90.2%，但總氮的平均去除率僅為55.5%，污水處理廠排水中仍存在較多非氨氮形態(tài)的氮污染進入環(huán)境。氨氮排放達標(biāo)的污水處理廠中，有約20%的總氮排放未達標(biāo)。65.5%的污水處理廠出水氨氮占總氮的比例低于10%，而84.4%的污水處理廠進水中氨氮占總氮的比例高于50%。總氮是影響污水處理廠達標(biāo)排放的主要污染因子。

污水處理廠；氨氮；總氮；排放特征

化學(xué)需氧量和氨氮減排是國家“十二五”規(guī)劃的約束性指標(biāo)。2012年全國生活源排放的化學(xué)需氧量為912.7萬t，是工業(yè)源的2.7倍；氨氮排放量為144.7萬t，是工業(yè)源的5.5倍。為使減排工作順利完成，各地在進一步提高工業(yè)化學(xué)需氧量和氨氮減排的基礎(chǔ)上，加大了城市污水處理廠的建設(shè)，2012中國環(huán)境狀況公報表明，2012年全國新增城鎮(zhèn)污水日處理能力1 294萬t，2013年環(huán)境保護部納入環(huán)境統(tǒng)計的、日處理能力5 000 t以上的污水處理廠3 581家，污水處理廠已成為生活化學(xué)需氧量和氨氮減排的主要設(shè)施。隨著城鎮(zhèn)化進程的加快和水平的不斷提高，城鎮(zhèn)生活污水排放量會不斷增加，2013年9月國務(wù)院《關(guān)于加強城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的意見》對城市基礎(chǔ)設(shè)施提出要求：優(yōu)先升級改造落后設(shè)施，確保城市污水處理廠出水達到國家新的環(huán)保排放要求或地表水Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)對污水處理廠進水水量和水質(zhì)變化對污水處理廠的穩(wěn)定運行的影響研究已有很多[1-5]，提出了影響污水處理效率的主要因素。該文對南方和北方污水處理廠排放的污水進行實際監(jiān)測，重點闡明污水處理廠氨氮和總氮的排放特征，研究結(jié)果將有助于分析總量減排的效果，還可為制定污水處理廠運行管理措施提供參考。

1 抽測方案

1.1 監(jiān)測范圍及方法

南方和北方各選3個省(分別簡稱為北1省、北2省、北3省和南1省、南2省、南3省)，每個省各選2個地市至少20家污水處理廠。監(jiān)測時間為2013年8—10月，共監(jiān)測122家污水處理廠。

每家污水處理廠布設(shè)2個監(jiān)測點位：污水處理廠進水口、處理設(shè)施末端。每個點位分別采集3組樣品，每隔2～4 h采集1組樣品，分別取樣分析樣品中的化學(xué)需氧量、氨氮、總氮和懸浮物，按日均值進行評價。

1.2 樣品的采集和分析

現(xiàn)場采集化學(xué)需氧量、氨氮和總氮樣品后，立即加入固定劑保存，現(xiàn)場加入濃硫酸將水樣酸化至pH小于2。氨氮的樣品于采樣后24 h內(nèi)進行分析測試。各實驗室均采用統(tǒng)一的分析方法：化學(xué)需氧量采用《重鉻酸鹽法》(GB 11914—1989)；氨氮采用《納氏試劑光度法》(HJ 535—2009)；總氮采用《堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》(HJ 636—2012)；懸浮物采用《重量法》(GB/T 11901—1989)。

2 結(jié)果與討論

2.1 達標(biāo)排放情況

122家污水處理廠中，排放達標(biāo)的有81家，超標(biāo)的有41家，達標(biāo)率為66.4%，從單項污染物達標(biāo)情況來看，化學(xué)需氧量、氨氮、總氮、懸浮物的達標(biāo)率分別為90.2%、91.0%、75.4%、82.8%。有14家執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)二級排放標(biāo)準(zhǔn)，沒有總氮的標(biāo)準(zhǔn)限值，這14家污水處理廠總氮排放按達標(biāo)進行統(tǒng)計，其中11家污水處理廠位于“十二五”重點流域范圍內(nèi)，如按《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A排放標(biāo)準(zhǔn)進行評價，有8家超標(biāo)，那么總氮不達標(biāo)污水處理廠將達到38家，總氮達標(biāo)率將由75.4%降至68.8%。監(jiān)測結(jié)果表明，總氮不達標(biāo)的污水處理廠最多，其次為懸浮物、化學(xué)需氧量和氨氮(表1)。

表1 抽測污水處理廠排放不達標(biāo)情況統(tǒng)計

注：①116家污水處理廠監(jiān)測了懸浮物排放濃度； ②4項污染物中有1項不達標(biāo)即為該污水處理廠未達標(biāo)。

41家不達標(biāo)污水處理廠中有30家總氮不達標(biāo)。從地區(qū)統(tǒng)計來看，北方3個省氨氮和總氮不達標(biāo)的污水處理廠數(shù)遠高于南方3個省。

從表2可見，在111家氨氮達標(biāo)污水處理廠中，有21家總氮不達標(biāo)，占18.9%，主要分布在北1省和北3省。其中，北1省13家氨氮達標(biāo)的污水處理廠中有7家總氮不達標(biāo)，占53.8%；北3省20家污水處理廠氨氮均達標(biāo)，但有9家總氮不達標(biāo)，占45.0%。

表2 氨氮達標(biāo)的污水處理廠中總氮不達標(biāo)統(tǒng)計

2.2 氨氮的排放特征

從監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，抽測的122家污水處理廠，進水口氨氮日均質(zhì)量濃度為1.79～158 mg/L，41家氨氮質(zhì)量濃度大于30 mg/L，占抽測污水處理廠的33.6%，34家氨氮質(zhì)量濃度為20～30 mg/L，占抽測污水處理廠的27.9%。

從表3可見，污水處理廠排放口氨氮的日均質(zhì)量濃度為ND(未檢出)～62.9 mg/L，普遍較低，92家污水處理廠氨氮日均質(zhì)量濃度小于2 mg/L(氨氮地表水Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)限值)，占總數(shù)的75.4%，其中小于1 mg/L(氨氮地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值)的企業(yè)有80家，占總數(shù)的65.6%。從地區(qū)分布來看，南方和北方氨氮排放質(zhì)量濃度低于2 mg/L的污水處理廠總體比例差別不大，只是省與省之間差別較大。

表3 排放口氨氮(日均值)抽測結(jié)果統(tǒng)計

抽測污水處理廠氨氮平均去除率為90.2%，其中94家污水處理廠氨氮去除率超過90%，占抽測污水處理廠的80.3%，僅有4.3%的污水處理廠氨氮去除率小于50%。而總氮的平均去除率不高，為55.5%，其中總氮去除率低于50%的污水處理廠有37家，占抽測污水處理廠的31.9%(表4)。

表4 抽測污水處理廠氨氮和總氮的去除率統(tǒng)計

2.3 氨氮占總氮的比例分析

從表5可見，污水處理廠出水中氨氮占總氮的比例為0～93.7%，平均值僅為15.2%，65.5%的污水處理廠出水中氨氮占總氮比例在10%以下，北2省、北3省和南1省75%的污水處理廠氨氮占總氮的比例小于10%。與此不同的是，污水處理廠進水中氨氮占總氮的比例平均值達70.0%，84.4%的污水處理廠進水中氨氮占總氮的比例高于50%。

另外，所抽測污水處理廠進水、出水中氨氮平均質(zhì)量濃度分別為27.4、2.74 mg/L，平均去除率達90.2%；進水、出水中總氮平均質(zhì)量濃度分別為39.5、16.5 mg/L，平均去除率僅為55.5%。氨氮質(zhì)量濃度平均削減量為24.6 mg/L，而總氮平均質(zhì)量濃度削減量僅為22.9 mg/L。

表5 污水處理廠出水中氨氮占總氮的比例及分布

盡管目前污水處理廠進水中氨氮去除效果較好，但其他形態(tài)的氮污染去除效果較差，且部分氨氮污染的削減僅是轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌螒B(tài)的氮污染。影響城市污水處理廠出水總氮穩(wěn)定達標(biāo)的主要因素：一是進水碳氮比偏低[1-3]，無機組分比例高，反硝化能力不足；二是污水處理廠對總量減排任務(wù)非常重視，為保證總量減排考核指標(biāo)的完成，在污水處理廠運行時通過調(diào)整各項運行參數(shù)以達到化學(xué)需氧量和氨氮削減的最佳處理狀態(tài)，而對非考核指標(biāo)重視程度不夠；三是一些污水處理廠采用的工藝對總氮的去除效果不好。

3 結(jié)論

1)污水處理廠氨氮排放濃度普遍較低，出水氨氮質(zhì)量濃度小于2 mg/L(地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)值)的污水處理廠占抽測污水處理廠的75.4%，65.6%的污水處理廠出水氨氮質(zhì)量濃度小于1 mg/L。而總氮排放濃度相對較高，約1/4的污水處理廠總氮不達標(biāo)。抽測的4項污染物中總氮是影響污水處理廠達標(biāo)排放的最主要因素。

2)氨氮去除率高于總氮，排水中氨氮占總氮的比例較低，65.5%污水處理廠出水氨氮占總氮的比例低于10%，而84.4%的污水處理廠進水中氨氮占總氮的比例高于50%。氨氮達標(biāo)污水處理廠中，有約20%的總氮未達標(biāo)。部分氨氮污染轉(zhuǎn)化為其他形態(tài)的氮污染，污水處理廠排水中仍存在較多非氨氮形態(tài)的氮排入環(huán)境。

[1] 韋啟信，鄭興燦.影響污水生物脫氮能力的關(guān)鍵水質(zhì)參數(shù)及空間分布特征研究[J].給水排水，2013，39(9)：127-131.

[2] 劉鋒，楊海亮，盧斌，等.污水處理廠氮指標(biāo)選取的討論[J].環(huán)境科學(xué)，2011，24(1)：31-34.

[3] 何媛媛，呂鑑，張濤，等.污水處理廠進水水質(zhì)變化對污水處理效率的影響分析[J].北京水務(wù)，2013(2)：29-31.

[4] 張玲玲，陳立，郭興芳，等.南北方污水處理廠進水水質(zhì)特性分析[J].給水排水，2012，38(1)：45-49.

[5] 張揚，李子富，宋英豪，等.改進Orbal氧化溝工藝污水處理廠脫氮效果研究[J].中國環(huán)境科學(xué)，2012，32(8)：1 461-1 466.

《中國環(huán)境監(jiān)測》2014年度優(yōu)秀論文評選結(jié)果

2015年3月11日，《中國環(huán)境監(jiān)測》2014年度優(yōu)秀論文評審會在重慶市召開。共20篇論文獲評《中國環(huán)境監(jiān)測》2014年度優(yōu)秀論文。

此次評審會采取評審專家、責(zé)任編輯和普通讀者共同評分、綜合審議的形式，依據(jù)優(yōu)秀論文評分標(biāo)準(zhǔn)，從創(chuàng)新性、學(xué)術(shù)水平、寫作質(zhì)量和論文影響力4個方面，對2014年《中國環(huán)境監(jiān)測》刊發(fā)的209篇論文進行綜合評議，最終評出20篇優(yōu)秀論文，占刊登論文總數(shù)的10%。編輯部將在網(wǎng)站和期刊上公布優(yōu)秀論文題目及作者，并頒發(fā)證書和獎金。

優(yōu)秀論文評選工作每年開展一次，旨在鼓勵環(huán)境監(jiān)測工作者撰寫高水平的科技論文，進一步提升《中國環(huán)境監(jiān)測》期刊的學(xué)術(shù)水平和論文質(zhì)量。

此次活動得到了重慶市環(huán)境監(jiān)測中心的大力支持。

Study on the Characteristic of the Sewage Plant Emitting Ammonia Nitrogen

ZHAO Yin-hui，LI Li-na，JING Li-xin，TANG Gui-gang

State Environmental Protection Key Laboratory of Quality Control in Environmental Monitoring,China National Environmental Monitoring Centre,Beijing 100012,China

To know well sewage plant’s running status and emission,select 122 sewage plants,located in 11 cities,3 provinces from north of China to south of China,carried out special monitoring from Aug to Oct in 2013. The result showed that 75.4% of the sewage plant emit low ammonia nitrogen,the concentration even less than 2 mg/L,the average degradation rate of ammonia nitrogen was 90.2%,but for total nitrogen was only 55.5%,in other words,much non- ammonia nitrogen were discharged into environment,almost 20% of the sewage plant that their ammonia nitrogen concentration reach the standard, cannot reach the total nitrogen standard,ammonia nitrogen concentration of effluent accounts for less than 10% of total nitrogen in almost 65.5% of the sewage plants,but accounts for more than 50% for raw sewage in almost 84.4% of the sewage plants,so total nitrogen was a major pollutant to prevent sewage plant from reaching some emission standard.

sewage plant; ammonia nitrogen; total nitrogen; emission characteristic

2014-06-24；

2014-09-17

趙銀慧(1965-)，女，河北寧晉人，學(xué)士，研究員。

李莉娜

X824

A

1002-6002(2015)04- 0058- 04