基于氨氮的低曝氣控制策略與應(yīng)用效果分析

文_鄧志強 周海燕 孟圓

1 北京稻香水質(zhì)凈化有限公司 2 北京清河北苑水務(wù)有限公司

曝氣量是市政污水廠生物系統(tǒng)最關(guān)鍵的參數(shù)，其影響到污泥活性、沉降性，以及出水COD、氨氮和TN 數(shù)值。曝氣量的調(diào)控一般以好氧池末端DO 值為依據(jù)，也有以O(shè)RP 作為依據(jù)，存在曝氣過量的情況。以好氧池末端氨氮為依據(jù)調(diào)控曝氣量，可將曝氣量控制至最低，實現(xiàn)節(jié)能降耗，并可減少內(nèi)回流所含溶解氧對缺氧池內(nèi)碳源的損耗，進(jìn)而提高系統(tǒng)脫氮效果。北京市某AAO+MBR 工藝市政污水廠為提高系統(tǒng)脫氮效果和節(jié)省電能消耗，根據(jù)好氧池末端氨氮值進(jìn)行曝氣量調(diào)節(jié)，取得了較好脫氮除磷和節(jié)能的效果。

1 工藝概況與控制措施

1.1 污水廠工藝

北京市某污水處理廠設(shè)計規(guī)模4 萬t/d，采用AAO+MBR 工藝，工藝流程如圖1 所示。

圖1 工藝流程圖

1.2 設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)

該污水廠出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB11/890-2012）排放標(biāo)準(zhǔn)中B 標(biāo)準(zhǔn),如表1 所示。

表1 設(shè)計進(jìn)出水質(zhì)

1.3 曝氣控制策略

該污水廠在好氧池末端安裝氨氮在線檢測儀，氨氮控制目標(biāo)值為1.0 ～2.5mg/L，未去除氨氮利用膜池曝氣進(jìn)行去除。風(fēng)量調(diào)整通過人工調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機轉(zhuǎn)速實現(xiàn)。運行班組每兩個小時巡視一次，觀察好氧池末端在線氨氮和硝氮儀數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)氨氮偏離目標(biāo)范圍時，調(diào)整鼓風(fēng)機轉(zhuǎn)速，30min 后再觀察氨氮數(shù)據(jù)并進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)發(fā)現(xiàn)儀表數(shù)據(jù)可能存在數(shù)次調(diào)大曝氣氨氮仍然較高、兩個系列數(shù)據(jù)偏差較大等問題，則在儀表位置取樣測定氨氮，進(jìn)行儀表校準(zhǔn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 氨氮控制效果

2020 年8月份實際水量介于3.55 萬～4.43 萬t/d，平均為4.20 萬t/d，超設(shè)計規(guī)模5%。進(jìn)水氨氮介于27.9 ～52.9mg/L，平均為42.1mg/L。1#好氧池氨氮日均值在0.55 ～2.12mg/L 之間，月均值為1.44mg/L；2#好氧池氨氮日均值在0.15～2.78 mg/L 之間，月均值為1.37mg/L，總體控制效果較好，如圖2 所示。1#好氧池和2#好氧池在線氨氮最高瞬時值為4.5 和4.9mg/L，總出水氨氮日均值最高為0.46mg/L，未出現(xiàn)超標(biāo)情況。

圖2 好氧池末端和總出水氨氮平均濃度

2.2 好氧池末端DO數(shù)值

2020 年8 月份1#好氧池進(jìn)口處DO 平均0.59mg/L，中間位置平均0.69mg/L，出水口平均0.97mg/L；2#好氧池進(jìn)口處DO 平均0.82mg/L，中間位置平均1.05mg/L，出水口平均0.98mg/L，如圖3 所示。通過采取該控制策略，好氧池實現(xiàn)了全程低溶氧，有利于缺氧池反硝化反應(yīng)。

圖3 好氧池末端DO 平均濃度

2.3 脫氮效果

2020 年8 月份進(jìn)水COD 介于202 ～323mg/L，平均為245mg/L。進(jìn)水TN 介于40.4 ～60.7 mg/L，平均為51.0mg/L；出水TN 介于4.65 ～14.2 mg/L，平均為8.37mg/L?！鰿OD/△TN 平均值為5.5，未投加碳源，平均去除率達(dá)到83.5%，脫氮效果較好。

2020 年8 月26 日進(jìn)行延程氮濃度分析，厭氧池和缺氧池硝態(tài)氮濃度均很低，TN 在厭氧池和缺氧池大幅降低。

2.4 除磷效果

根據(jù)延程TP 數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)厭氧池釋磷明顯，主要原因為厭氧池硝態(tài)氮濃度（0.11mg/L）和DO（0.13mg/L）均較低。缺氧池出水TP 僅0.18mg/L，出現(xiàn)反硝化吸磷反應(yīng)，提高了生物除磷效果。

2.5 能耗分析

8 份曝氣風(fēng)機電單耗介于0.062～0.144 kWh/m3，總平均電耗為0.114 kWh/m3，僅為總電耗的23.6%，如圖4 所示。

圖4 風(fēng)機電耗和總電耗變化

3 結(jié)語

采用基于氨氮為控制目標(biāo)的低曝氣控制策略，好氧池末端氨氮設(shè)定值為1.0 ～2.5mg/L，通過調(diào)整風(fēng)機參數(shù)進(jìn)行曝氣量控制，可以很好地應(yīng)用于高氨氮標(biāo)準(zhǔn)的AAOMBR 工藝市政污水廠中。在實際水量為設(shè)計規(guī)模的105%情況下，進(jìn)水氨氮介于27.9 ～52.9mg/L，好氧池末端氨氮日均值實際控制在0.15 ～2.78mg/L 之間，總出水氨氮日均值最高僅0.46mg/L。進(jìn)水TN 平均為51.0mg/L 時，出水TN 平均為8.37mg/L，去除率達(dá)到83.6%，并且缺氧池出現(xiàn)反硝化吸磷反應(yīng)，實現(xiàn)高效生物脫氮除磷。通過該控制策略，曝氣風(fēng)機平均能耗僅0.114 kWh/m3，節(jié)省了大量能源。