中国科技核心期刊《净水技术》关注我国供排水和工业水处理生产一线的实际问题，打造一线生产技术人员实战经验的分享平台。本栏目内容主要选自发表于《净水技术》“供排水企业运行及管理成果专栏”的原创论文，经通俗化删减改编，供同行交流参考。
某县生活污水厂于2010年建成投运，设计规模为1.5万m3/d，承担着该县主城区的污水处理任务，采用厌氧-好氧工艺(AO工艺)，污水经过处理后达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18919—2002)一级B标准，进入后续深度处理设施。
该厂AO工艺在低水量和低碳氮比(C/N)的情况下，TN难以满足实时达标。因单独AO工艺不能满足TN去除要求，本项目在资金缺乏和设备设施简陋的条件下，通过增加生化系统内硝化液回流、控制反硝化溶解氧和投加碳源的方式，增加TN去除量，及时解除了该厂出水TN超标的危机。
以该污水厂TN技改试验为例，介绍了试验过程和实际运行效果，以期为同类项目TN应急处理提供参考。
现有污水处理厂硝化液普遍采用泵或汽提方式实现回流，也有氧化沟采用内回流门方式进行硝化液回流。因该厂非氧化沟工艺，不具备内回流门改造条件。在前期也尝试汽提回流改造，因回流液含氧量过高和回流量不足问题，不再考虑。本次硝化液回流系统改造采用增加水泵提升的方式实现。
该厂生化池分4条线，2条线为独立一组。原设计每条线为独立单元，因工程质量和投运时间久远，组内2条线间有串水现象。原2018年汽提回流改造在1#线和2#线，本次对另外一组(3#、4#线)进行回流改造(图2)。
图2 回流系统改造示意图
(1) 在3#、4#线好氧区尾部各加设一台回流量为150 m3/h的潜污泵(品牌蓝深，口径为150 mm，扬程为4 m，功率为4 kW)，设计回流比为100%，满足技术规范关于回流比为100%～400%的要求，敷设管径为150 mm的硬聚氯乙烯(UPVC)硝化液回流管至厌氧前端，将厌氧区改造为缺氧区(TP在预处理段通过加药去除，不考虑厌氧生化除磷)，延长缺氧停留时间。2020年8月20日完成该硝化回流系统的安装。
(2) 进水水量少，回流比过高，无法使系统内形成缺氧环境。本项目于8月21日对回流管道进行改造，每条线的回流管增加2个阀门，分别至缺氧区、好氧区。通过将多余的回流量转移至好氧区，控制缺氧区回流量和溶解氧。
好氧区溶解氧质量浓度长期在4 mg/L以上，溶解氧过高，保持设定回流量的情况下，会破坏缺氧区缺氧环境，抑制反硝化反应，降低反硝化效果。
整个生化系统共用一套供气系统，各风机变频器老化，无风量检测装置，调节功能差。8月21日开始调整风机为间歇运行模式，通过降低好氧池溶解氧，以降低整个系统溶解氧，使得缺氧区的溶解氧控制在0.5 mg/L以内。
经对好氧区、缺氧区溶解氧经行反复检测，风机运行时间从常开调整到为开5 h停3 h，可满足缺氧区缺氧环境为2 h左右的要求，即符合技术规范关于停留时间为2～4 h的规定，又不影响出水CODCr和氨氮等水质指标。
(1) 乙酸钠实际当量
本次技改试验采购净含量为58%乙酸钠。根据相关资料，乙酸钠作为外部碳源的CODCr当量参考值为0.68 kg CODCr/kg。理论计算，该批次乙酸钠当量为0.391 kg CODCr/kg。经试验检测，乙酸钠CODCr当量为0.407 kg CODCr/kg，与理论值接近，数据有效。
(2) 乙酸钠投加量计算
按照外部碳源投加量建议，计算方法如下。
其中：Cm——必须投加的外部投加碳源量(以CODCr计)，mg/L；
5——反硝化1kgNO3--N要投加外部碳源量(以CODCr计)，kg；
N——需要外部碳源去除的TN量，mg/L。
本次按去除10 mg/L TN暂估乙酸钠投加量，因池体串水和碳源利用率影响，实际TN去除量并未到理论计算值。
(3)对照组与试验组
对照组：生产线中的1#线和4#线，未进行乙酸钠投加，按照正常生产进行。
试验组：2#线于8月20日开始投加乙酸钠，投加量为125 mg/L，8月24日停止投加；3#线于8月24日开始投加乙酸钠，投加量为166 mg/L。
技改期间，本项目采用哈希手持式溶解氧仪对各生产线缺氧区溶解氧进行实时监测，采用《水质 总氮的测定 碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》(HJ 636—2012)对各生产线进出水TN进行了检测。
(1) 碳源的影响
8月20日，2#线开始投加碳源，2#线出水TN明显降低，去除量明显增加。8月24日，2#线停止投加碳源，2#线出水TN开始回升，去除量降低。8月24日，3#线开始投加碳源，3#线出水TN开始降低。可以看到投加碳源之后TN的去除量有不同程度的增长，与碳源的投加量成同向增长关系，停止投加后，TN去除量明显下降(图3)。
参照组内的TN去除效果内对比：1#线未投加碳源，2#线8月20日—24日投加碳源。可以看到碳源投加前，两组TN的去除量基本相同；2#线投加碳源后，TN去除量明显高于1#线；2#线停止投加碳源后，TN去除量明显降低，2 d后恢复至1#线TN去除效果(图4)。
技改组内的TN去除效果内对比：4#线未投加碳源，3#线8月24日开始投加碳源。可以看到碳源投加前，2组TN的去除量基本相同；3#线投加碳源后，该线TN去除量明显高于4#线(图5)。
(2) 溶解氧的影响
4#线未投加外部碳源，只进行回流改造和溶解氧控制。
8月21日风机间歇运行，开5 h停3 h，以控制好氧区溶解氧来调整整个系统的溶解氧。但是8月24日前，4#线缺氧区的溶解氧较高，不能形成缺氧环境，反硝化作用很弱，TN的去除量较低。8月24日后严格控制缺氧溶解氧在0.5 mg/L以内，TN的去除率显著(图6)。
(3) 风机运行参数的影响
风机采用间歇运行模式，一方面可有效降低能耗，另一方面可在低溶解氧的情况下，增大硝化液回流比例，有利于TN的去除。
8月21日风机间歇运行后，在对好氧区的溶解氧合理控制下，风机运行时间减少，仍可满足出水CODCr和氨氮达标(图7)。
(4) 效果跟踪
本项目对生产线3#线和4#线进行相应的硝化液回流改造，制定了风机调度和碳源投加方案，将改造后的1个月作为巩固期，统计了该期间碳源消耗和进出水情况(图8)。
本项目在硝化液回流改造完成后，在巩固期内按照风机调度方案控制系统各区溶解氧。按照碳源投加方案，结合进出水水质在线监测指标指导碳源投加。对巩固期数据进行追踪记录，通过生化系统内硝化液回流改造、控制反硝化溶解氧和投加碳源方式，明显增加污水厂生化系统TN去除量。
通信作者：汪辉(1985— )，女，主要从事污水厂运营管理、供排水业务咨询管理工作，E-mail：huma1230@foxmail.com。
