水污染治理十大措施

水污染治理十大措施，总氮不达标

在污水处理过程中，总氮不达标是一个较为常见的问题。总氮是水中各种形态无机氮和有机氮的总称，包括硝态氮、亚硝态氮、氨氮和有机氮。当总氮在废水中的含量大于 0.3mg/L 时，就达到了富营养化的标准。

总氮不达标的表现主要有以下几个方面：首先，会使水体出现富营养化现象，藻类大量繁殖，引发水华赤潮。其次，硝酸盐在体内会被还原为亚硝酸盐，亚硝酸盐会与血红蛋白反应生成高铁血红蛋白，影响氧的传输能力，尤其对婴儿易导致高铁血红蛋白症（蓝婴病）。再者，亚硝酸盐过高会与蛋白生成亚硝胺，属于强致癌物质，对健康危害极大。

总氮不达标对环境造成的不良影响也十分严重。大量藻类和水生微生物的繁殖会消耗水体中的氧气，使水体中溶解氧含量急剧下降，增加总氮处理的难度。一般生物处理法中，由于水体的富营养化，大量藻类和水生微生物的繁殖使滤池堵塞，破坏其正常运行。同时，对人体及生物也有毒害作用，水体中的氨可转化为亚硝酸盐和硝酸盐，对人体潜在的威胁。

二、总氮不达标的原因分析

（一）氨氮超标导致总氮超标

在污水处理中，氨氮不能有效去除会使总氮超标。氨氮去除方法主要有折点加氯、吹脱法和生化法等。当氨氮浓度过高时，会产生氨毒作用，抑制反硝化反应，导致硝氮也不能有效被去除。例如，在某些污水处理厂中，由于各种原因导致氨氮突然升高，如上游汽提塔控制温度降低等情况，会使脱氮系统崩溃，出水氨氮超标。当出现这种情况时，可以采取一些措施，如立即停止进水进行闷爆、内外回流连续开启；停止压泥保证污泥浓度；如果有机物已经引起非丝状菌膨胀可以投加 PAC 来增加污泥絮性、投加消泡剂来消除冲击泡沫等。

（二）缺少碳源

在反硝化过程中，碳源不足是总氮不达标的主要原因之一。总氮去除要求的 CN 比理论为 2.86，但实际运行中 CN（COD：TN）比一般控制在 4～6。当缺少碳源时，很多污水厂的总氮就会不达标。解决办法是按 CN 比 4～6 投加碳源，如乙酸钠、葡萄糖、复合碳源等。此外，还可以采用一些特殊的方法来补充碳源，例如利用啤酒废水作为补充碳源。啤酒废水含有较高的 BOD5，具有良好的可生化性，将其作为外加碳源补充到污水 AAO 系统中，可以稳定提高废水的脱氮除磷效率。

（三）污水回流比问题

1. 污水回流比太小：以 AO 工艺为例，AO 工艺的脱氮效率和污水回流比成正比。当污水处理内回流泵部分损坏或者选型太小时，会导致回流量不足，从而降低总氮去除效率。解决办法是提高内回流比 r 在 200～400%。

2.       污水回流比太大：污水回流过大时，反硝化池 DO 大于 0.5，会破坏缺氧环境条件，使反硝化脱氮菌先利用氧气来代谢，导致硝态氮无法去除，整体使总氮升高。解决办法是调小内回流比或者关小内回流处曝气。

（四）反硝化区反应条件不适宜

反硝化区因碳源、环境条件等因素可能导致硝态氮去除能力降低。当反硝化池碳源不足、环境条件不适宜、抑制物存在或者微生物菌种活性下降时，都会影响硝态氮的去除。解决办法可以采用湛清 IDN - BMP 总氮去除工艺，包括对原有池体进行改造，采用特殊定制填料，搭配蒙特利复合脱氮杆菌与湛清专利脱气机，总氮去除效率倍增；改善微生物生存条件，引入优势 IDN - B5 蒙特利反硝化脱氮菌。此外，还可以从温度、pH 值、溶解氧等方面进行调整，如温度以维持 20～40℃为宜，pH 值控制在 7.0～8.0，反硝化反应器内溶解氧应控制在 0.5mg/L 以下（活性污泥法）或 1mg/L 以下（生物膜法）等。

三、总氮不达标的解决方法

（一）提高污泥浓度

简述：确保生化系统调试良好，增加去除氨氮的细菌数量。

在污水处理过程中，提高污泥浓度是解决总氮不达标的重要方法之一。要快速增加污泥浓度至不低于 300mg/L，可以采取多种措施。首先，提高污泥回流比，增加回流污泥的量，能有效提高污泥床中的微生物数量，从而提升污泥浓度。其次，在保持污泥浓度不变的情况下，增加进水流量，通过合理控制，可使污泥浓度快速达到目标值。同时，优化曝气量也很关键，增加曝气量可以提高污泥的活性，促进污泥的生长和增殖。此外，适当缩短污泥龄可以增加污泥的浓度，因为较短的污泥龄意味着更多的污泥被留在系统中。对于污泥膨胀问题，实施控制措施可以减少污泥的损失，从而提高污泥浓度。加入污泥絮凝剂能促进污泥的凝聚，形成较大的絮体，有利于污泥的沉降和浓缩，进而提高污泥浓度。还需优化运行参数，调整 pH 值、温度、营养物质（如氮、磷）的投加量等，促进污泥的生长和代谢，增加污泥浓度。最后，要确保污泥处理设备（如污泥浓缩池、污泥脱水机等）运行正常，避免污泥损失。

（二）补充碳源

简述：对于碳氮比过低的污水，投加合适的碳源提高 COD，促进细菌生长和氨氮去除。

在污水处理过程中，当碳氮比过低时，需要补充碳源。常见的需要补充碳源的情况有以下几种：一是微生物对碳源的需求方面，当污水中的生化需氧量（BOD）与化学需氧量（COD）的比率低于 0.3 时，表明污水中可生物降解的有机物含量较低，微生物活性受限，此时应投加碳源提升微生物的降解能力；在厌氧氨氧化或反硝化脱氮过程中，为实现高效的氮素转化，需要足够的有机碳作为电子供体；污泥沉降性能下降时，适当的碳源投加能够恢复污泥的正常结构与功能，提高污泥的沉降性能；低温期运行时，微生物活性显著降低，自我合成碳源的能力减弱，需增加碳源投加量以维持微生物的活性。二是处理工艺的要求方面，出水水质不达标时，尤其是 COD 指标持续偏高，提示可能需要投加碳源增强污染物的生物降解效果；生化处理效率与 CNP 比失衡，当污水中的碳、氮、磷比例失调，特别是碳元素不足时，需要额外投加碳源；为了实现总氮的去除目标或在客户有特定要求的情况下，如果原水体中的有机物不足以提供足够的碳源来支持反硝化菌利用 NOx-N 还原为氮气，就需要补充碳源。

碳源的选择和投加量需要根据具体情况确定。常用的传统碳源包括甲醇、乙酸、乙酸钠、葡萄糖等，选择时要考虑碳源的易降解性、成本、安全性以及对环境的影响等因素。相比传统有机碳源，IDN-N 新型复合碳源成分可根据需求提供碳源，还可作为微生物附着载体，提升微生物密度与活性，具有低温快速作用、驯化时间减少、适用范围广、性价比高等优点。

（三）调整污水回流比

简述：根据实际情况，合理调整污水回流比，提高总氮去除效率。

在污水处理过程中，合理调整污水回流比对于提高总氮去除效率至关重要。污泥回流比是污泥回流量与曝气池进水量的比值，一般通过调节污泥回流比来控制污水水质水量的变化。调控活性污泥回流比，是活性污泥系统故障时的重要应急调控手段之一。

当污水回流比太小时，以 AO 工艺为例，AO 工艺的脱氮效率和污水回流比成正比。当污水处理内回流泵部分损坏或者选型太小时，会导致回流量不足，从而降低总氮去除效率。解决办法是提高内回流比 r 在 200～400%。具体调整方法可以按照二沉池的泥位调节回流比，根据具体情况选择一个合适的泥位（水面到泥面距离），即选一个合适的泥层厚度（泥面到池底的距离），一般应控制在 0.3～0.9m，且不超过泥位的 1/3。然后调节回流污泥量，使泥位稳定在所选定的合理值，增大回流量 Qr，可降低泥位，减少泥层厚层；反之，降低回流量 Qr，可增大泥层厚度。应注意调节幅度每次不要太大，使回流比变化不超过 5%，回流量变化不超过 10%。也可以按照沉降比调节回流量或回流比，以 1000ml 量筒取进入二沉池之前的曝气池混合液模拟二沉池的沉降试验，由测得的 SV30 值可以计算回流比，用于指导回流比的调节。为使 SV 值充分逼近二沉池内的实际状态，尽可能采取二沉池即搅拌状态下的沉降比，以提高回流比控制的准确性。还可以按照回流污泥及混合液的浓度调节回流比，公式为：R = MLSS/（RSSS - MLSS），此法可用回流污泥浓度 RSSS 和混合液浓度 MLSS 指导回流比 R 的调节，但此公式只适合低负荷工艺，一般作为回流比的校核方法。根据污泥沉降曲线，确定特定污水处理活性污泥的最佳沉降比，再通过调整污泥回流量使污泥在二沉池的停留时间正好等于这种污泥通过沉降达到最大浓度的时间，此时的回流污泥浓度最大，而回流量最小。这种方法尤其适用于反硝化脱氮以及除磷工艺。

当污水回流比太大时，反硝化池 DO 大于 0.5，会破坏缺氧环境条件，使反硝化脱氮菌先利用氧气来代谢，导致硝态氮无法去除，整体使总氮升高。解决办法是调小内回流比或者关小内回流处曝气。

（四）改善反硝化区反应条件

简述：采用先进技术和工艺，改善微生物生存条件，提高硝态氮去除能力。

反硝化区因碳源、环境条件等因素可能导致硝态氮去除能力降低。为改善反硝化区反应条件，可以采用湛清 IDN - BMP 总氮去除工艺，包括对原有池体进行改造，采用特殊定制填料，搭配蒙特利复合脱氮杆菌与湛清专利脱气机，总氮去除效率倍增；改善微生物生存条件，引入优势 IDN - B5 蒙特利反硝化脱氮菌。此外，还可以从温度、pH 值、溶解氧等方面进行调整，温度以维持 20～40℃为宜，pH 值控制在 7.0～8.0，反硝化反应器内溶解氧应控制在 0.5mg/L 以下（活性污泥法）或 1mg/L 以下（生物膜法）等。

反硝化过程是反硝化菌异化硝酸盐的过程，影响反硝化的因素众多，如温度在 35～45℃最适宜；为保证反硝化过程进行，必须保持严格的缺氧状态，悬浮型活性污泥系统中的溶解氧保持在 0.2mg/L 以下，附着性生物处理系统可以容许较高的溶解氧浓度，一般低于 1mg/L；最佳 pH 值范围在 6.5～7.5；需要提供足够的碳源，碳源物质不同，反硝化速率也不同，理论上将 1g 硝酸盐氮转化为氮气需要碳源物质 BOD5 2.86g。湛清高效脱氮集成装备（IDN-BMP）工艺能有效提升反硝化反应能力，提高整个工艺的脱氮效率，其核心技术为超累积生物床 + 蒙特利复合杆菌 + CFD 仿真模拟 + 专利脱气装置。

四、总氮达标的重要性及未来展望

污水处理总氮达标对环境保护具有至关重要的意义。首先，总氮达标有助于防止水体富营养化。总氮是反映水体富营养化的主要指标之一，当总氮含量过高时，会促进藻类植物的过度繁殖，消耗水中大量的溶解氧，使水体中溶解氧含量急剧下降，增加总氮处理的难度。同时，藻类的大量繁殖还会使滤池堵塞，破坏污水处理设施的正常运行。此外，水体中的氨可转化为亚硝酸盐和硝酸盐，对人体潜在的威胁，如饮用水中的 N03 - 和 N02 - 的含量过高，能引起变形血色素症，破坏红血球的载氧能力，引起人体严重缺氧而导致死亡，还可使肝癌、食管癌、胃癌的发病率增高。

从国家政策层面来看，随着环保要求的不断提高，总氮指标在污水排放标准中的地位日益凸显。例如，山东省生态环境厅和山东省住房和城乡建设厅联合出台了《关于加强工业企业和城市污水处理厂监管及总氮指标排放控制的通知》，对工业企业和城市污水处理厂的总氮排放提出了明确要求，以保障近岸海域、湖（库）水环境安全。

展望未来，污水处理技术的发展方向将更加注重绿色、智能化和节能化。在绿色方面，将大力推进污泥资源化、污水再生利用和污染物回收利用等技术，实现污水资源化、废物无害化、排放达标化。例如，可以将污泥转化为有价值的产品，如肥料、燃料、建材等，实现废物利用和循环利用；将经过一定程度的处理后的污水，根据不同用途，进行再次利用，如农业灌溉、工业用水、景观用水等，实现水资源的节约和循环利用；从污水中回收有价值的物质，如金属离子、有机物、氮磷等，实现资源的再生和循环利用。

在智能化方面，运用信息技术、自动控制技术、人工智能技术等，实现对污水处理系统的监测、控制、优化和管理。例如，通过在线监测系统实时监测污水处理系统的各项参数，为控制和优化提供数据支持；通过自动控制系统根据在线监测系统提供的数据和预设的控制策略，自动调节污水处理系统的各项操作条件，以保证出水质量达标；通过优化管理系统对污水处理系统进行模拟、分析、评价和优化，以提高污水处理的效率和效果。

在节能化方面，采用低能耗处理工艺、能源回收利用和能源管理系统等技术，尽量降低能耗，提高能效，实现能源的节约和循环利用。例如，采用厌氧 - 好氧组合工艺、生物膜工艺、膜生物反应器工艺等低能耗处理工艺，可以减少曝气量、回流量、污泥产量等，节约能源消耗；通过厌氧消化、厌氧发酵、热解气化等技术从污水或污泥中回收可再生能源，如沼气、氢气、热能等，实现能源的再生和循环利用；通过能源管理系统对污水处理系统的能耗进行监测、分析、评价和优化，以提高能源利用率和节约效果。

此外，未来污水处理技术还将更加注重资源回收和能源利用，实现废水中有价值资源的回收利用和能源转化。例如，清华环境论坛第 63 讲 “院士专场” 中，佩里・麦卡蒂院士介绍了污水中可回收利用的资源，包括再生水、能源以及氮磷等资源，并以其研究组的厌氧膜生物反应器技术为例，详细分析了污水资源化的潜力。格兰・戴格尔院士提出提高用水效率可以满足未来水量需求的增加，并为决策者提出了管理上的三个原则：更综合的水资源管理，保证居民用水权，提高水资源使用效率。马克・凡洛斯德莱特院士详细介绍了其创新性的厌氧氨氧化技术，该技术可在低能源消耗的情况下实现氮的去除，同时可对处理过程中产生的甲烷进行资源回收。

总之，污水处理总氮达标对环境保护意义重大，未来污水处理技术将朝着绿色、智能化、节能化和资源回收利用的方向发展。