蚌埠三水厂氨氮高去除率原因探讨

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【摘 要】蚌埠市三水厂原水为淮河水，每年冬季枯水季节会存在氨氮较高并超过Ⅲ类水体的现象，但蚌埠三水厂出厂水氨氮去除率在一定范围内很高，本文结合淮河原水在前些年污染较重时的数据对此进行分析探讨，并归纳总结了蚌埠三水厂氨氮高去除率的原因。

【关键词】氨氮；去除率；生物降解

天然水体中氨氮主要来源于人与动物的排泄物、工业废水及水体中蛋白质的分解。出厂水中的氨氮会造成管网中的硝化细菌和亚硝化细菌的繁殖，而硝化细菌和氨放出的有机物会造成嗅味问题[1]；亚硝酸盐在水及食物中与二级胺、酰胺或类似氮氧化物发生反应，形成直接致癌的亚硝基化合物[1]。根据我国生活饮用水卫生标准，饮用水中氨氮浓度最大允许值为0.5mg/L。欧共体水质标准中，氨氮的指导值为0.05mg/L，最大允许值是0.5mg/L。

在具有预处理、常规处理、深度处理（O3-BAC）综合工艺中，水中NH3-N有可能在以下环节去除：（1）在预加氯过程中氯与氨的化合或在生物预处理中得到去除；（2）在混凝沉淀过程中去除以悬浮颗粒、胶体态存在的有机氮与氨氮；（3）在滤池滤层中长有生物膜的砂粒层的生物降解作用；（4）经O3氧化得到充氧的水再流过生物碳层被生物降解；（5）加氯消毒时部分氨被化合。

在淮河（蚌埠段）饮用水源水生物接触氧化预处理生产性试验中[2]，生物滤池对原水中氨氮去除率曝气时达70%-90%，不曝气或曝气不正常时在50%-70%之间；在巢湖原水生物接触氧化预处理试验中[3]，对氨氮、亚硝酸盐氮的平均去除率分别为70%和70.4%，最高去除率分别为95%和99%：在邯郸滏阳河水生物处理中试研究中[1]，氨氮的去除率平均变化范围为75%-99%，平均去除率为92.46%。其它的相关报道也表明，生物氧化的氨氮去除率几乎都在80%以上。

1、氨氮污染期检测数据及去除情况统计

蚌埠三水厂在2004-2005年污染较重时未启用生物处理工艺期间氨氮去除率也能达80-90%，以下是我们部分实验数据：

根据图中数据，2004年12月原水氨氮平均值为0.86mg/L，出水氨氮平均值为0.10mg/L，平均去除率为89.44%；2005年1月原水氨氮平均值为2.08mg/L，出水氨氮平均值为0.31mg/L，平均去除率为87.56%；2005年2月原水氨氮平均值为2.23mg/L，出水氨氮平均值为0.51mg/L，平均去除率为80.85%；2005年3月原水氨氮平均值为3.29mg/L，出水氨氮平均值为1.20mg/L，平均去除率为68.06%。即当原水氨氮低于2.5mg/L时，氨氮的去除率基本都能达到80%以上，最高达99.5%（2月11日）。而当原水氨氮达2.5mg/L以上时，氨氮去除率则明显下降。

2、原因探讨

2.1原水氨氮的浓度

由于滤池砂粒滤层形成的生物膜中的亚硝化细菌和硝化细菌数量是有限的，当原水氨氮浓度达到一定数值（例如达2.5mg/L）时，水中的溶解氧已消耗完或消耗殆尽，其生物降解作用已发挥到极至，即氨氮浓度继续升高时就不能去除了，所以这时原水氨氮浓度升高其去除率必然下降。

原水氨氮含量太低时，反应速率降低，造成硝化和亚硝化杆菌的营养不足，加上这类细菌本身生长缓慢，挂膜的成熟期长，最终影响氨氮的去除效果。

2.2滤速、接触时间、气水比

采用诸如降低滤速、增加接触时间、增加气水比等也可换取高氨氮去除率，但要耗费一定代价。降低滤速、增加接触时间势必增大滤池面积，或者通过降低产量；增加气水比要求较大鼓风机势必增加能耗。蚌埠三水厂滤池滤速为4.0～6.0m/h，一、二期滤池石英砂粒径0.55-1.20mm，层厚70-80cm，卵石垫层厚60cm，三、四期滤池石英砂粒径0.8-1.20mm，层厚120cm，卵石垫层厚10cm，气水反冲洗强度达15L/m2s。有资料表明，对氨氮、亚硝酸盐氮和有机物的生物降解都集中在滤池上部500mm段，在水反冲为（1～2）次/d的情况下，BARF（生物活性滤池）具有很好的生物活性，三水厂滤池正好符合。

三水厂设计供水能力为40万m3/d，实际供水只在20万m3/d左右，达到了降低滤速、增加接触时间等功效。

2.3温度

温度的变化会影响到微生物的活性，从而影响氨氮的去除效果。一般来说，温度越高，活性越大，但不少试验研究也都指出[1-2]，温度变化对氨氮的去除效果影响不大，其原因在于决定氨氮去除效果的亚硝化杆菌（Nitrosomonas）和亚硝化球菌（Ni-trosococcus）均适合在2～40℃范围内生长，硝化杆菌（Nitrobacter）也适合在5～40℃条件下生长。由此可见，由于蚌埠三水厂的原水水温最低在0-5℃，最高在20-30℃，因此温度并不会导致三水厂氨氮去除率偏低。有研究表明[1]，生物陶粒滤池在低温（0～14℃）时对氨氮的去除率较高，三水厂原水氨氮含量较高的枯水季节水温均在此范围之内。

2.4溶解氧浓度

根据计算，每氧化1mgNH3-N为N02--N，需要消耗3.34mg的溶解氧，只要维持反应器出水溶解氧不低于6.5-7mg/L，就可以保持较高的氨氮去除效率。由于我们只把氨氮和亚硝酸盐氮列为常测指标，因此我们并不能了解到氮在水中的全部转化过程。有时有可能原水中有机氮含量较高而氨氮较低，且有机氮降解速度大于氨氮的硝化速度，造成了氨氮去除率低的表面现象。当氨氮浓度很低时，我们的试验中常会出现滤后水氨氮浓度升高的现象，这也印证了有可能是氨化速率大于硝化速率。

3、结语

蚌埠三水厂滤池滤层中长有生物膜的砂粒层具有生物降解作用，并且实际供水只达到设计供水能力的一半左右，起到了降低滤速、增加接触时间等作用，当原水氨氮浓度在0.5mg/L至2.5.0mg/L之间时，在气水比、溶解氧浓度和温度适宜的情况下，氨氮去除率均能达到80%以上，起到了很好的去除效果。