缺氧池推流器故障導致氨氮超標

2022年6月27日，南通市通州生態環境局接江蘇省污染源自動監控系統預警，顯示南通市通州區東沙污水處理有限公司出水口氨氮連續超標。執法人員隨即至該單位進行檢查，現場檢查時該單位正在運營，污水排放口正在排水，南通市通州生態環境局委托南通市生態環境監測站對該單位污水排放口排放廢水進行采樣監測。經監測，該單位污水排放口排放的廢水中氨氮指標濃度為10.1mg/L，超過《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中一級A類排放標準限值的1.02倍。該單位污水排放口位于長江瀏海沙水道左側，橫港沙右邊灘-3米等深海附近，受納水體為Ⅲ類。

經調查，南通市通州區東沙污水處理有限公司是工業廢水集中處理廠，主要負責江蘇恒科新材料有限公司預處理后的工業廢水和開沙島區域的生活廢水，進水量約為5000噸/天，處理工藝為原水-格柵-旋流沉砂池-均質調節-水解酸化池-A2/O-二沉淀池-濾布濾池-次氯酸鈉消毒池-出水。2022年6月27日現場檢查時，該單位正常運營，污水處理設施正在運行，廢水總排口正在排放廢水。執法人員現場調閱該單位出水口在線監控記錄，發現氨氮數值自2022年6月26日16:00至2022年6月27日08:00連續超標，最高值為12.93mg/L（6月27日00:00）。經該單位現場工作人員排查，發現缺氧池內推流器損壞，故造成出水口氨氮超標預警。現場委托南通市生態環境監測站對排放廢水進行采樣監測，經監測廢水中氨氮濃度超過《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中一級A類排放標準限值。經后續調查，該單位于2022年6月27日12:00完成缺氧池內推流器維修，出水口氨氮數值于2022年6月28日2:00恢復正常。

該單位超標排放廢水的行為違反了《中華人民共和國水污染防治法》第十條規定。2022年9月19日，南通市通州生態環境局與該單位簽訂生態環境損害賠償協議，生態環境損害賠償金額為4.7743萬元。2022年10月10日，南通市生態環境局依據《中華人民共和國水污染防治法》第八十三條第二項之規定，處罰款人民幣24.3289萬元。

案例中氨氮超標是什么原因？

缺氧池推流器故障導致氨氮異常，筆者之前也遇到過，主要是推流器故障導致污泥大量沉積，生化系統中MLSS急劇減少，從而導致污泥的泥齡降低，泥齡低于世代期，會導致硝化菌無法在系統中聚集，形成不了優勢菌種，所以對應的代謝物無法去除，氨氮超標。

什么是污泥齡？

污泥泥齡（一般SRT表示）是指曝氣池中微生物細胞的平均停留時間。對于有回流的活性污泥法，污泥泥齡就是曝氣池全池污泥平均更新一次所需的時間（以天計）。一般常利用系統穩定平衡運行時的池中的總泥量（MLSS×曝氣池體積）除每日排除的剩余污泥量（或每日進泥量）計算求得活性污泥的泥齡！

泥齡必須不短于所需利用的微生物的世代期（世代期是指微生物繁殖一代所需的時間），才能使該微生物在生化系統內繁殖壯大。一般來說泥齡至少是細菌世代期的3-4倍。因脫氮要求較低負荷和較長泥齡，根據最新的室外給排水設計規范中，在單獨脫氮中，泥齡控制在11～23d，在需同時脫氮除磷時，綜合考慮泥齡的影響后，可取10～20d。

什么是世代期？

世代期，不同種類的微生物，具有不同的世代時間。所謂世代時間是指微生物繁殖一代所需的時間。如某種微生物群體以1000個繁殖成2000個需要2天的時間，則該種微生物的世代時間就是2天。如果某種微生物世代時間比活性污泥系統的泥齡長，則該類微生物在繁殖出下一代微生物之前，就被以剩余污泥的方式排走，該類微生物永遠不會在系統中繁殖起來。反之，如果某種微生物的世代時間比活性污泥系統的泥齡短，則該微生物在被以剩余污泥的形式排走前可繁殖出下一代。因此這種微生物就能在系統中存活下來，并且呈增長趨勢。

分解有機污染物的絕大部分微生物，其世代時間都小于3天，因此只要控制污泥齡大于3天，這些微生物就能在活性污泥系統生存下來并得以繁殖，用于處理污水。而硝化桿菌的世代期一般為5天，因此要在活性污泥系統中培養出硝化桿菌，將NH3-N硝化成NO3-N,則必須控制SRT大于5天。而網上流傳最廣的一個回復中的硝化菌世代周期為5天左右，反硝化世代周期為15天左右的說法千萬不要信，已經不是一位小伙伴問這個問題了，正確的說法是，反硝化3天左右，硝化5天左右！

另外，SRT直接決定著活性污泥系統中微生物的年齡大小。SRT較大時，年長的微生物也能在系統中存在，而SRT較小時，只有年輕的微生物存在，它們的祖輩、父輩早已被剩余污泥帶走。一般來說，年輕的微生物活性高，分解代謝有機污染物的能力強，但凝聚沉降性能較差，而年長的微生物可能已老化，分解代謝能力較差，但凝聚沉降性能較好。通過調節SRT,可以選擇合理的微生物年齡，使活性污泥既有較強的分解代謝能力，又有良好的沉降性能。傳統活性污泥工藝一般控制SRT在3?5天。

污泥齡的長短與污水處理效果的關系

一方面是泥齡越長，微生物在曝氣池中停留時間越長，微生物降解有機污染物的時間越長，對有機污染物降解越徹底，處理效果越好；

另一方面是泥齡長短對微生物種群有選擇性，因為不同種群的微生物有不同的世代周期，如果泥齡小于某種微生物的世代周期，這種微生物還來不及繁殖就排出池外，不可能在池中生存，為了培養繁殖所需要的某種微生物，選定的泥齡必須大于該種微生物的世代周期。最明顯的例子是硝化菌，它是產生硝化作用的微生物，它的世代周期較長，并要求好氧環境，所以在污水進行硝化時須有較長的好氧泥齡。

當污水反硝化時，是反硝化菌在工作，反硝化菌需要缺氧環境，為了進行反硝化，就必須有缺氧段(區段或時段)，隨著反硝化氮量的增大，需要的反硝化菌越多，也就是缺氧段和缺氧泥齡要加長。

泥齡是根據理論同時又參照經驗的累積確定的，按照處理要求和處理廠規模的不同而采用不同的泥齡，德國ATV標準中單級活性污泥工藝污水處理廠的最小泥齡數值見《德國標準中活性污泥工藝的最小泥齡表》。

《德國標準中活性污泥工藝的最小泥齡表》中對規模小的污水廠取大值，是考慮到小廠的進水水質變化幅度大，運行工況變化幅度大，因而選用較大的安全系數。

無硝化污水處理廠的最小泥齡選擇4～5 d，是針對生活污水的水質并使處理出水達到BOD=30 mg/L和SS=30 mg/L確定的，這是多年實踐經驗的積累，就像污泥負荷的取值一樣。

有硝化的污水處理廠，泥齡必須大于硝化菌的世代周期，設計通常采用一個安全系數，以確保硝化作用的進行，其計算式為：

θc=F（1／μo）——（1）

式中

θc——滿足硝化要求的設計泥齡，d

F——安全系數，取值范圍2.0～3.0，通常取2.3

1/μo——硝化菌世代周期，d

μo——硝化菌比生長速率，d-1

μo=0.47×1.103(T-15)——（2）

式中

T——設計污水溫度，北方地區通常取10 ℃，南方地區可取11～12 ℃

代入式(2)得：

μo=0.47×1.103(10-15)=0.288/d

再代入式(1)得：

θc=2.3×1／0.288=7.99 d

計算所得數值與《德國標準中活性污泥工藝的最小泥齡表》中的數值相符，它的理論依據和經驗積累具有普遍意義，并不隨水質變化而改變，因此可以在我國設計中應用。

在最新的《室外排水設計規范》2021年版中，對單獨脫氮工藝，最小泥齡為11d，單獨除磷工藝，最小泥齡為3.5d，而對于脫氮除磷工藝來說，最小泥齡為10天，與《德國標準中活性污泥工藝的最小泥齡表》相吻合！

泥齡的控制的手段

系統中總的污泥量MT包括曝氣池內的污泥量Ma，二沉池內的污泥量Mc和回流系統內的污泥量MR，即：MT=Ma+Mc+M

當污水處理廠用SRT控制排泥時，可僅考慮曝氣池內的污泥量，即MT=Ma。則

如果從回流系統排泥，則剩余污泥排放量MW=RSS·QW。

式中

QW——每天排放的污泥體積量，m3；

RSS——回流污泥的濃度，mg/L；

Me——二沉池出水每天帶走的干污泥量，Me=SSe·Q；

SSe——二沉池出水的懸浮物；

Q——入流污水量。綜合上式，每天的排污泥量

綜合上式，每天的排污泥量

有人不考慮二沉池的水帶走的污泥量Me。實際上，這部分污泥量占排泥量的比例不容忽視，尤其當出水SS超標時，更不能忽略Me。

【例題】某污水處理廠將SRT控制在5天左右，該廠曝氣池容積Va為5000m3，試計算當天回流污泥濃度RSS為4000mg/L，混合液濃度為2500mg/L，出水SSe為30mg/L，入流污水量Q為20000m3/d時，該廠每天應排放的剩余污泥量。

解：將Q=20000m3/d，Va=5000m3，MLSS=2500mg/L，RSS=4000mg/L，SRT=5d代入式中，則每天應排剩余污泥量

這種計算簡單，使用方便。適應進水流量波動不大的情況。當進水流量發生變動時，如果回流比保持恒定，則污泥量將在曝氣池和二沉池中隨水量的波動處于動態分配，此時的MT計算應考慮二沉池內的污泥量，即：

MT=Ma+Mc

泥齡SRT的計算公式為

Mc可用下式計算

式中 A——二沉池的表面積，m2（平方米，下同）；Hs——二沉池內污泥層厚度，m。則每日排放剩余污泥量為

【例題】某廠曝氣池有效容積Va=5000m3，二沉池表面積為625m2（平方米），泥齡SRT=5天，試計算當MLSS=2500mg/L，RSS=4000mg/L，二沉池內污泥層厚度Hs=0.9m，進水流量Q=20000m3/d，出水SS=30mg/L時，該廠每天應排放的排泥量?

解：將上述數據代入公式