隨著城市化、工業化進程的加快和環保的日益嚴格，城市污水處理廠的穩定運行尤為重要。目前，大型污水廠多采用傳統活性污泥法、A/O法和A2/O法等生物處理法。在處理過程中，脫氮主要通過硝化、反硝化過程實現，硝化細菌多為自養菌，增殖緩慢，世代時間長，對外界因素敏感，易受水質、水量沖擊。一旦工業廢水進入城市生活污水處理系統，將對生物系統造成沖擊，硝化細菌可能大量消失，很難自然恢復，并導致出水氨氮超標。這種情況下，通常采取投加高效生物菌種、有機營養劑和折點加氯等措施，但費用較高。
研究針對北方某城市污水處理廠運行過程中出水氨氮含量超標突發事故，實地考察分析了該事故發生的可能原因、存在問題及影響，并提出了相應的處理措施，以供其他污水處理廠參考。
1氨氮含量超標突發事件介紹
某城鎮污水處理廠設計總規模為10×104m3/d，進水主要是該市的生活污水。該污水處理廠主要采用A/O和A2/O可互相調節的生化處理工藝，建成后主要運行A/O工藝，剩余污泥采用板框壓濾機脫水處理工藝，出水執行GB18918-2002的一級A標準[9]。設計進出水指標：COD≤350mg/L，BOD5≤160mg/L，pH為6.5～8.5，SS、NH3-N、TN、TP的質量濃度分別≤200、≤32、≤45、≤2.5mg/L。
該污水處理廠一直運行良好，二沉池出水NH3-N的質量濃度穩定在1～4mg/L。但某天凌晨開始，進水水質出現大幅度波動，來水COD在300～1951mg/L波動，NH3-N的質量濃度30～49mg/L波動;pH也波動，且偏小;從現場來水水質觀察，可以看出進水階段性含有大量不同顏色泡沫，水質顏色發黑。此污水處理廠位于北方，來水沖擊發生在冬季1月末，水溫較低，低于12℃;階段性沖擊共持續約10d;初沉池未投運;生物池運行工藝為A/O工藝。
運行人員根據以往經驗，減少進水量至7×104m3/d，增開1臺鼓風機，加大曝氣量，但出水仍沒有改善，出水NH3-N含量仍持續升高，直至超標。管理人員初步判斷是進水瞬間沖擊造成的，在入水端投加乙酸鈉補充碳源，出水端投加氯化鎂、磷酸氫二鈉，但出水水質并沒有明顯改善。
根據現場感官和數據分析可知，生物池好氧區表面有大量泡沫夾帶浮泥，顏色為棕褐色;好氧區DO的質量濃度為2.0～5.0mg/L，不存在DO含量不足的問題;好氧區污泥解體嚴重，但污泥沉降比(SV30)高達94%，污泥容積指數(SVI)為200～225，污泥趨于膨脹;好氧區微生物鏡檢未見絲狀菌大量繁殖，初步判斷并非是絲狀菌污泥膨脹;總出水NH3-N含量超標，且持續升高;總出水COD升高但幅度不大，未超標。
2存在問題及影響
通過現場運行情況和數據分析，可判斷此次NH3-N含量超標事故存在的問題及影響主要有：
1)來水高負荷沖擊，這是影響此次出水NH3-N含量連續超標的主要原因。來水COD波動較大，瞬間沖擊高達1950mg/L，NH3-N的質量濃度升高至30～49mg/L，間斷沖擊持續約為10d，對生物系統造成沖擊。分析原因可能是亞硝化菌和硝化菌大多為專性無機營養型，而在污水處理中常存在大量兼性有機營養型細菌，COD高時，主要進行有機物的氧化分解過程，以獲得更多的能量來源，而硝化反應緩慢，成為劣勢菌種，導致硝化效果不好。此外，工業廢水中可能含有有毒有害物質，對硝化系統造成沖擊。
2)COD與SS含量比例失調。設計COD和SS的質量濃度比為35:18，目前約為1:1，初沉池未投用，無機灰分無法去除，致使活性污泥的的有效成分偏低，實際有機污泥負荷偏高。SV30不正常，無機物含量高，導致MLSS含量高，但ρ(MLVSS)/ρ(MLSS)為0.39～0.46，計算負荷有偏差，排泥量過大。此外，無機顆粒沉降于好氧區，易堵塞曝氣頭，影響曝氣效果。
3)來水攜帶大量泡沫。生物池出現污泥沉降比和污泥指數均高的現象，而泡沫是嚴重影響生物反應池污泥性狀的主要因素。來水呈現不同顏色泡沫，泡沫影響壓縮沉降，生物池污泥沉降比高達94%;從感官和數據分析，污泥指數高屬于非絲狀菌污泥膨脹，不排除產生泡沫物質包裹活性污泥菌團，影響了硝化菌效率。
4)來水pH變化幅度大。硝化反應受pH影響很大，硝化菌在生長過程中會消耗大量堿度，故pH稍高于7～8，有利于硝化作用，7.5～8.5最佳。在來水沖擊期間，pH變化幅度大，有時偏低，導致活性污泥沉降絮凝性變差，污泥解體，活性污泥系統受抑制恢復需要時間長。
5)長期低負荷運行。該廠正常運行時COD為139.4～245.5mg/L，平均為169.4mg/L，生物池長期低負荷運行，活性污泥處于老化狀態;當來水沖擊時，污泥的抗沖擊性能差，破壞了微生物硝化系統。
6)曝氣量過大。該廠長期低負荷運行，污泥老化，當來水沖擊時，運行人員調大曝氣量，在曝氣頻繁的剪切作用下會加劇污泥解體和自氧化;在來水沖擊期間，由于營養劑補充不足，活性污泥合成新生代的細胞壁受阻，不能有效提高活性污泥含量。此外，生物池部分曝氣頭損壞脫落，影響曝氣效果，且曝氣頭脫落處易對污泥絮體造成沖擊。
7)生物池表面有棕褐色且堆積過度的液面浮渣。分析原因可能是：一方面，來水COD波動大，污泥負荷過高，易形成粘稠不易破碎的泡沫，且堆積性好;另一方面活性污泥老化、解體，在過度曝氣作用下，包裹大量的細小氣泡而浮于液面，在不斷曝氣的作用下，浮渣也不斷的積聚，最終形成厚厚的棕褐色浮渣層。
8)其他影響NH3-N含量超標的原因。此次突發事件發生在1月份，氣溫低于12℃，一般認為水溫<15℃后系統的硝化能力會減弱，抗沖擊能力差[10];部分設備損壞，沒有及時維修，影響運行效果;在線儀表有COD和NH3-N含量監測，但數據不準確;沒有pH監測，其他數據都是分析化驗得來，每天早上化驗1次，不能及時監測來水指標，工藝調整滯后;事故發生后，沒有及時采取有效措施，造成系統崩潰。
3工藝調整方案
1)恢復初沉池和生物池A2/O工藝條件。進水處理量調至8×104m3/d，并重新核算調整污泥負荷等參數。回流比調至外回流體積比100%，內回流體積比由100%逐漸提升至200%，維持生物池較高的污泥含量，增加系統的抗沖擊能力。
2)投加活性污泥。增加生物池排泥量，將污泥的質量濃度降至2g/L，再補充生物污泥至污泥的質量濃度為5g/L。每次投加2車，每車10t，投加后觀察污泥性狀和處理效果，3d后再進行此項操作。經過適應性培養及馴化提高活性污泥有機成份的比例，穩定污泥負荷。
3)調整曝氣量。前期由于過度曝氣導致污泥老化，先減少1臺風機，待投加污泥和補充碳源等操作后，逐漸增開1臺風機，增大曝氣量，以滿足微生物的供氧需求，促進微生物的繁殖。根據實際運行情況調整好氧區供氣條件，保證好氧區出水DO的質量濃度控制在1.5mg/L左右。
4)補充碳源。在進水水質變化且碳源不足時，可適當投加碳源。