氨氮超标的原因分析和解决办法是什么？

氮是造成水体富营养化的主要营养元素，氮源污染引发了诸多环境危害问题，相关排放标准的内容和数值指标也在不断提高。
脱氮机制

脱氮的主要机制不是细胞过度吸收脱氮：
1.颗粒状不可生物降解的有机氮通过生物絮凝作用成为活性污泥成分，并通过排除剩余的活性污泥从系统中清除；
2.颗粒状可生物降解有机氮通过水解作用转化为可溶性可生物降解有机氮。溶解的不可生物降解有机氮与经处理的污水一起排放，决定了污水中的有机氮浓度；
3.溶解的可生物降解有机氮通过异养细菌的氨化作用转化为氨氮，其中尿素可迅速水解为碳酸铵。硝化细菌在有氧条件下将氨氮氧化为硝态氮，反硝化细菌在缺氧条件下将硝态氮还原为气态氮，并从水中排出。
由于缺氧区反硝化需要大量碳源，所以一般缺氧区都放在生物处理的前端（进水端），但进水多为氨氮，硝态氮较少，无法进行反硝化，所以需要内回流。
生化池出水和内部回流的总氮浓度相同，因此，即使在理论状态下，最大脱氮率也只能达到（r+R）/（1+r+R），其中，r 为内部回流比，R 为污泥回流比。
生化脱氮工艺

氮的生化去除过程主要包含氨化过程、硝化过程、反硝化过程，其中反硝化过程包含全过程反硝化和短程反硝化，硝化菌的产生周期为 5~8 天，反硝化菌的产生周期约为 15 天。
1.氨化过程：
氨化过程是微生物分解有机含氮化合物产生氨的过程，一般可分为两步。第一步是将含氮有机化合物（蛋白质、核酸等）降解为单质含氮化合物，如肽、氨基酸、氨基糖等。第二步是将脱氨基过程中产生的简单含氮化合物降解为 NH₃。
2.硝化过程：
硝化反应过程的原理是：在有氧条件下，氨氮被硝化细菌氧化成亚硝酸盐和硝酸盐。
包括两个基本反应步骤：亚硝酸菌参与将氨氮转化为亚硝酸盐的反应；硝酸菌参与将亚硝酸盐转化为硝酸盐的反应。
3.脱硝过程：
反硝化反应过程的原理是：在缺氧条件下，利用反硝化细菌将亚硝酸盐和硝酸盐还原成氮气并从污水中逸出，从而达到脱氮的目的。
反硝化作用是硝酸盐和亚硝酸盐还原成氮的硝化反应过程，反硝化细菌是一类化学能异养兼性缺氧微生物。亚硝酸菌和硝酸菌是化学能自养菌，以 CO₂、CO₃²ˉ、HCO₃- 等为碳源，通过 NH₃、NH⁴﹢或 NO²ˉ 的氧化还原反应获得能量。硝化反应过程需要在有氧条件下进行，以氧作为电子受体，以元素氮作为电子供体。
当有分子氧时，反硝化细菌氧化分解有机物，利用分子氧作为最终电子受体，当没有分子氧时，反硝化细菌利用硝酸盐和亚硝酸盐中的N³﹢和N⁵﹢作为电子受体，有机物则作为碳源提供电子供体，提供能量并氧化稳定，由此可见，反硝化反应必须在缺氧条件下进行。这说明反硝化作用必须在缺氧条件下进行。
在反硝化过程中，反硝化细菌需要有机碳源（如碳水化合物、醇类、有机酸）作为电子供体，并利用 NO³ˉ 中的氮进行缺氧呼吸。硝化反应每氧化 1 克氨氮消耗 4.57 克氧气和 7.14 克碱度，表现为 pH 值下降。在反硝化过程中，硝态氮被去除的同时，碳源也被去除，折合为 DO2.6g，此外，反硝化过程还补偿了 3.57g 的碱度。
反硝化全过程图片和反硝化短过程生化原理图

氨氮超标的原因和解决方案

1.有机物浓度高
分析原因：运行管理不到位，预处理效果差，SS 较多，使废水处理生化进水中有机物浓度过高，已超过生化的处理能力，从而导致 COD 和氨氮的去除效率低下。COD 偏高，会抑制硝化细菌的活性，有利于发挥厌氧菌的活性，导致有机氮水解为氨氮，使废水中氨氮含量较高。
解决方法：立即停止进水进行闷曝，内外回流连续开启；停止污泥排放，保证污泥浓度；若有机物已引起非丝状菌膨胀可投加PAC增加污泥絮凝性，投加消泡剂消除泡沫影响。后续要提高管理水平，做好前端预处理，降低生化负荷。
2.内部回流异常
分析原因：由于电气故障、机械故障或人为原因造成内部回流异常。内部回流造成氨氮超标还可归因于有机物的影响，因为没有硝化液回流，导致好氧池中只有少量硝态氮由外部回流携带，整体处于厌氧环境，碳源只会水解酸化而不会代谢成二氧化碳逸出，因此大量有机物进入曝气池，造成氨氮增加。
解决方法：内部回流已导致氨氮升高，检修内部回流泵，停止或减少进水进行闷曝；硝化系统已崩溃，停止进水进行闷曝，如果有条件，情况比较紧急可向类似反硝化系统添加生化污泥，加快系统恢复。后续定期检查回水泵，及时发现并解决问题。
3. pH 值过低
分析原因：一般微生物应在pH=6-9的范围内比较适宜，一般pH过低造成氨氮超标有三种情况：
a.内回流过大或内回流处曝气开度过大，导致携带大量氧气进入缺氧池，破坏了缺氧环境，反硝化菌进行好氧代谢，部分有机物被好氧代谢掉，严重影响了反硝化的完全性、因为反硝化可以补偿硝化反应代谢掉的碱度的一半，所以因为缺氧环境的破坏导致碱度降低产生的pH值降低到硝化细菌适宜的pH值以下。硝化反应的 pH 值受到抑制后，氨氮就会上升。
b.进水 CN 比率不足，原因也是反硝化不完全，产生的碱度较少，导致 pH 值下降。
c.由于进水碱度下降，pH 值会持续降低。
解决方法：发现pH值持续下降，应开始加碱维持pH值，然后分析查找原因；如果pH值过低已导致系统崩溃，首先要加高系统的pH值，然后闷曝或添加同类型污泥。
4.DO 太低
原因分析：曝气机老化和间歇曝气容易导致曝气机堵塞，池内曝气充氧和混合受阻，而硝化反应是好氧代谢，需要保证曝气池内溶解氧适宜的环境（缺氧池DO=0.2～0.5mg/L，好氧池DO≥2mg/L）下才能正常进行，而DO过低会导致硝化受阻，氨氮超标。
解决办法：更换曝气头；增加风机的变频功率，增大风量。
5.泥龄太低
原因分析：污泥排放过多，污泥回流过少，会导致污泥龄降低，因为细菌有世代期，SRT 低于世代期，会导致细菌无法在系统中聚集，形成优势菌株，使相应的代谢产物无法去除。一般来说，污泥龄是细菌世代期的 3-4 倍。多系列时，污泥回流不平衡，各系列污泥回流差异过大，导致污泥回流少的系列氨氮升高。
解决方法：减少进水量或闷声曝气；添加同类型污泥；如果问题是由污泥回流不平衡引起的，则减少问题系列的进水量或闷声曝气，保证正常系列运行时将部分污泥回流至问题系列，每个系列设置流量测量装置，便于观察。
6.水质波动影响
原因分析：水质水量波动大，调节池处理不到位，导致水体氨氮突然升高，脱氮系统崩溃，水体氨氮超标。
解决方案：在保证pH值的情况下，加入同类型污泥，闷曝回收系统；工艺末端加入氨氮去除剂加药和反应装置进行应急处理。
7.低温
原因分析：冬季水温很低，尤其是昼夜温差大，往往低于细菌代谢所需的温度，使得细菌休眠，硝化系统异常。
解决方法：在设计阶段做好水池地埋；提前提高污泥浓度；将进水加热到合适的温度（硝化反应的最适温度一般为 20-30℃，硝化反应速率在 15℃以下降低，5℃以下停止；反硝化的最适温度为 20-40℃，反硝化菌的活性在 15℃以下降低；普通好氧菌的最适温度一般为 15-30℃）。
8.工艺选择问题
原因分析：脱硝工艺选择的是简单的曝气池、接触氧化、SBR等这些工艺，其实要保证HRT（水力停留时间）和SRT（泥龄）足够长，这些工艺可以脱氨氮，但不经济。
解决方案：延长 HRT 和 SRT，如改造为 MBR，提高泥龄等；在前面增加脱氮池。