工業廢水經處理后回用已成為工業企業節水減排的主要方式。不同的回用途徑，其對水質要求不同，處理工藝也不相同。新疆某石化公司以低濃度生產廢水和裝置污染區的初期雨水為回用水處理水源，經處理后用作電廠循環冷卻水補充水，要求出水氨氮質量濃度小于1mg/L。該污水回用處理項目的生化處理采用純氧曝氣+Linpor-N工藝。本研究針對Linpor-N池實際運行中出現的問題，總結了運行經驗，對影響氨氮去除率的因素進行分析，摸索出合適的運行參數，以期指導生產運行。
1、廢水回用處理系統
該廢水回用處理系統主要處理煉油裝置、乙烯裝置及電廠排出的低濃度生產廢水和裝置污染區的初期雨水，處理規模為14400m3/d，ρ(CODCr)≤300mg/L、ρ(氨氮)≤10mg/L、ρ(鹽)≤1000mg/L、ρ(油)≤30mg/L，處理后回用作電廠循環冷卻水補充水，水質達到企業標準QB2011—09中水回用指標，具體數值如表1所示。
1.1 回用水處理工藝流程
企業廢水排入污水處理廠，首先進行均質調節，停留時間為12h，以充分均勻水質，再將pH值調節至6～9，經兩級氣浮將懸浮物和浮油分別降至30、10mg/L以下，進入純氧曝氣單元降解CODCr和氨氮，再進入Linpor-N池進一步降低氨氮，最終經流砂過濾和活性炭過濾后達標回用，工藝流程如圖1所示。
1.2 Linpor-N工藝系統
Linpor-N工藝是將多孔聚氨脂海綿裝入好氧池中(海綿填料為1.5cm×1.5cm×1.2cm塊狀結構，相對密度約為1，比表面積大于1000m2/m3)，微生物在填料表面和內部生長，以及以懸浮絮體的形式生長，池底設置微孔曝氣器，通過鼓風機提供好氧微生物所需的氧氣，好氧菌和厭氧菌在水體內共同作用，達到去除氨氮的目的，池體配置氣動脫膜泵，人工定期開啟將填料上的老化污泥脫出，以滿足硝化細菌的新陳代謝周期要求。
Linpor-N工藝具有如下特點：
(1)氧利用率高。該工藝采用微孔曝氣的方式，將280根薄膜曝氣軟管在池底均勻分布，該薄膜曝氣軟管氧轉移率可達15g[O2]/(m3•m•h)，氧氣被剪切成微小氣泡從池底鼓入，更易于被微生物吸收，曝氣過程中能對水體起到較好的水力攪拌作用，氧利用率能達到20%~30%。
(2)脫氮效果好。Linpor-N工藝兼具傳統流化床和生物接觸氧化法的優點，依靠曝氣作用使填料處于流化狀態，進而形成懸浮生長的生物膜系統。氣-固-液三相狀態結合，增大接觸面積，強化傳遞過程，填料受到沖刷，可保持生物膜活性。由于有機物濃度較低，具有適合于硝化菌生長的良好環境條件，不存在異養菌與硝化菌的競爭作用，故其硝化效果好。
Linpor-N池中，微生物在填料表面和內部吸附生長，能同時滿足好氧菌和厭氧菌的生長條件，NO2-和NO3-直接在好氧及厭氧生物界面轉移，效率得到很大提高，脫氮效果較傳統的A/O法、SBR法等有較大優勢，且占地面積小。
(3)產泥量小。Linpor-N池設置在純氧曝氣單元后，進水CODCr、SS濃度相對較低，由于較低的有機負荷，僅約0.1kg[BOD5]/(kg[MLSS]•d)，剩余污泥產量很少，硝化菌大部分附著、生長于載體上，延長了污泥齡，一部分剩余污泥通過氣動脫膜泵從填料上脫落，隨出水流出Linpor-N池。
脫膜系統是為了防止填料上污泥老化而專門設計，系統采用水射器原理，利用氣流將池底密度較大、掛膜較多的填料抽提上來，經過提升管道的變徑擠壓作用，使填料上老化的污泥脫落，而達到微生物膜新老更替的目的。
2、Linpor-N池運行控制
2.1 溶解氧
由于硝化細菌為專性好氧自養菌，硝化反應的直接電子受體為O2，缺氧將直接導致硝化作用的下降，從而影響氨氮的去除。該公司2017年9月3~11日的Linpor-N池運行監測數據如表2所示。9月5~9日，Linpor-N池鼓風機出現故障，出口風量有所下降，由900m3/h降至300m3/h左右，導致Linpor-N池溶解氧濃度降低，不滿足有機物氧化及硝化所需氧氣量，最終導致出水氨氮超標。
針對當前水質，為滿足有機物去除和硝化階段的需要，該Linpor-N池鼓風量應控制在900m3/h左右，確保Linpor-N池溶解氧質量濃度控制在4.0mg/L左右。
2.2 pH值
Linpor-N池進水pH值為6.8～8.4，滿足硝酸菌的生長要求，但硝化反應會消耗一部分堿度，導致水體pH值降低，從而影響微生物生長，因此必須控制合適的pH值。2017年9~12月Linpor-N池pH值與出水氨氮平均值對比如圖2所示。
pH值的高低直接影響微生物體內酶的活性，從而影響處理效果。從Linpor-N池的運行結果看，硝化細菌和反硝化細菌的正常生長繁殖所需的適合pH值應控制在7.5～8.0，pH值過低或過高，硝化反應將受到嚴重影響。
2.3含鹽量
2017年10月6~10日的Linpor-N池的監測數據如表3所示。
從表3數據看，Linpor-N池10月6~8日受高鹽水沖擊，導致出水氨氮超標。
水體含鹽量大幅度升高導致滲透壓劇增，微生物的活性降低，甚至會因此脫水死亡。目前，硝化細菌已適應電導率為800~1300μS/cm的低鹽水質，并能維持較好的處理效果。
2.4 污泥齡(SRT)
硝化細菌為自養菌，生長速度緩慢，世代時間較長。為保持硝化菌群在微生物中的比例，必須保證SRT大于硝化細菌最短的世代時間，但也不易過長，過長易導致污泥老化，硝化系統失效。該公司Linpor-N池有一段時間填料脫膜泵出現故障，長期未執行Linpor-N池填料脫膜，導致Linpor-N池填料污泥老化，脫氮效果嚴重下降，氨氮去除率僅為14.3%，出水平均質量濃度為5.3mg/L，遠未達到回用標準。對填料脫膜泵的修復啟用后，控制SRT為15d，硝化細菌和反硝化細菌新生繁殖，處理效果逐漸體現，氨氮去除率達到90.3%，最終出水氨氮合格。自2017年以來，不同SRT條件下，Linpor-N池對氨氮去除效果監測數據如圖3所示。
Linpor-N池通過定期啟動脫膜泵，控制污泥齡在適宜的范圍內，使新生的硝化、反硝化細菌代替老化污泥占據主導地位，脫氮處理效果較好。
2.5 進水碳氮比
該公司2017年10月20日～11月10日進水氨氮及處理效果監測數據如圖4所示。Linpor-N池正常運行時平均進水氨氮質量濃度為6mg/L左右，10月26日Linpor-N池進水氨氮質量濃度降為2mg/L，10月27日~11月5日期間，進水氨氮平均質量濃度為3.31mg/L。進水氨氮濃度突然降低后，出水氨氮濃度升高，甚至出現出水氨氮高于進水氨氮的現象。
Linpor-N池進水m(BOD5)/m(TKN)是影響硝化效果的一個重要因素。m(BOD5)/m(TKN)與硝化菌所占比例關系如表4所示。m(BOD5)/m(TKN)越大，活性污泥中硝化細菌所占的比例越小，硝化速率也就越低;反之，m(BOD5)/m(TKN)越小，硝化速率越高。
為恢復硝化細菌的活性，2017年11月2日在Linpor-N池進水投加60kg尿素后，情況好轉，氨氮去除率得到提高。
m(BOD5)/m(TKN)對脫氮效果影響較大，其值過高或過低均不滿足脫氮需要，過低會導致反硝化碳源不足，過高會導致硝化細菌生長受到抑制，一般將m(BOD5)/m(TKN)控制在3～5。
3、綜合利用
Linpor-N池出水經流砂過濾、活性炭過濾等進一步去除SS和CODCr后，達到企業標準QB2011—09中水回用指標，經殺菌消毒后作為循環冷卻水補充水，實現了工業廢水的循環利用，有很大的經濟、環境價值。
4、結論
Linpor-N池對氨氮的去除效果，主要受溶解氧、pH值/堿度、含鹽量、污泥齡、碳氮比等參數的直接影響。新疆某石化公司Linpor-N池運行參數宜控制為：溶解氧質量濃度為4.0mg/L左右，pH值為7.5～8.0，維持SRT在15d，控制進水的m(BOD5)/m(TKN)=3～5。同時控制進水電導率在800~1300μS/cm。此運行條件下，處理出水的氨氮質量濃度小于1mg/L。( >
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