工业废水经处理后回用已成为工业企业节水减排的主要方式。不同的回用途径，其对水质要求不同，处理工艺也不相同。新疆某石化公司以低浓度生产废水和装置污染区的初期雨水为回用水处理水源，经处理后用作电厂循环冷却水补充水，要求出水氨氮质量浓度小于1mg/L。该污水回用处理项目的生化处理采用纯氧曝气+Linpor-N工艺。本研究针对Linpor-N池实际运行中出现的问题，总结了运行经验，对影响氨氮去除率的因素进行分析，摸索出合适的运行参数，以期指导生产运行。
1、废水回用处理系统
该废水回用处理系统主要处理炼油装置、乙烯装置及电厂排出的低浓度生产废水和装置污染区的初期雨水，处理规模为14400m3/d，ρ(CODCr)≤300mg/L、ρ(氨氮)≤10mg/L、ρ(盐)≤1000mg/L、ρ(油)≤30mg/L，处理后回用作电厂循环冷却水补充水，水质达到企业标准QB2011—09中水回用指标，具体数值如表1所示。
1.1 回用水处理工艺流程
企业废水排入污水处理厂，首先进行均质调节，停留时间为12h，以充分均匀水质，再将pH值调节至6～9，经两级气浮将悬浮物和浮油分别降至30、10mg/L以下，进入纯氧曝气单元降解CODCr和氨氮，再进入Linpor-N池进一步降低氨氮，最终经流砂过滤和活性炭过滤后达标回用，工艺流程如图1所示。
1.2 Linpor-N工艺系统
Linpor-N工艺是将多孔聚氨脂海绵装入好氧池中(海绵填料为1.5cm×1.5cm×1.2cm块状结构，相对密度约为1，比表面积大于1000m2/m3)，微生物在填料表面和内部生长，以及以悬浮絮体的形式生长，池底设置微孔曝气器，通过鼓风机提供好氧微生物所需的氧气，好氧菌和厌氧菌在水体内共同作用，达到去除氨氮的目的，池体配置气动脱膜泵，人工定期开启将填料上的老化污泥脱出，以满足硝化细菌的新陈代谢周期要求。
Linpor-N工艺具有如下特点：
(1)氧利用率高。该工艺采用微孔曝气的方式，将280根薄膜曝气软管在池底均匀分布，该薄膜曝气软管氧转移率可达15g[O2]/(m3•m•h)，氧气被剪切成微小气泡从池底鼓入，更易于被微生物吸收，曝气过程中能对水体起到较好的水力搅拌作用，氧利用率能达到20%~30%。
(2)脱氮效果好。Linpor-N工艺兼具传统流化床和生物接触氧化法的优点，依靠曝气作用使填料处于流化状态，进而形成悬浮生长的生物膜系统。气-固-液三相状态结合，增大接触面积，强化传递过程，填料受到冲刷，可保持生物膜活性。由于有机物浓度较低，具有适合于硝化菌生长的良好环境条件，不存在异养菌与硝化菌的竞争作用，故其硝化效果好。
Linpor-N池中，微生物在填料表面和内部吸附生长，能同时满足好氧菌和厌氧菌的生长条件，NO2-和NO3-直接在好氧及厌氧生物界面转移，效率得到很大提高，脱氮效果较传统的A/O法、SBR法等有较大优势，且占地面积小。
(3)产泥量小。Linpor-N池设置在纯氧曝气单元后，进水CODCr、SS浓度相对较低，由于较低的有机负荷，仅约0.1kg[BOD5]/(kg[MLSS]•d)，剩余污泥产量很少，硝化菌大部分附着、生长于载体上，延长了污泥龄，一部分剩余污泥通过气动脱膜泵从填料上脱落，随出水流出Linpor-N池。
脱膜系统是为了防止填料上污泥老化而专门设计，系统采用水射器原理，利用气流将池底密度较大、挂膜较多的填料抽提上来，经过提升管道的变径挤压作用，使填料上老化的污泥脱落，而达到微生物膜新老更替的目的。
2、Linpor-N池运行控制
2.1 溶解氧
由于硝化细菌为专性好氧自养菌，硝化反应的直接电子受体为O2，缺氧将直接导致硝化作用的下降，从而影响氨氮的去除。该公司2017年9月3~11日的Linpor-N池运行监测数据如表2所示。9月5~9日，Linpor-N池鼓风机出现故障，出口风量有所下降，由900m3/h降至300m3/h左右，导致Linpor-N池溶解氧浓度降低，不满足有机物氧化及硝化所需氧气量，最终导致出水氨氮超标。
针对当前水质，为满足有机物去除和硝化阶段的需要，该Linpor-N池鼓风量应控制在900m3/h左右，确保Linpor-N池溶解氧质量浓度控制在4.0mg/L左右。
2.2 pH值
Linpor-N池进水pH值为6.8～8.4，满足硝酸菌的生长要求，但硝化反应会消耗一部分碱度，导致水体pH值降低，从而影响微生物生长，因此必须控制合适的pH值。2017年9~12月Linpor-N池pH值与出水氨氮平均值对比如图2所示。
pH值的高低直接影响微生物体内酶的活性，从而影响处理效果。从Linpor-N池的运行结果看，硝化细菌和反硝化细菌的正常生长繁殖所需的适合pH值应控制在7.5～8.0，pH值过低或过高，硝化反应将受到严重影响。
2.3含盐量
2017年10月6~10日的Linpor-N池的监测数据如表3所示。
从表3数据看，Linpor-N池10月6~8日受高盐水冲击，导致出水氨氮超标。
水体含盐量大幅度升高导致渗透压剧增，微生物的活性降低，甚至会因此脱水死亡。目前，硝化细菌已适应电导率为800~1300μS/cm的低盐水质，并能维持较好的处理效果。
2.4 污泥龄(SRT)
硝化细菌为自养菌，生长速度缓慢，世代时间较长。为保持硝化菌群在微生物中的比例，必须保证SRT大于硝化细菌最短的世代时间，但也不易过长，过长易导致污泥老化，硝化系统失效。该公司Linpor-N池有一段时间填料脱膜泵出现故障，长期未执行Linpor-N池填料脱膜，导致Linpor-N池填料污泥老化，脱氮效果严重下降，氨氮去除率仅为14.3%，出水平均质量浓度为5.3mg/L，远未达到回用标准。对填料脱膜泵的修复启用后，控制SRT为15d，硝化细菌和反硝化细菌新生繁殖，处理效果逐渐体现，氨氮去除率达到90.3%，最终出水氨氮合格。自2017年以来，不同SRT条件下，Linpor-N池对氨氮去除效果监测数据如图3所示。
Linpor-N池通过定期启动脱膜泵，控制污泥龄在适宜的范围内，使新生的硝化、反硝化细菌代替老化污泥占据主导地位，脱氮处理效果较好。
2.5 进水碳氮比
该公司2017年10月20日～11月10日进水氨氮及处理效果监测数据如图4所示。Linpor-N池正常运行时平均进水氨氮质量浓度为6mg/L左右，10月26日Linpor-N池进水氨氮质量浓度降为2mg/L，10月27日~11月5日期间，进水氨氮平均质量浓度为3.31mg/L。进水氨氮浓度突然降低后，出水氨氮浓度升高，甚至出现出水氨氮高于进水氨氮的现象。
Linpor-N池进水m(BOD5)/m(TKN)是影响硝化效果的一个重要因素。m(BOD5)/m(TKN)与硝化菌所占比例关系如表4所示。m(BOD5)/m(TKN)越大，活性污泥中硝化细菌所占的比例越小，硝化速率也就越低;反之，m(BOD5)/m(TKN)越小，硝化速率越高。
为恢复硝化细菌的活性，2017年11月2日在Linpor-N池进水投加60kg尿素后，情况好转，氨氮去除率得到提高。
m(BOD5)/m(TKN)对脱氮效果影响较大，其值过高或过低均不满足脱氮需要，过低会导致反硝化碳源不足，过高会导致硝化细菌生长受到抑制，一般将m(BOD5)/m(TKN)控制在3～5。
3、综合利用
Linpor-N池出水经流砂过滤、活性炭过滤等进一步去除SS和CODCr后，达到企业标准QB2011—09中水回用指标，经杀菌消毒后作为循环冷却水补充水，实现了工业废水的循环利用，有很大的经济、环境价值。
4、结论
Linpor-N池对氨氮的去除效果，主要受溶解氧、pH值/碱度、含盐量、污泥龄、碳氮比等参数的直接影响。新疆某石化公司Linpor-N池运行参数宜控制为：溶解氧质量浓度为4.0mg/L左右，pH值为7.5～8.0，维持SRT在15d，控制进水的m(BOD5)/m(TKN)=3～5。同时控制进水电导率在800~1300μS/cm。此运行条件下，处理出水的氨氮质量浓度小于1mg/L。(来源：联熹水务(武汉)有限公司)