李 健

山東公用環(huán)?？萍技瘓F有限公司 山東 濟寧 272100

經(jīng)過調(diào)查可以發(fā)現(xiàn),我國的污水處理廠廣泛應(yīng)用活性污泥法與生活膜法,在污水處理時,通過加入活性微生物主體作為處理方式,活性微生物與污水接觸后,能夠?qū)⒂袡C物降解為小分子物質(zhì),達到凈化的效果?；钚晕勰喾夹g(shù)應(yīng)用較為廣泛,利用人工干預(yù)的方式給微生物營造出良好的生活環(huán)境,提高微生物的新陳代謝的水平,快速消化、分解污染物,達到水體凈化的作用。從運行效果好,活性污泥法中微生物活性對處理效果影響最大,而溶解氧、營養(yǎng)物、p H值、溫度等都會給微生物活性產(chǎn)生影響,尤其是溫度變化,影響最為明顯。我國的北方地區(qū)冬季非常寒冷,很多地區(qū)溫度在-20℃以下,而水溫下降后,微生物活性明顯的降低,給污水處理效果帶來不利的影響?；诖?本文重點分析冬季低溫對污水處理所產(chǎn)生的影響,以某某縣10000m3/d城市污水處理廠為例分析,探討冬季運行處理的措施。

1 污水處理廠現(xiàn)狀

1.1 水質(zhì)水量變化

某某縣城市污水處理廠設(shè)計處理能力為10000m3/d,出水水質(zhì)要求為《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級A標(biāo)準(zhǔn),2010年時污水處理水量為5000m3/d,污水處理構(gòu)筑物及設(shè)備不能滿負(fù)荷運行,造成了資源的浪費。

某某縣近年來經(jīng)濟發(fā)展加速,人口數(shù)量激增,所以造成城市內(nèi)污水排放量不斷增多。2017年4月,為改變某某縣河?xùn)|片區(qū)生活污水無序排放的現(xiàn)狀,有關(guān)部門對城區(qū)的污水管網(wǎng)進行了完善,擴大了收集范圍,建設(shè)了提升泵站,將河?xùn)|片區(qū)生活污水收納到污水處理廠進行處理,目前污水處理量能夠達到9000m3/d,達到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的90%以上。

隨著國家對于環(huán)保治理力度加大,某某縣根據(jù)當(dāng)?shù)卣块T發(fā)布的相關(guān)文件,確定污水處理后的化學(xué)需氧量、氨氮、總氮三項指標(biāo)要達到地表排水V級標(biāo)準(zhǔn),所以決定對污水處理廠進行全面的升級改革,以達到國家規(guī)定的指標(biāo)要求,并且投入試運行。

1.2 氨氮達標(biāo)改造工程

污水處理廠實際運行中,由于某某縣城市污水處理廠進水COD(100mg/L)遠低于設(shè)計值(350mg/L),并且當(dāng)時的實際處理水量僅有0.5萬噸/日,進水碳源嚴(yán)重不足,造成系統(tǒng)的脫氮除磷能力未達到設(shè)計要求,出水氨氮和總氮超標(biāo)嚴(yán)重,冬季出水氨氮有時達到40mg/L以上,總氮也經(jīng)常超標(biāo)。另外由于無保溫以及加熱措施,每年11月至次年4月運行時,水體水溫在5～10℃,制約著硝化反應(yīng),不利于生物反應(yīng)池的運行。針對以上不足之處,對處理廠采取以下改造措施:

(1)提高生化反應(yīng)池水溫

通過增加加熱裝置,提高生化反應(yīng)池水溫到15℃以上,保證水處理效果。

(2)生化反應(yīng)池防凍措施

某某縣的氣象資料顯示,歷年來冬季環(huán)境溫度最低在-20℃以下,污水內(nèi)有少量熱量快速散失。因此,一方面應(yīng)落實曝氣池保溫處理,在池壁上鋪設(shè)一層厚度為10cm的發(fā)泡保溫板,達到保溫的效果;另一方面,升高鼓風(fēng)機的溫度,鼓風(fēng)機吹風(fēng)之前,將其預(yù)熱處理,保證吹出的空氣溫度可以達到5℃～8℃,從而可以使得曝氣池水溫有所升高,同時對鼓風(fēng)管道包覆保溫材料;另外在生化池加蓋保溫,加蓋方式采用索膜倉形式。

(3)提高充氧設(shè)施充氧能力

將曝氣頭改造成管式微孔曝氣管?，F(xiàn)有微孔曝氣頭多有損壞,曝氣不均勻,溶氧利用率低。將曝氣頭曝氣改成微孔曝氣管。

(4)更換生化池內(nèi)組合填料

因生化池內(nèi)加熱管網(wǎng)的布置及曝氣管的更換,清了除原有的組合填料,更換新的組合填料。

(5)A2/O池增設(shè)生物選擇器

經(jīng)曝氣沉砂池處理后,污水進入預(yù)缺氧池(由厭氧池分割),促進內(nèi)源發(fā)生反硝化的反應(yīng),即利用回流污泥自身實現(xiàn)內(nèi)源反硝化,將其中部分NO3-N去除掉,能源節(jié)約比較明顯,防止使用過多的碳源,也能夠達到排放氣體穩(wěn)定性的要求,對于環(huán)境改善有一定的意義。

經(jīng)過系統(tǒng)的改造與升級之后,污水處理廠的總體處理效果提升明顯,排放水質(zhì)完全達到一級A標(biāo)準(zhǔn)的要求,符合排放的規(guī)定。

1.3 提標(biāo)改造工程

根據(jù)某某縣當(dāng)?shù)卣块T發(fā)布的外排廢水標(biāo)準(zhǔn),其需氧量、氨氮、總磷三項符合V類標(biāo)準(zhǔn)要求。2019年,污水處理廠進行了提標(biāo)改造,將“A2O+混凝過濾”工藝改造為“FBC改型A2O脫氮系統(tǒng)+CBF后置脫氮+濾布濾池+O3/UV高級氧化+BAC生物活性炭濾池”工藝,總投資4411.67萬元。

1.3.1 改造方案

(1)預(yù)處理段改造:新增篩網(wǎng)過濾單元

在預(yù)處理段新增精密過濾系統(tǒng),采用技術(shù)先進的篩網(wǎng)過濾單元替代原旋流沉砂池,以高效去除來水中的無機顆粒,為后續(xù)FBC生化系統(tǒng)運行的性能高效提供可靠保障,并減輕后續(xù)混凝過濾系統(tǒng)負(fù)荷。

(2)二級生化系統(tǒng)改造:建立FBC強化脫氮除磷系統(tǒng)

生化池按FBC+A2O工藝進行改造,缺氧池、好氧池采用添加懸浮填料,建立流化動力系統(tǒng)、填料阻隔約束系統(tǒng);強化對COD、BOD5、NH3-N、TN、TP的去除。

(3)更換中間水池提升泵,為后續(xù)新增的CBF、BAC單元提供所需的水頭。

(4)改造現(xiàn)有的混凝+活性砂系統(tǒng),其中活性砂設(shè)備全部拆除,空出的池容作為CBF及BAC的濾池反洗排污緩沖池。過濾形式采用濾布濾池成套設(shè)備,置于池上。

(5)新建O3/UV高級氧化+BAC生物活性炭濾池的工藝組合,氧化降解殘留的難降解有機物,進一步去除總氮、COD并達標(biāo)。

(6)改造現(xiàn)有污泥脫水系統(tǒng)。

1.4 運營現(xiàn)狀

2010年12月,我公司與某某縣住房保障和城鄉(xiāng)建設(shè)管理局簽訂了《山西省某某縣10000m3/d城市污水處理委托運營合同》,運營期為10年。運營期內(nèi),在某某縣住房保障和城鄉(xiāng)建設(shè)管理局有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的大力支持下,我公司嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)要求,各項設(shè)施正常的運行,污水處理廠的運行效果良好,出水水質(zhì)達到一級A標(biāo)準(zhǔn)的要求,且在整個運行期間,并未發(fā)生任何的安全事故與責(zé)任事故,達到節(jié)能減排的標(biāo)準(zhǔn)要求,環(huán)保價值較高,社會效益提升較為明顯,得到業(yè)主單位及主管部門的高度認(rèn)可。

提標(biāo)改造工程2020年7月完成,目前已進入試運行調(diào)試階段,工程的成功運行將進一步美化某某縣城人居環(huán)境,改善某某的投資環(huán)境,保證沁河斷面水質(zhì)達標(biāo)。

圖1 全流程FBC改型A 2/O反硝化脫氮工藝

2 冬季低溫對污水處理帶來的影響

2.1 低溫造成活性污泥沉降性能的下降

在城市生活污水處理廠中,選擇應(yīng)用活性污泥處理方式,在環(huán)境溫度較低的情況,極易出現(xiàn)污泥膨脹性反應(yīng)。北方地區(qū)冬季環(huán)境溫度較低,活性污泥細(xì)胞分泌物也會不斷的增多,其總量幾乎是正常溫度下的3倍左右,這就導(dǎo)致沉降性能、壓縮難度升高。同時,出現(xiàn)低溫膨脹之后,較之正常溫度下的污泥,其表面帶電荷的能力會下降,表面電荷量減小,造成污泥親水性的增強。因為親水性的增強,活性污泥的脫水性、沉降性會明天降低,泥水分離質(zhì)量難以有效的提高。此外,低溫條件之下,活性污泥的大顆粒比例會增加,使得污泥比阻增大,導(dǎo)致污泥沉降性能下降,處理效果難以滿足要求,甚至還會導(dǎo)致污染問題的嚴(yán)重。

2.2 低溫導(dǎo)致有機物去除效果下降

北方冬季環(huán)境溫度較低,活性污泥在處理污水中,微生物因為受到低溫環(huán)境的影響,導(dǎo)致其活性不斷的下降,極大的影響污泥的處理效果,對于污水中有機物的去除效率產(chǎn)生極為負(fù)面的影響。隨著溫度不斷下降,微生物活性降低會更加的明顯,在某個范圍內(nèi),微生物甚至?xí)霈F(xiàn)不活動的情況,直接導(dǎo)致休眠或者死亡。在很多地區(qū)的溫度極低的情況下,微生物死亡現(xiàn)象比較常見,極大的影響微生物的處理效果,效率也會大幅降低,對污水處理產(chǎn)生不利的影響,危害生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量。

2.3 低溫導(dǎo)致脫氮效果變差

在城市污水處理廠中,采用活性污泥處理方法進行污水處理,污水脫氮需要經(jīng)過硝化反應(yīng)與反硝化反應(yīng)兩個階段。北方地區(qū)冬季環(huán)境溫度較低,硝化菌生長速度會不斷的減慢,進而影響污泥齡的增長。由于硝化菌的泥齡增長速度比較慢,所以就和異養(yǎng)菌形成一定的泥齡差,進而發(fā)生硝化菌流失的問題。同時,北方地區(qū)冬季低溫還會給反硝化反應(yīng)產(chǎn)生較大的影響。因為溶解氧與溫度是以反比的關(guān)系存在,在低溫條件下,污水處理系統(tǒng)的溶解氧速度升高,而反硝化反應(yīng)也需要在缺氧條件下實現(xiàn),所以反硝化反應(yīng)受到很大的影響。因此,在北方環(huán)境溫度較低的情況下,對于污水處理廠的硝化反應(yīng)與反硝化反應(yīng)都產(chǎn)生不利的影響。

2.4 低溫影響聚磷菌除磷

污水處理廠應(yīng)用活性污泥法處理,除磷工作主要是通過聚磷菌實現(xiàn)的。聚磷菌生活在好氧環(huán)境下,將污水內(nèi)磷吸收處理,經(jīng)過污泥回收到厭氧的環(huán)境中釋放磷,從而達到去除磷的效果。經(jīng)過上述處理措施,再通過每日將污泥內(nèi)排放剩余污泥,達到完全去磷的效果。溫度對于除磷的效果影響并不如脫氮影響大,在某個規(guī)定溫度區(qū)間內(nèi),溫度變化并不明顯的情況下,生物除磷是基本可以實現(xiàn)的。經(jīng)過試驗分析發(fā)現(xiàn),生物除磷的溫度在10℃以上為最佳,這是因為溫度較低時,聚磷菌的生長速度減慢。此外,還有研究發(fā)現(xiàn),低溫環(huán)境之下,兼氧厭氧聚磷菌發(fā)揮出重要的去磷作用。

2.5 低溫使得菌群數(shù)量大幅減少

在污水處理系統(tǒng)內(nèi),活性污泥內(nèi)微生物起到極為重要的作用,其中重要的微生物是黃桿菌、假單胞菌、大腸桿菌等,這些微生物最佳的生長環(huán)境是25℃以上,只要是溫度降低,極易導(dǎo)致微生物的活動減慢,長期處于低溫條件下,直接造成微生物的休眠或者死亡,從而使得活性污泥內(nèi)的菌群數(shù)量減少,對于后續(xù)的處理效果和水平造成不利的影響。

3 冬季污水處理解決措施

3.1 加強保溫措施提高進水溫度

北方冬季環(huán)境溫度較低的情況下,活性污泥中微生物受到很大的影響,進而導(dǎo)致微生物處理質(zhì)量難以提高。要想解決這些問題,選擇保溫措施極為重要,促進污水溫度的提升,使得微生物活性恢復(fù)正常,確保污水處理有效的進行。①設(shè)備連續(xù)運行,防止外露設(shè)備發(fā)生凍傷的情況,只要存在故障,立即采取措施處理。②厭氧池、缺氧池、好氧池、二沉池等設(shè)施都要采取保溫處理措施,池壁表面鋪設(shè)一層保溫棉板或者苯板,池頂加蓋,使用溫室大棚的保溫方式。③污水處理廠的管道應(yīng)用電伴熱纏繞的方式保溫,保證污水溫度不至于降到最低。④加藥車間安裝供暖設(shè)備,出入口設(shè)置棉布簾,溫度處于合理范圍內(nèi),藥劑溶解效果合格,預(yù)防低溫導(dǎo)致藥劑沉底的情況。

3.2 更改工藝參數(shù)以適應(yīng)低溫環(huán)境

選擇合適的工藝優(yōu)化調(diào)節(jié),保證低溫條件下不會影響活性污泥的處理效果,確保水質(zhì)符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求。①適當(dāng)增大污泥濃度,保證處理效果符合要求。污泥濃度提高后,參與污水處理的微生物數(shù)量會增多,分解效率也會得到提升。②增加污水停留時間。通過采取必要的保溫措施外,還要延長污水停留時間,以保證微生物的分解有足夠的時間,達到污水處理效果的提升。③減少剩余污泥的排放。利用這一方式有效的預(yù)防硝化菌因為溫度低而導(dǎo)致污泥齡延長的情況。④適當(dāng)?shù)耐度敕勰┗钚蕴康任镔|(zhì),在污水處理系統(tǒng)內(nèi)形成生物膜,將污水內(nèi)有害物質(zhì)有效的處理,促進處理質(zhì)量的提高。⑤提供必要的碳源。結(jié)合污水處理廠的實際情況,考慮到應(yīng)用的需要,合理的加入碳源,從而使得溫度較低時,微生物依然能夠保持正常的生長。⑥進行必要的曝氣控制,保持微生物的正常生長。⑦冬季溫度較低的條件下,如果存在污泥膨脹的問題,要立即采取措施處理。

3.3 冬季運行水質(zhì)分析

為了檢驗調(diào)整后污水處理效果,連續(xù)5日采樣檢測。連續(xù)五日COD進水均值321mg/L,出水均值34mg/L,符合一級A標(biāo)準(zhǔn),可以排放到自然環(huán)境中。

經(jīng)過改造措施應(yīng)用到,冬季污水處理廠的運行中,COD、氨氮、總氮、總磷出水指標(biāo)處于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)以下,完全達到外排的標(biāo)準(zhǔn),不會給環(huán)境造成任何污染的影響。

4 結(jié)語

(1)冬季環(huán)境溫度較低的情況下,活性污泥處理效果下降,導(dǎo)致有機物去除率降低,脫氮效果差;(2)為了預(yù)防低溫條件產(chǎn)生不利影響,污水處理廠的關(guān)鍵工序采用必要的保溫措施,以更好的提高污水處理的處理效率,達到正常運行的標(biāo)準(zhǔn);(3)選擇合適的污水處理工藝,優(yōu)化與改革污水處理措施,消除低溫對活性污泥處理的不利影響,達到排放的標(biāo)準(zhǔn)。