污水处理厂冬季低温运行研究及实践  

污水处理厂冬季低温运行研究及实践

  1. 工艺介绍

        江苏某污水处理厂，主要以生活污水为处理对象，采用改良型A²O工艺，提标过程中，增设预缺氧池，并添加过滤、消毒流程，通过各池的混合回流，并结合外加碳源和化学除磷手段，实现脱氮除磷。通过几年的运行，该工艺运行经济有效，运行可靠，操作简便。主要工艺流程见图1。

        2 改造后针对冬季低水温运行方案研究的提出

        大量理论资料和实践经验表明，进入冬季水温下降后，微生物的活性受到抑制，尤其是硝化菌的生物活性受影响明显，对整个系统的运行状态影响极大。该厂每年十月以后，水温开始逐步下降，自次年三月逐步恢复。图2 统计了该厂某年10月～次年3月水温变化情况。

        改造后的新系统在许多方面存在与以往不同的特点，运行实践中，结合以往的运行经验，根据该厂进水变化和工艺特点，兼顾运行成本，制定了新的运行方案。该年秋冬季节低温状态下，运行效果较好。见表1。.

        3 污水厂冬季低温运行脱氮除磷研究及实践

        3.1 针对脱氮的整体运行方案调整    

        3.1.1调整污泥浓度，保证脱氮效率

        实践中多次发现，水温低于15℃时，硝化效率明显下降。该厂进水是生活污水为主，含氮量较高。表1 中显示该年进水氨氮和总氮的月平均值分别在35.0mg/L、42.0mg/L以上。这给以生活污水为主要处理对象的污水厂带来了很大的处理压力。应对上述情况，有效的措施之一就是提高污泥浓度，即提高生化系统中的微生物数量。

        从图2水温统计中，可以看出，该厂的运行水温从10月起开始出现下降趋势，但仍保持在20度以上。此时，就有意识的控制了二沉池剩余污泥的排放量，保证MLSS维持在3000mg/l 左右，在之后的运行中，逐渐提高活性污泥浓度。图3表现了某年10月至次年3月该厂的活性污泥浓度变化情况。（单位：mg/l）

        通过减少剩余污泥排放，延长泥龄，最终维持整个系统内的MLSS在4000mg/l，RSS在7000mg/l，这有利于脱氮过程的进行。同时，生物池内聚磷菌浓度也相应较高，释磷微生物的增多，后续好氧吸磷的微生物量也会相应增加，增大了系统整体的除磷作用。实际运行数据表明，该污泥浓度配合其他手段综合应用，基本保证了系统在低温运行状态下的脱氮效率，出水氨氮、总氮、总磷等基本达标。

        3.1.2 投加醋酸，保证碳源充足

        提标改造过程中，将提高整个生化系统的脱氮效率作为重点之一，具体主要通过强化反硝化过程来实现。按照脱氮除磷理论以及化学衡算关系，通常要求系统中的BOD/TKN大于3才能满足脱氮的碳源要求。城镇污水处理厂的TN是否能稳定达标，BOD/TKN的比例关系有很大影响。该污水厂主要以生活污水处理为主，进水的可生化性较好，但碳氮比严重失调，表2为三年间该污水处理厂进水COD/NH3-N（BOD/TKN）的比例关系：

        从表2不难发现，进水COD/NH3-N比值平均仅为8.5（折合BOD/TKN不超过2.5），且波动明显，逐年降低，碳源不足问题十分突出。另外，对该污水处理厂连续5天的进水24小时COD/TN变化情况进行了分析，发现该厂5天的24小时取样COD/TN平均值仅为3.7，也就代表了其BOD/TKN一般难以超过2，存在碳源总体不足的问题；且40%左右的时间在该平均值以下。[2]

        在跟踪数据中同时发现污泥有机含量高，平均达到了60%以上。系统内碳源存在挖掘潜力，可以用于除磷脱氮。为了解决整个系统的脱氮问题，改造中增设了预缺氧池，以回流污泥内源反硝化强化生物脱氮工艺，利用少量碳源去除回流污泥中的硝酸盐（强化脱氮）。进水碳源不足时，可以适当投加外加碳源补充。该年冬季的总氮去除效率大多数维持在70%以上，最高达到了80%以上，出水总氮稳定的达到了一级A的要求。如表3：    

        预缺氧池的稳定运行，也降低进入缺氧池的NO3-N浓度，减少其对缺氧段厌氧释磷过程的影响，有利于后续好氧吸磷的顺利进行（强化厌氧释磷）；投加碳源，除了有利于脱氮过程的进行外，在另一方面，充足的碳源也有利于总磷的去除，尤其在冬季高MLSS，长泥龄的运行环境下，更为突出。

        3.2 适当减少配水量，调节系统负荷

        前文已说过，冬季枯水季节，进水水量相对较小，水质指标相对浓度较高，适当对降低配水量，保证较合适的污泥负荷以及溶解氧充足，对于整个生化系统的稳定有效运作是必要的。

        3.3 合理控制DO，确保氮、磷顺利去除

        生化好氧段要保证充足的DO以保证硝化反应的正常进行，但是长期过高的曝气强度，会使污泥菌团破碎，微生物瘦弱。且由于外回流的存在，含有过高DO的混合液进入厌缺氧段，扰乱厌氧释磷过程，使得释磷和摄磷失去平衡，最终影响总磷去除。[3]该污水处理厂在运行中，准确调整曝气强度，控制好氧段的DO在2～3mg/L，以同时满足脱氮除磷的需要。

        3.4 连续投加硫酸铝，生、化联合除磷

        冬季运行从某个方面讲，是一个平衡偏向调整的问题。实际运行中，考虑到脱氮微生物对于负荷、水温的敏感度，一般总是将平衡偏向脱氮过程。该污水处理厂主要利用微生物反应去除TP，并结合化学手段，投加混凝剂，以保证出水总磷的稳定。该厂经过运行实践确定2处进行投加：

        （1）生化池末端按照实际出水情况计算投加量，连续投加混凝剂。由于运行控制得当，生化池末端的TP较为稳定，此处的投加比例较小。

        （2）浓缩池撇水由集水井重新进入系统中，在数次抽样检测中，TP浓度极高且变化范围较大。通过对撇水加药除磷，从而控制了重新进入生物处理系统的TP负荷。

        4 存在的问题与建议    

        该污水处理厂提标改造后，经历多次冬季低温运行，总体来说是较为理想，但运行中的一些现象值得分析总结，为今后更好的完成污水处理任务发挥良好的借鉴作用。

        （1） 1-3月份水量整体比前期又略有减少，而温度更低，进水更浓。在经历了一个冬季的高浓度含氮污水处理后，2月末开始，出水氨氮及总氮会小幅的上升。推测可能是由于亚硝酸盐的累积作用影响。需要提前做好预案，保证后续运行的平稳。

        （2）3月中旬后，进水逐渐转淡，水温也逐渐上升，硝化菌活性缓慢恢复，系统积累的氮盐大量分解，消耗了大量碳源，这在一定程度上影响了总磷的去除过程。此时，要在配水量和排泥量上进行调整，保证氮磷的去除同步达标。

        （3）进入春季后，水温上升，进水转淡，要着手从以下二方面入手，对系统运行进行调整，转移运行重点，把握好氮磷去除的平衡。

        a考虑逐渐减少醋酸的投放量，最终停止投加。（反硝化效率逐渐提高，出水TN较好。）

        b调整污泥浓度，将生化段的有机负荷调整到合适范围内，密切关注总磷变化情况。但这个过程也要循序渐进，以系统的稳定为前提。

        参考文献

        [1] 吴魏刚，污水处理厂反硝化除磷研究及实践，给水排水，2011，37（2）：37～43.

        [2] 国家城市给水排水工程技术研究中心，常州该污水处理厂一级A提标改造技术方案研究与工程实施，14～16.

        [3] 王晓莲，王淑莹等，A2O工艺中反硝化除磷及过量曝气对生物释磷的影响，2005，56（8）：1565～1569.