低温状态下的市政污水处理厂

运行控制及应急措施

低温（市政污水界定水温＜15℃，极端低温＜10℃）是市政污水处理厂冬季运行的核心制约因素，其对系统的影响贯穿微生物代谢、工艺反应、泥水分离、设备运行等全流程，易引发出水水质超标、设备故障率陡增等问题。

本文先从产生低温原因到低温对市政污水处理厂的影响分析，从而引申到日常运行的优化处理以及出现不利影响时的应急处置措施。给出专业、合理的可实际操作的方案。本文内容较多，希望能对各位同行一点启发。

一、低温原因

冬季污水温度较低的原因主要分为三类：气温、热量传导、外物侵入。具体情况如下：

 

二、低温影响

1、水质水量变化

1）水体物理特性改变：低温下水体饱和溶解氧（DO）升高（20℃为9.1mg/L，5℃为12.8mg/L），但氧传质效率下降（水的黏度增加），曝气系统需提高风量才能保证池内DO达标，能耗显著增加；同时水的密度增大，水力流态更易出现短流、偏流。

2）进水浓度升高：低温一般在冬季发生，此时居民用水量相对减少，可能导致进水污染物浓度增高，增加污水处理负荷。

3）水力负荷冲击：融雪或突降冻雨，可能产生大量低温和低浓度的水流，对生化系统造成水力冲击和温度冲击。

2、微生物体系的直接抑制

1）硝化菌活性大幅衰减：硝化菌（尤其是亚硝酸菌）对温度极为敏感。水温低于15℃时，其活性开始下降；低于10℃时，硝化效率急剧降低；低于5℃时，反应几乎停滞。这直接导致出水氨氮超标。

2）反硝化菌与聚磷菌效率下降：反硝化菌（兼性厌氧菌）活性随温度降低呈线性下降，低温下碳源利用效率降低30%~40%，脱氮效率显著下降；聚磷菌的释磷、吸磷速率随温度降低放缓，若碳源不足，除磷效果会进一步恶化。

3）污泥菌群结构失衡：低温下异养菌（降解有机物）虽受影响较小，但会因低负荷环境过度繁殖，挤占硝化菌、聚磷菌的生存空间；同时污泥絮体松散、粒径变小，微生物结合力下降，易导致污泥沉降性能变差。

4）微生物代谢与增殖放缓：低温下微生物酶系活性受抑制，底物分解、能量合成效率降低，污泥增殖速率仅为常温的1/3~1/2，若排泥控制不当，易导致池内菌量不足。

3、污泥沉降和脱水性能恶化

1）泥水分离效果恶化：低温下污泥沉降速度从常温0.3~0.5mm/s降至0.1~0.2mm/s，二沉池易出现污泥膨胀、厌氧上浮、跑泥等问题，导致出水SS超标；同时沉淀池表面易结冰，破坏刮泥设备运行，进一步加剧泥水分离障碍。

2）脱水难度增加：污泥的黏性和持水性增强，导致在脱水机房（如使用离心机、板框压滤机）的脱水效率下降，药耗（絮凝剂PAM）增加，泥饼含水率升高。

3）药剂反应效率降低：絮凝剂（PAC、PAM）、碳源、碱度调节剂等在低温下溶解、反应速率下降，需提高投加量才能达到常温处理效果，药剂成本增加；同时消毒剂（次氯酸钠、液氯）的杀菌效率下降，若消毒接触时间不足，出水余氯难以达标。

4、设备和构筑物的运行影响

1）管道与设备易冻结：室外管道、阀门、堰门、污泥输送管线等易发生冻结、堵塞甚至冻裂。

2）构筑物防冻风险增加：露天池体（沉淀池、生化池）易出现表面结冰，冰层膨胀会导致池体混凝土开裂；池体与土壤的热量交换加剧，进一步降低池内水温。

3）设备故障率大幅上升：低温导致设备润滑油、液压油凝固，润滑性能下降，风机、水泵、搅拌器等设备的轴承、齿轮易磨损；密封件（橡胶、塑料）低温脆化，易出现漏水、漏气；泵体、管道内积水易冻胀开裂，刮泥机轨道结冰会导致设备卡顿、烧毁电机。

4）在线监测仪表失真：DO、pH、氨氮等探头易因低温结垢、结霜，监测数据漂移、失真；流量计、液位计因管道冻堵，易出现数据异常，影响运行参数调控。

 

 三、低温下运行控制

在低温情况下污水厂应遵循“控温、保活、提质、降故、监测”，即控制温度，保证微生物活性，优化工艺参数、降低设备故障率及加强日常监测，以下将对这五点进行详细介绍。

1、控温

控温即控制温度，控制温度主要遵循“最小化热量散失及适度科学提温”。主要方法有以下三种：管网调控保温，厂区设施保温及厂区进水升温。

1）管网调控保温：管网作为污水储存设施之一，在管道中，污水通过管道与土壤、地下水进行热传导，导致水温降低。因此可通过管网调控，增加白天进水量，减少夜间进水量，减少传导时间从而减少温度下降趋势。

2）厂区设施保温：对进水、回流、污泥、药剂管等管道进行保温，对露天设备加装保温罩，设置防冻排空阀，涂抹防冻润滑油等设施；对池体加装盖板及池壁包裹保温板等方法进行保温。

3）厂区进水升温：有条件可利用厂区余热进行加热；增加蒸汽换热器、加热棒、管道电伴热带进行加热；利用蒸汽进行加热等方式。加热将水温提升至12℃至15℃即可，温度过高增加成本。

2、保活

保活即保证微生物活性。主要从营养、结构及菌种三方面进行调控。

1）营养：补充微生物所需营养盐及微量元素等。在水温逐步下降期间，在保证正常运行的前提下，定时定点投加营养物质，增强微生物繁殖速率；可按N:P=100:5补充微生物营养盐；同时可投加Fe、Mg、Mn、Mo等微量元素（尤其是Fe，硝化菌辅酶必需），投加量为进水量的0.1~0.5mg/L，促进酶系活性恢复。

2）优化污泥絮体结构：在生化末端二沉池前端投加微量PAC，改善污泥絮体松散的问题，提高沉降性能。

3）微生物接种：从周边污水厂接种运行稳定的活性污泥（投加量为池内菌种的10%~20%）；向生化池投加嗜冷型硝化菌、反硝化菌复合菌剂（投加量0.1~0.5kg/m?）。

3、提质

提质即通过优化工艺参数，提高低温情况下的微生物反应速率。本文主要以市政污水主流工艺A²O工艺为例。

1）微生物系统核心调控

（1）延长污泥龄（SRT）：控制在20~30d（极端低温＜10℃取25~30d），较常温延长1~2倍，严格减少排泥量，每日排泥量控制在池内污泥总量的0.5%~1%，防止硝化菌流失；严禁超负荷排泥，确需排泥时同步补充耐低温活性污泥。

（2）提高污泥浓度（MLSS）：维持在3500~5000mg/L，较常温提升50%左右，保证池内微生物总量，弥补单位微生物代谢效率的下降；同时控制MLVSS/MLSS在0.75~0.8，保证污泥活性。

（3）优化污泥负荷（F/M）：控制在0.05~0.15kgBOD?/(kgMLSS?d)的低负荷区间，为硝化菌创造竞争优势，避免异养菌过度繁殖；若进水负荷偏高，通过配水井调节进水流量，均衡负荷。

（4）提高污泥回流比：调整至80%~120%，缩短污泥在二沉池的停留时间，减少污泥沉积和厌氧上浮，保证生化池污泥浓度稳定；二沉池污泥层高度控制在池深的1/3~1/2。

2）各反应单元参数优化

（1）厌氧池（释磷核心）：严格控制DO≤0.2mg/L、硝态氮≤0.5mg/L，防止硝态氮消耗碳源；保证进水BOD?/TP≥15~20，碳源不足时将部分碳源前置至厌氧池投加，保障聚磷菌释磷需求。

（2）缺氧池（反硝化核心）：将硝化液内回流比提高至300%~500%，增大硝态氮回流总量；把进水BOD?/TN提高至5~6，碳源不足时多点投加乙酸钠；搅拌强度控制在3~5W/m?，保证污泥悬浮即可，避免卷入空气升高DO。

（3）好氧池（硝化核心）：将DO提高至3.0~4.0mg/L，保证池内DO均匀性，弥补氧传质效率的下降；保证池内碱度≥100mg/L（CaCO?计），pH稳定在7.5~8.5，碱度不足时优先投加碳酸氢钠，避免pH骤升破坏污泥絮体。

3）泥水分离与深度处理优化

（1）二沉池：降低池内水流速度，减少水力冲击；出水堰前设置挡渣板，及时清理浮渣；若出水SS超标，投加0.1~0.3mg/L微量PAC，提高污泥絮体沉降性能。

（2）深度处理：调节PAC及PAM的投加量，延长混合反应时间，选用低温型絮凝剂；过滤单元增加反冲洗频率，提高反冲洗强度；消毒单元将余氯控制在0.5~1.0mg/L，延长消毒接触时间，保证杀菌效率。

4、降故

建立冬季低温专项运维制度，降低设备故障率，保证监测数据准确，为运行调控提供依据：

1）设备维护：风机、水泵更换低温型润滑油，每日检查油位、油温、密封件；搅拌器、刮泥机每日检查运行电流、振动情况，发现异响立即停机检修；曝气系统每周检查曝气器，清理表面污泥结垢，保证曝气效率。

2）仪表维护：对在线监测探头加装保温罩，校准频次从7d缩短至3~5d，及时清理探头结垢、结霜；定期清理流量计、液位计，防止管道冻堵导致数据失真。

3）强化巡检：巡检频次从每班1次增至2~3次，重点检查保温层、电伴热带、阀门、泵体、池体结冰情况，做好巡检记录，发现问题立即处理。

5、监测

增加核心指标监测频次，建立低温运行数据台账，为参数优化提供数据支撑：

1）常规监测：水温、DO、pH每2h监测1次，进出水COD、氨氮、TN、TP、SS每日监测2次，污泥特性指标（SV30、SVI、MLSS）每班监测1次。

2）数据台账：记录每日进水流量、水温、工艺参数（回流比、DO、排泥量）、药剂投加量、水质指标，每周汇总分析，根据水质变化动态优化参数。

 

 

四、应急处置措施

低温下污水处理系统抗冲击能力弱，易突发出水氨氮/TN超标、污泥上浮、管道冻堵、设备故障等问题，应急处置的核心原则是提前预警、快速响应、靶向处置、闭环复盘，构建完整的应急体系，确保出水水质稳定和系统连续运行。

1、建立低温分级监测预警机制

提前划定预警阈值，实现水温、水质、设备状态的实时监测和自动预警，做到“早发现、早预判、早处置”。各厂可根据实际情况制定各自适宜的预警机制。

2、储备低温应急物资

提前储备应急物资，做到“有备无患”，物资存放于专用保温仓库，定期检查更换，避免低温失效。

3、常见低温突发问题处置方案

针对低温下最易出现的突发问题，制定标准化、可操作的处置流程，避免盲目操作导致问题扩大：

1）风机/水泵/搅拌器故障

立即处置：启动备用设备，保证工艺运行；对故障设备进行停机检修，更换损坏配件（如轴承、密封件），加注低温润滑油。

后续优化：增加设备巡检频次，对同类型设备进行预防性检查，避免批量故障。

2）管道/阀门冻堵

立即处置：先用热水（40~50℃）缓慢冲洗冻堵部位，再开启电伴热带升温；严禁用明火烘烤、硬物敲击，防止管道/阀门开裂。

后续优化：对冻堵部位加强保温，检查其他管道保温层和电伴热带是否正常，增加巡检频次。

3）污泥上浮/出水SS超标

立即处置：提高污泥回流比至100%~120%，加大排泥量（少量多次），投加5~10mg/LPAC改善污泥沉降性能；检查二沉池DO，避免过高导致污泥解体。

后续优化：降低二沉池水流速度，清理出水堰浮渣，检查生化池工艺参数是否失衡（如DO、F/M）。

4）出水TN超标

立即处置：提高硝化液内回流比至400%~500%，在缺氧池多点补加乙酸钠，保证BOD?/TN≥6，检查缺氧池DO否≤0.5mg/L，必要时关闭缺氧池搅拌器间歇运行。

后续优化：优化好氧池硝化效果，保证硝态氮生成量，调整碳源投加点和投加量，提高碳源利用率。

5）出水氨氮超标（最常见）

立即处置：提高好氧池DO至3.5~4.5mg/L，关闭排泥阀停止排泥，补充碳酸氢钠将碱度提升至120mg/L以上，投加耐低温硝化菌剂（投加量0.3~0.5kg/m?）。

后续优化：延长SRT，降低进水负荷，检查好氧池曝气均匀性，清理曝气器堵塞。

6）折点加氯法

次氯酸钠不仅仅作为常用消毒剂应用于市政污水末端消毒，也作为强氧化剂可以氧化污水中的氨氮及COD。当出水COD及氨氮超标时可应急使用次氯酸钠溶液降低污染物浓度，保证出水达标排放，但在使用过程中应注意使用方法及使用量，以防造成其他影响。后续文章将对其进行详细介绍。

 

 

五、总结

低温对市政污水处理厂的影响是系统性、多维度的，核心痛点是硝化菌活性抑制和设备防冻防堵，而日常运行与应急处置是应对低温的“一体两翼”：日常运行是基础，通过工艺参数优化、微生物强化、保温提温、设备运维，从源头降低低温影响，是保障系统稳定的核心；应急处置是保障。通过应急处置快速解决突发问题，防止小问题扩大为大故障。

实际运行中，污水厂需结合自身工艺类型、处理规模、水温降幅、经济条件，制定个性化的低温运行方案，避免“一刀切”式的参数调整和保温提温，在保证出水水质稳定达标的前提下，实现运行成本的可控，同时保护微生物菌群，为春季水温回升后的系统快速恢复奠定基础。