随着中国城市化、工业化的加速发展，水污染已特别严重。尤其中国北方地区污水处理厂的建设和稳定运行已经受到高度重视，但是由于北方地区冬季气温低，在零下25℃左右，城镇污水处理厂难以稳定达标运行，所以一套好的、完备的冬季稳定运行方案就显得非常重要，它将决定北方污水处理事业的发展。
1研究的对象及内容
选取了北方一些正在运行的污水处理厂进行研究。这些污水处理厂都是露天建设，无封闭，核心处理方法都是活性污泥法。此方法在北方非常适用，工程造价低，节省资金，自动化程度高，运行管理方便。此次研究项目为零下25℃左右低温环境中城镇污水处理厂稳定运行的方法。观察冬季环境温度在零下25℃左右各污水处理厂的运行情况，发现存在的问题并制定出解决办法，直到水质达标。
2活性污泥的问题
通过对各污水处理厂曝气池活性污泥进行实验，又通过显微镜观察回流污泥中与曝气池中活细菌只占总数的20%左右，后生动物已基本死亡，足以证明微生物菌群死亡严重。
观察各个污水处理厂，几乎都能看到大片状泥和部分丝状泥，这些大体积泥随着水流排入水体，使得水质难以达标排放。这种发生老化膨胀的污泥，结构松散，沉降性能差，不能进行正常的泥水分离。从各池体周边边角可看到颜色变黑并伴有恶臭的污泥，这些污泥在池中长期滞留，污染水体。
3设备运行的问题
刮泥机和虹吸泥机直接暴露在大气环境中，所以气温在零下25℃左右时，水面气体对设备腐蚀严重，设备轨道易结冰，很容易打滑脱轨。
污水处理厂的曝气系统是为生物池内的微生物提供氧气，并且有控制水温的作用。而气温在零下25℃左右，曝气系统鼓风机出气温度较低，热量被环境温度带走，温度降低，起不到水温加热作用。
污水处理厂运行的正常与否，就是设备运行的正常与否。电力设施是决定设备正常运行的关键因素。在零下25℃左右，配电柜、操作台容易造成结露、结霜；电气工具、电缆变硬、变脆；设备电容屏、液晶屏、模块容易失灵，误动作； PLC 及其模块容易造成报警或者损坏，工控机会出现系统重启现象，电气元件容易结冰涨裂，蓄电池突然失电，压力表、流量计和疏水阀组冻裂等。
4活性污泥解决办法
根据各污水处理厂建设情况和现有的设备，不增加基建项目及投资，制定出一系列的解决办法，确保各污水处理厂能在零下25℃左右稳定达标运行。
4.1排出死亡菌
在零下25℃时，各污水处理厂菌群死亡率达到60%左右，所以需要排出死亡菌群并进行培养。
方法一：用外接泥浆泵抽出二沉池中的上层和中层漂浮死污泥；或者人工捞出各池体上层漂浮死污泥。
方法二：增大污泥回流量，降低二沉池中污泥厚度，防止污泥从出水堰流出。
方法三：使污泥负荷控制在3800mg/L左右，加入营养物质，如葡萄糖、糖稀、面粉和酵素等，进行细菌培养。
为了达到最佳效果，既要保证各污水处理厂池体表面没有死泥和膨胀污泥，而且也要确保二沉池或沉淀池泥量达到正常水位的2/3。这样不会有过量的污泥随水流流走，也不会让生物池菌群过少，几个污水处理厂的实际运行过程中，此泥位处理效果最佳。
4.2控制曝气量
污泥老化、膨胀、腐化上浮很大的原因是因为曝气量过小和水温温度过低。在零下25℃左右时，需要调节水中的溶解氧，厌氧池需控制在0.1mg/L以下，缺氧区在0.3-0.6mg/L，好氧区控制在3-5mg/L。可以通过阀门控制曝气量的大小，也可在管道上加装排气阀控制曝气量大小，也可以通过鼓风机的台数控制曝气量的大小。
达拉特旗污水处理厂在零下24℃，单台鼓风机曝气量无法达到要求，充分分析菌群结构后，启动了第二台鼓风机，双台鼓风机并用，溶解氧增加，水体温度提高3℃，可明显观察到细菌活性增加，处理能力提升15%。
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4.3水温控制
活性污泥中的菌群活跃温度应控制在20℃左右，处理效果最好。可以在厂区的进水处安装水温计，测量出进水水温，然后进行控制。
方法一：可利用厂区热水锅炉或热水系统。在进水口加入热水，与进水混合提高水温。
方法二：选择带有加热系统的鼓风机，曝气温度可调节升高。
方法三：曝气管线要与生物池尽可能距离短，曝气管线要采取保温防护，绑保温棉或者埋于地下，减少热量损失。
方法四：采用蒸汽伴热、电伴热或热水消泡等方法来提高水温。
4.4药剂控制
在二沉池和厌氧池中加入适量漂白粉，可以抑制丝状菌生长，阻止污泥膨胀，也可抑制藻类的生长。二沉池前端加入适量的聚丙烯酰胺或加有混凝剂的聚合氯化铝，防止污泥从出水堰板流失。进水中加入纯碱或硫酸可有效的调节污水中的PH值。出水石英砂和活性炭可以有效去除污水中的色度。消泡剂可以抑制生物池上部泡沫四溢。
巴彦淖尔市第二污水处理厂，污水来源有部分工业废水，进水PH值6.2左右，在进水渠中加入适量纯碱，使得PH保持在7.5左右，菌群活性增加，处理效果明显增加。
达拉特旗污水处理厂，冬季低温环境下泡沫四溢，自己改装一套喷淋系统，加入适量消泡剂，泡沫消除。
5设备运行问题的解决办法
总体来说，在零下25℃左右，设备故障率高，维修和应急处理难度大，所以必须加强巡检，多进行应急演练，把隐患消除在萌芽之中。
5.1防滑和防冻处理
航车、刮泥机或虹吸机轨道上极易结霜或冰，要定时清理，避免出现设备打滑、偏移损坏。选择行车或轨道时，尽量选择胶轮车或防滑轨道。已有轨道要把光面做粗糙。
搅拌器、水泵等室外设备，停止时极易冻坏，也极易冻住无法使用。所以要增加巡查次数，清理设备冰霜，轮流使用，保证各设备运转正常。而且也要定期清理设备上及周围的污物，防止与设备冻在一起，无法分离。
北方冬季风大，雪多，冻害多，尤其外露供电线路和供电设备极易出现结冰、落霜、熔化滴水现象，而且冬季室外施工和巡查难度大。污水处理厂线路可采取双电源、双回路供电，单回路至少要确保60%以上设备运行正常，如有一回路有问题，不影响整个厂区运行。达拉特旗污水处理厂，冬季变压器下雪短路故障，冬季吊车挖机等机械无法及时到达现场，停电两天，污泥死亡严重，污水厂污水溢流，造成非常大的事故和损失。而巴彦淖尔市第二污水处理厂使用双回路供电，一侧高压失电，10分钟内切换到另一侧，对一侧及时进行维修，没有造成任何事故影响。
池体上部的配电柜、液位计、溶解氧仪、PH计等容易冻裂或者失真，所以这些应提前进行密封处理，尽量不让池体的气体和风雪进入仪器和柜体，如发现冻冰、潮湿的用电设备应及时清理、烘干。这些设备设计、建设或改造时要考虑冰冻，最好能够统一放置在干燥温度适宜的密闭空间内。
初沉池、二沉池出水堰、各池体设备的死角和水流速度慢的一些部位，在零下25℃左右极易结冰，也是值班人员巡查的重点部位，要把冰清理掉。
池体内加入消泡剂，使得池体没有泡沫产生，水汽减少。在过水管道、管廊上安装保温棉或伴热带，确保管道温度和水温温度，也能减少池体水汽，使得各设备正常运转。
5.2应急演练
应急演练是评估一个企业的应急准备状态，安全生产的重要程序。应急预案、操作规程、岗位标准作业流程是评估该企业重大事故应急能力，日常管理能力，避免安全生产事故的重要标准。
各单位根据安全生产存在的问题，可以开展突发停电应急演练、主要设备故障应急演练、菌群大面积突然死亡应急演练和污水进水量突然增加应急演练等，可以在事故发生时，尽量减少经济损失和事故影响。
6结论
通过以上方法对各个污水处理厂的系统、设备进行调控和管理，可以使得各污水处理厂在冬季零下25℃左右的低温环境下能够达标排放，安全生产运行正常，而且不需要增加很大的基础设施投资，运行费用控制合理，已广泛的被北方多个污水处理厂所接受。
论文作者:栗磊
论文发表刊物:《基层建设》2018年第30期
论文发表时间:2018/11/16
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