刘瑞军
中核七台河环保科技有限公司
众所周知，城市污水处理在冬季受低温影响较大，常常造成污水厂出水某些指标不合格。而七台河市某污水处理厂A2O工艺系统启动调试试运行时，正值一年中的低温季节，经过菌种污泥的投加、强化曝气等一系列过程，最终出水达标排放，详细情况如下：
七台河市某污水处理厂污水处理及再生利用工程设计处理城市污水4万m³/d，再生水4万m³/d。再生水计划输送到焦化园区。主要工艺流程为：粗格栅、提升泵、曝气沉砂池、生化池（厌氧、缺氧、曝气三个阶段）、二沉池、滤布滤池、再生水送水泵房等。设计出水水质为《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）中的一级A排放标准。
1调试方案
2015年12月初开始，城市排水管网验收后污水陆续进入污水处理厂生化池等工艺系统，污水中BOD5、CODCr、NH3—N、TN等污染物指标随着污水进入逐渐升高，同时开始投加菌种污泥。由于时值一年中温度最低的季节，为避免进水中断，部分构筑物发生冻害，调试采取连续进水、连续曝气、每天定量投加污泥的方式。
调试中各项参数如下：
污泥回流比为80%，混合液回流比120%，水力停留时间为:厌氧池2.4h、缺氧池3.7h、曝气池15h。在投泥初期，生化池MLSS浓度很低，硝化菌尚在培养之中，混合液回流泵间断运行，白天停止，夜间运行，以防止混合液回流渠发生冻害。当MLSS浓度达到5000mg/L时，混合液回流泵24h连续运行。
污水进入后，1、2月水温见图1
图1 1、2月份水温变化曲线
2调试过程
2.1 DO控制
进水初期，水中污染物含量较低，造成氧气过剩，生化池DO最高达到8mg/L以上，高浓度的DO会抑制硝化菌的硝化反应。同时，好氧池过高的溶解氧会随污泥回流和混合液回流分别带至厌氧段和缺氧段，影响厌氧段聚磷菌释放磷和缺氧段的NOX—N的反硝化，对脱氮除磷不利。也不利于节能，于是，将风机进行调整，用小风机代替大风机，风机流量从10000m³/h降到7000m³/h。第二天，曝气池污泥浓度开始下降，第三天污泥浓度下降到了540mg/L。第四天，整个曝气池看不到有污泥存在。见图2。经过分析认为，由于污泥中无机成分较多，风量达不到污泥混合搅拌的强度和要求，污泥沉淀在曝气池底部。更换风机后，恢复原来的风量，污泥在曝气池中悬浮起来。此时气水比约10:1。
图2 12月11—31日MLSS生长曲线
2.2 MLSS的增长与控制
污水进入后，每天从其他污水处理厂运进10m³含水率80%的接种污泥，自12月11日开始，天天投加，13天后，曝气池出水污泥浓度达到874mg/L。停止投加污泥，采取连续进水、连续曝气的方式，进行菌种的培养。
由于时值一年中温度最低的季节，微生物活性变差，生长缓慢，为了尽快提高污泥浓度与活性，提升净化效率，自2015年12月29日起，继续投加污泥至1月15日，投加含水率80%的菌种污泥300吨，预期MLSS达到3200mg/L。实际MLSS浓度达到3127mg/L，停止投泥。在强化曝气中，污泥浓度增长较快。至1月30日，曝气池污泥浓度上升至4249mg/L。2月10日，污泥浓度升高到5000mg/L时，更换风机，气水比从10:1降到6:1。MLSS生长情况见图3.
在1月4日的镜检中，发现了钟虫等指示性微生物，说明，在低温条件下，通过大量投加菌种污泥和强化曝气，也能培养出良好的活性污泥。
图3 1、2月MLSS变化曲线
2月16日，污泥浓度上升到6262mg/L时，开启1#生化池进水阀门，分流部分回流污泥进入1#生化系统，污泥浓度开始降低。当低于5000mg/L时，关闭进水阀门。
2.3出水水质
在2015年12月30日，随着污泥浓度的升高，出水各项指标除氨氮、总氮外，均达到设计要求。BOD5=2.1mg/L，CODCr= 34.5mg/L，SS =6.4mg/L,TP= 0.074mg/L。氨氮、总氮进出水变化不大。
投加菌种污泥6天后，出水TP合格。说明低温对释磷菌的影响不大。
图4 1月份进出水氨氮对比曲线
图5 2月份进出水氨氮对比曲线
而在生物脱氮过程中，含氮化合物在微生物作用下，脱氮反应为：氨化反应→硝化反应→反硝化反应，含氮化合物最终以N2的形式排入大气中。
然而由于调试期处于一年中最冷的季节，进水水温低于5℃。但是，硝化反应的适宜温度在20～30℃，低于15℃时，硝化速度下降，当低于5℃时，硝化速度完全停止。反硝化的适宜温度20～40℃，低于15℃时，反硝化速度下降。硝化是反硝化的基础，没有硝化也就无从谈起反硝化。因此，出水氨氮、总氮指标差别不大。 但通过加大曝气，提高溶解氧和污泥浓度，延长污泥龄的办法，使活性污泥具有了良好的净化功能，出水CODCr、BOD5、SS等达标排放。
2.4 NH3﹣N、TN的去除
由于硝化菌、反硝化菌处于低温抑制状态，在1月份，因为水温均在5℃以下（见图6），即使增加DO和MLSS浓度，出水NH3﹣N、TN仍然不达标。2月13日以后，水温上升并持续保持在5℃以上，NH3﹣N、TN去除率开始上升，至20日水温达到6.1℃，NH3﹣N、TN去除率有较大提高（见图7、图8、图9、图10）。3月9日，NH3﹣N出水达标，两天后，出水TN达标，此时水温7.3℃。这时候，硝化菌、反硝化菌都已经形成优势菌种。水温达到5℃硝化菌开始激活，至出水NH3﹣N、TN合格，30d时间。说明，在5～7.3℃，硝化菌的激活到培养成熟，需要30天时间。至此，全部出水达标。
图6 3月份水温变化曲线
图7 3月进出水氨氮对比
图8 3月进出水总氮对比
3 调试体会
3.1 NH3﹣N、TN在水温低于5℃时生命活动处于停止状态。当水温在5℃以上时硝化菌才能有效生长，在5～7.3℃时,需要30d左右时间才能培养成熟。
3.2避免在水温低于5℃的条件下调试A2O工艺，因为硝化菌生长处于停止状态，延长了培养硝化菌的时间。没有硝化，反硝化无从谈起。况且，由于水温低，容易对构筑物和设备产生冻害。因此，如果必须在低温下进行调试，在强化曝气和连续大量投加菌种污泥的同时，采取必要措施，增加水温，这样才能有效缩短培菌时间。
3.3 水温低于5℃时，调试A2O工艺应注意：
1）提高风量，保持较高的溶解氧。尽管在MLSS较低时会产生泡沫，但随着MLSS的提高泡沫消失。
2）集中大量连续不断投加菌种污泥，在污染物逐渐升高时，污泥快速进入对数生长期，迅速提高了污泥浓度，达到稳定期时，获得较好的水质净化效果。
3）低温不利于氨氮、总氮的去除，氨氮、总氮的达标需要提高水温才能够实现。
3.4 在低温情况下，虽然可通过延长停留时间、加大曝气、提高污泥浓度、延长污泥龄等常规办法，克服低温对活性污泥硝化、反硝化性能的抑制作用，但调试期间，硝化、反硝化菌在尚未形成优势菌种，这些办法不能有效去除水中氨氮、总氮。
3.5 低于5℃，污泥的活性降低，通过大量投加菌种污泥， MLSS增长较快，1月6日，MLSS为2075mg/L， 1月15日停止投加污泥时，MLSS为3127mg/L，1月28日MLSS为4047mg/L，2月9日达到5000mg/L。在低温下，大约10天左右污泥浓度增加1000mg/L，有效吸附了水中的BOD5、CODCr、SS、TP等有机物和悬浮物，这些出水指标在12月底均达到一级A排放标准。
3.6温度对除磷的影响没有比脱氮的影响大，在投加菌种污泥6天后，MLSS在376mg/L时，总磷处理可以达到一级A排放标准。
3.7七台河某污水厂在冬季低温启动方面积累了一些经验，在极寒天气下培养污泥同时保证池体安全越冬，并提前完成了达标排放。
参考文献:
1、张自杰等：《排水工程》（下册）1999年（第四版）
2、吴昌永 彭永臻等：A2O工艺中的反硝化除磷及其强化，《哈尔滨工业大学学报》2009年8月
3、蒋玲燕 杜兴治等:大型污水处理厂A2O工艺快速调试启动方式研究,《净水技术》2009年5月
论文作者:刘瑞军
论文发表刊物:《防护工程》2018年第28期
论文发表时间:2019/1/2
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