關(guān)于低溫導(dǎo)致出水N、P超標(biāo)的探討

【摘 要】在冬季或者在北方地區(qū)，由于氣溫下降致使水溫變低，導(dǎo)致污水廠的出水水質(zhì)中的N、P不達(dá)標(biāo)，主要是因為在低溫狀態(tài)下，微生物的活性下降，對N、P的處理吸附等能力下降，從而不能達(dá)到國家的污水廠出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。針對這種情況，我們將從SBR工藝、A2/O工藝、氧化溝工藝，分別探討。

【關(guān)鍵詞】低溫；N、P不達(dá)標(biāo)；SBR工藝；A2/O工藝；氧化溝工藝

1.低溫下SBR工藝的運(yùn)行

SBR是序列間歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的簡稱，是一種按間歇曝氣方式來運(yùn)行的活性污泥污水處理技術(shù)，又稱序批式活性污泥法。在低溫狀態(tài)下，SBR反應(yīng)池里的微生物活性明顯下降，這就導(dǎo)致污水中的N.P處理達(dá)不到出水的標(biāo)準(zhǔn)，有人提出采用強(qiáng)化UASB+SBR生物系統(tǒng)處理的想法。這種工藝首先充分利用厭氧對水中的污染物進(jìn)行處理，以降低水中的污染物質(zhì)使污，這樣就減小了好氧處理的負(fù)荷，雖然這樣會增加土建投資，但是能夠最大限度地減小低溫對污水處理帶來的影響；經(jīng)厭氧處理后的污水進(jìn)入SBR反應(yīng)器中，通過高效充氧的曝氣設(shè)備，使得污水的污染物質(zhì)充分得到處理，盡管進(jìn)水指標(biāo)很不穩(wěn)定，但出水皆能穩(wěn)定達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

1.1 N超標(biāo)的解決方法

該工藝是在SBR工藝的基礎(chǔ)上投加沸石粉，通過沸石粉對氨氮的吸附來強(qiáng)化生物脫氮，目前取得了較好的效果。該工藝將沸石粉按一定的比例投入到SBR反應(yīng)器中，此時對進(jìn)水的氨氮進(jìn)行選擇吸附，經(jīng)過一段時間反應(yīng)達(dá)到吸附平衡，沸石粉利用表面高濃度銨離子的條件，形成BOD/NH3-N比例較低的環(huán)境，硝化菌可以在沸石粉表面充分生長，使得硝化菌能將吸附的銨離子氧化為亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮，這樣，原先吸附了銨離子的沸石粉得到再生。經(jīng)過一段時間后，再生后的沸石粉進(jìn)入到反硝化階段，此時由于沸石粉內(nèi)部受到傳質(zhì)效率影響，溶解氧濃度較低，硝化作用產(chǎn)生的硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮更容易被反硝化細(xì)菌還原，促進(jìn)反硝化過程，達(dá)到最終氮的去除。沸石強(qiáng)化脫氮工藝技術(shù)能夠很好地，在低溫情況下對污水中的N進(jìn)行去除，從而解決了SBR工藝在低溫處理下，出水中的N不達(dá)標(biāo)的問題。

1.2 P超標(biāo)的相應(yīng)解決方法

SBR工藝在生物除磷系統(tǒng)中，反應(yīng)池中的聚磷菌被認(rèn)為是一種噬冷性細(xì)菌，在低溫條件下仍然具有很強(qiáng)的活性，從而能獲得良好的生物除磷效果。Sell等人的研究表明，5 ℃時聚磷菌的生物除磷量比15 ℃時高40 %。然而，在實際工程或?qū)嶒炇已芯窟^程中，卻常常發(fā)現(xiàn)低溫條件下生物除磷效果明顯下降，甚至消失；在低溫條件下啟動生物除磷系統(tǒng)也非常困難。

有人通過試驗研究，發(fā)現(xiàn)在低溫條件下，溫度并不是影響生物除磷系統(tǒng)的關(guān)鍵因素，而是VFA。根據(jù)生物除磷理論可知，當(dāng)污水中沒有或只有少量VFA時，聚磷菌的優(yōu)勢將減弱甚至消失，所以，在冬季低溫條件下，適當(dāng)補(bǔ)充低分子有機(jī)酸VFA可以獲得好的生物除磷效果。這是由于該系統(tǒng)用于排除厭氧富磷的生物除磷方式替代了傳統(tǒng)排泥除磷的生物除磷模式，使剩余污泥排除量和除磷效果不再具有直接關(guān)系，此時的SBR系統(tǒng)具有較高的污泥濃度及低的有機(jī)物負(fù)荷，不利于糖原積累，為聚磷菌成為優(yōu)勢菌群創(chuàng)造了條件，大大提高了低溫條件下SBR工藝的除磷效果。

2.低溫下氧化溝工藝的運(yùn)行

氧化溝（oxidation ditch）又名連續(xù)循環(huán)曝氣池（Continuous loop reactor），是活性污泥法的一種變形。氧化溝污水處理工藝是在20世紀(jì)50年代由荷蘭衛(wèi)生工程研究所研制成功的。自從1954年在荷蘭的首次投入使用以來，由于其出水水質(zhì)好、運(yùn)行穩(wěn)定、管理方便等技術(shù)特點(diǎn)，已經(jīng)在國內(nèi)外廣泛的應(yīng)用于生活污水和工業(yè)污水的治理。

2.1脫氮除磷的問題

由于在生物脫氮過程中，含氮化合物在微生物作用下相繼發(fā)生下列反應(yīng)：氨化反應(yīng)→硝化反應(yīng)→反硝化反應(yīng)，最終以N2 形式從污水中脫離。硝化反應(yīng)的適宜溫度是20℃～30℃， 15℃以下時，硝化速度下降，5℃時完全停止。反硝化反應(yīng)的適宜溫度是20℃～40℃，低于15℃時，反硝化菌的增殖速率降低，代謝速率也降低。北方地區(qū)冬季的污水溫度在10℃左右甚至更低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到硝化菌及反硝化菌的最適溫度，對氮的去除效率有很大程度的影響。同時，低溫情況下污水中的DO值升高，影響的厭氧過程，從而除磷的效果也會大大下降，致使出水水質(zhì)中的N，P不達(dá)標(biāo)。

2.2相應(yīng)的解決方法

通過研究表明，溫度對氧化溝中的脫氮除磷有著至關(guān)重要的影響，當(dāng)溫度降低時，COD的去除率開始逐漸的下降，氨氮和TN的去除也降低了，污水中的DO值開始升高，這就對除磷產(chǎn)生了巨大的影響，所以，增加構(gòu)筑物的保溫性，就變得很重要了，雖然這會增加構(gòu)筑物的投資，但是，將能很好地解決低溫情況下，出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)的問題，更加重要的是低溫會使生化池出現(xiàn)污泥膨脹，甚至崩潰等問題。另外，在冬季由于水溫較低，使氨氮的降解受到影響可以投加碳源來提高出水水質(zhì)，投加如乙醇等易降解基質(zhì)來提高對污水中N的去除率。同時，針對缺少碳源的現(xiàn)狀，通過投加乙醇和超聲裂解污泥作為碳源都未取得明顯的反硝化效果。故需要嚴(yán)格控制缺氧區(qū)和投加碳源來培養(yǎng)反硝化菌，并兼顧考慮容積最大的外溝（占氧化溝的50%）有足夠的停留時間來降解氨氮。此外還可以間歇式的曝氣方式來提高對N，P的處理。

3.AAO工藝

A-A-O工藝，是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一個字母的簡稱。按實際意義來說，本工藝稱為厭氧-缺氧-好氧法更為確切。該工藝在厭氧—好氧除磷工藝（A2/O）中加一缺氧池，將好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池前端，以達(dá)到硝化脫氮的目的。

3.1 A2/O工藝脫氮除磷的問題

低溫條件下，反應(yīng)溫度的下降會對脫氮除磷效果造成明顯影響，隨著反應(yīng)溫度的下降，試驗裝置的脫氮除磷效果會隨之下。當(dāng)反應(yīng)溫度處于13℃以上時，反應(yīng)溫度基本不會影響倒置A2/O工藝的脫氮除磷效果。倒置A2/O工藝的污泥回流比的大小對除磷效果有一定程度的影響，但不會影響硝化及脫氮效果。污泥回流比較高的裝置磷的去除效率高于污泥回流比低的裝置。在該水質(zhì)條件下，硝化效果開始變差的臨界反應(yīng)溫度是13℃，當(dāng)反應(yīng)溫度下降到13℃以下時，硝化效果明顯變差；反應(yīng)溫度高于13℃時，溫度的下降會影響硝化速率。

3.2 低溫 A2/O工藝的解決方法

由圖所示結(jié)果可知SLR的不同，顯著影響了污泥的釋磷效果，當(dāng)SLR開始增加時，反應(yīng)一段時間后，上清液中的TP濃度開始升高，污泥的釋磷量也大幅提高，當(dāng)SLR繼續(xù)提高時，污泥的釋磷量也在增加，但幅度不大。

為豐富低溫污水脫氮除磷途徑并了解碳源對 A2/O 工藝反硝化除磷的影響程度，采用單獨(dú)的乙酸鈉丙酸鈉及其混合物對 A2/O 工藝處理低溫污水時厭氧釋磷與缺氧反硝化吸磷過程進(jìn)行研究。結(jié)果表明，在水溫為10 ～ 12 ℃ HRT 為8 h 污泥回流比為50%和硝化液回流比為150% ～ 250%的條件下，不同碳源時厭氧釋磷與缺氧吸磷速率差異較大。乙酸鈉每克 MLSS釋磷與反硝化吸磷速率分別為6.3 和 2.8 mg h ，而丙酸鈉以及混合基質(zhì)時每克 MLSS 釋磷速率分別為3.44 和5.56 mg h ，每克 MLSS 反硝化吸磷速率分別為2.05 和3.81 mg h 。另外，不同碳源時厭氧階段聚磷菌合成 PHA 的組成差別較大，丙酸鈉能夠促進(jìn)PH2MV 比例，從而提高反硝化聚磷菌對硝態(tài)氮電子受體的利用效率。脫氮除磷效率和硝態(tài)氮利用率的綜合比較可以看出，乙酸鈉、丙酸鈉混合基質(zhì)更適宜于低溫污水的反硝化除磷作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]李建政，低溫污水處理A2/O 工藝好氧活性污泥厭氧釋磷影響因素，科技導(dǎo)報 2011 29（20）.

[2]侯紅勛.間歇曝氣氧化溝工藝脫氮除磷和節(jié)能研究，中國水網(wǎng).

作者簡介：

金龍（1989.1-），男，云南曲靖人，湖北工程學(xué)院城市建設(shè)學(xué)院給水排水工程專業(yè)學(xué)生。