关于低温导致出水N、P超标的探讨

【摘 要】在冬季或者在北方地区，由于气温下降致使水温变低，导致污水厂的出水水质中的N、P不达标，主要是因为在低温状态下，微生物的活性下降，对N、P的处理吸附等能力下降，从而不能达到国家的污水厂出水水质标准。针对这种情况，我们将从SBR工艺、A2/O工艺、氧化沟工艺，分别探讨。

【关键词】低温；N、P不达标；SBR工艺；A2/O工艺；氧化沟工艺

1.低温下SBR工艺的运行

SBR是序列间歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。在低温状态下，SBR反应池里的微生物活性明显下降，这就导致污水中的N.P处理达不到出水的标准，有人提出采用强化UASB+SBR生物系统处理的想法。这种工艺首先充分利用厌氧对水中的污染物进行处理，以降低水中的污染物质使污，这样就减小了好氧处理的负荷，虽然这样会增加土建投资，但是能够最大限度地减小低温对污水处理带来的影响；经厌氧处理后的污水进入SBR反应器中，通过高效充氧的曝气设备，使得污水的污染物质充分得到处理，尽管进水指标很不稳定，但出水皆能稳定达到国家排放标准。

1.1 N超标的解决方法

该工艺是在SBR工艺的基础上投加沸石粉，通过沸石粉对氨氮的吸附来强化生物脱氮，目前取得了较好的效果。该工艺将沸石粉按一定的比例投入到SBR反应器中，此时对进水的氨氮进行选择吸附，经过一段时间反应达到吸附平衡，沸石粉利用表面高浓度铵离子的条件，形成BOD/NH3-N比例较低的环境，硝化菌可以在沸石粉表面充分生长，使得硝化菌能将吸附的铵离子氧化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，这样，原先吸附了铵离子的沸石粉得到再生。经过一段时间后，再生后的沸石粉进入到反硝化阶段，此时由于沸石粉内部受到传质效率影响，溶解氧浓度较低，硝化作用产生的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮更容易被反硝化细菌还原，促进反硝化过程，达到最终氮的去除。沸石强化脱氮工艺技术能够很好地，在低温情况下对污水中的N进行去除，从而解决了SBR工艺在低温处理下，出水中的N不达标的问题。

1.2 P超标的相应解决方法

SBR工艺在生物除磷系统中，反应池中的聚磷菌被认为是一种噬冷性细菌，在低温条件下仍然具有很强的活性，从而能获得良好的生物除磷效果。Sell等人的研究表明，5 ℃时聚磷菌的生物除磷量比15 ℃时高40 %。然而，在实际工程或实验室研究过程中，却常常发现低温条件下生物除磷效果明显下降，甚至消失；在低温条件下启动生物除磷系统也非常困难。

有人通过试验研究，发现在低温条件下，温度并不是影响生物除磷系统的关键因素，而是VFA。根据生物除磷理论可知，当污水中没有或只有少量VFA时，聚磷菌的优势将减弱甚至消失，所以，在冬季低温条件下，适当补充低分子有机酸VFA可以获得好的生物除磷效果。这是由于该系统用于排除厌氧富磷的生物除磷方式替代了传统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关系，此时的SBR系统具有较高的污泥浓度及低的有机物负荷，不利于糖原积累，为聚磷菌成为优势菌群创造了条件，大大提高了低温条件下SBR工艺的除磷效果。

2.低温下氧化沟工艺的运行

氧化沟（oxidation ditch）又名连续循环曝气池（Continuous loop reactor），是活性污泥法的一种变形。氧化沟污水处理工艺是在20世纪50年代由荷兰卫生工程研究所研制成功的。自从1954年在荷兰的首次投入使用以来，由于其出水水质好、运行稳定、管理方便等技术特点，已经在国内外广泛的应用于生活污水和工业污水的治理。

2.1脱氮除磷的问题

由于在生物脱氮过程中，含氮化合物在微生物作用下相继发生下列反应：氨化反应→硝化反应→反硝化反应，最终以N2 形式从污水中脱离。硝化反应的适宜温度是20℃～30℃， 15℃以下时，硝化速度下降，5℃时完全停止。反硝化反应的适宜温度是20℃～40℃，低于15℃时，反硝化菌的增殖速率降低，代谢速率也降低。北方地区冬季的污水温度在10℃左右甚至更低，远远达不到硝化菌及反硝化菌的最适温度，对氮的去除效率有很大程度的影响。同时，低温情况下污水中的DO值升高，影响的厌氧过程，从而除磷的效果也会大大下降，致使出水水质中的N，P不达标。

2.2相应的解决方法

通过研究表明，温度对氧化沟中的脱氮除磷有着至关重要的影响，当温度降低时，COD的去除率开始逐渐的下降，氨氮和TN的去除也降低了，污水中的DO值开始升高，这就对除磷产生了巨大的影响，所以，增加构筑物的保温性，就变得很重要了，虽然这会增加构筑物的投资，但是，将能很好地解决低温情况下，出水水质不达标的问题，更加重要的是低温会使生化池出现污泥膨胀，甚至崩溃等问题。另外，在冬季由于水温较低，使氨氮的降解受到影响可以投加碳源来提高出水水质，投加如乙醇等易降解基质来提高对污水中N的去除率。同时，针对缺少碳源的现状，通过投加乙醇和超声裂解污泥作为碳源都未取得明显的反硝化效果。故需要严格控制缺氧区和投加碳源来培养反硝化菌，并兼顾考虑容积最大的外沟（占氧化沟的50%）有足够的停留时间来降解氨氮。此外还可以间歇式的曝气方式来提高对N，P的处理。

3.AAO工艺

A-A-O工艺，是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一个字母的简称。按实际意义来说，本工艺称为厌氧-缺氧-好氧法更为确切。该工艺在厌氧—好氧除磷工艺（A2/O）中加一缺氧池，将好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池前端，以达到硝化脱氮的目的。

3.1 A2/O工艺脱氮除磷的问题

低温条件下，反应温度的下降会对脱氮除磷效果造成明显影响，随着反应温度的下降，试验装置的脱氮除磷效果会随之下。当反应温度处于13℃以上时，反应温度基本不会影响倒置A2/O工艺的脱氮除磷效果。倒置A2/O工艺的污泥回流比的大小对除磷效果有一定程度的影响，但不会影响硝化及脱氮效果。污泥回流比较高的装置磷的去除效率高于污泥回流比低的装置。在该水质条件下，硝化效果开始变差的临界反应温度是13℃，当反应温度下降到13℃以下时，硝化效果明显变差；反应温度高于13℃时，温度的下降会影响硝化速率。

3.2 低温 A2/O工艺的解决方法

由图所示结果可知SLR的不同，显著影响了污泥的释磷效果，当SLR开始增加时，反应一段时间后，上清液中的TP浓度开始升高，污泥的释磷量也大幅提高，当SLR继续提高时，污泥的释磷量也在增加，但幅度不大。

为丰富低温污水脱氮除磷途径并了解碳源对 A2/O 工艺反硝化除磷的影响程度，采用单独的乙酸钠丙酸钠及其混合物对 A2/O 工艺处理低温污水时厌氧释磷与缺氧反硝化吸磷过程进行研究。结果表明，在水温为10 ～ 12 ℃ HRT 为8 h 污泥回流比为50%和硝化液回流比为150% ～ 250%的条件下，不同碳源时厌氧释磷与缺氧吸磷速率差异较大。乙酸钠每克 MLSS释磷与反硝化吸磷速率分别为6.3 和 2.8 mg h ，而丙酸钠以及混合基质时每克 MLSS 释磷速率分别为3.44 和5.56 mg h ，每克 MLSS 反硝化吸磷速率分别为2.05 和3.81 mg h 。另外，不同碳源时厌氧阶段聚磷菌合成 PHA 的组成差别较大，丙酸钠能够促进PH2MV 比例，从而提高反硝化聚磷菌对硝态氮电子受体的利用效率。脱氮除磷效率和硝态氮利用率的综合比较可以看出，乙酸钠、丙酸钠混合基质更适宜于低温污水的反硝化除磷作用。

参考文献：

[1]李建政，低温污水处理A2/O 工艺好氧活性污泥厌氧释磷影响因素，科技导报 2011 29（20）.

[2]侯红勋.间歇曝气氧化沟工艺脱氮除磷和节能研究，中国水网.

作者简介：

金龙（1989.1-），男，云南曲靖人，湖北工程学院城市建设学院给水排水工程专业学生。