北方城市污水春季水质变化对A/O工艺的影响

北方城市污水春季水质变化对A/O工艺的影响

张海洋

　　活性污泥微生物的生理活动与周围的温度密切相关，温度的变化也会给活性污泥系统带来不利影响。根据北方城市污水处理厂－哈尔滨市文昌污水处理厂近两年的运行经验，总结出春季水质的急剧变化对A/O工艺的影响。

一、 工艺概况

　　哈尔滨市位于松嫩平原的南缘，松花江中游，地理位置东经126°40′，北纬45°12′，属中温带大陆性季风气候，四季分明。冬季严寒，夏季炎热，春秋两季时间短，全年平均温度3.5℃，最高气温39.1℃，最低气温－39.9℃。哈尔滨市文昌污水处理厂是哈尔滨市第一座城市污水处理厂，于2003年8月通水调试运行，采用A/O处理工艺，工程总规模为一级处理32.5×10⁴ m³/d，二级处理16.25×10⁴ m³/d。经过两年生产运行，出水水质达到GB8978-1996的二级排放标准。
　　水处理工艺流程为：

　　原水→格栅→提升泵站→曝气沉砂间→初沉池→A/O池→二沉池→接触池→二次提升泵房→排放

　　哈尔滨市文昌污水处理厂是中国北方地区污水处理厂中处理水量较大的一座，经过两年的带负荷运行，发现春季运行时氨氮去除率都会有所降低。文昌污水处理厂针对处理单元中出现的问题，进行了各项数据的分析并进行了工艺调整，使问题得到了较好的解决，希望能为北方地区的污水处理事业提供一些数据积累，以利于今后同纬度污水处理厂能够根据进水水质的变化而及时调整各工艺参数。

二、 工程实例

　　哈尔滨市文昌污水处理厂主处理单元为两座长116米，宽62米的A/O池，水力停留时间为9小时，设计处理水量为16.25万吨/日，处理出水达到国家污水排放二级标准。2004年春季3～4月由于污泥脱水设备经常出现故障，出泥量严重不足，污泥龄过高，出现非丝状菌膨胀现象，但由于当时刚投产运行，经验不足，化验条件还未具备，未进行水质数据的记载。2005年春季，自2月25日后，气温升高，地面积雪融化，A/O池水温升高，进水量增加，进水COD 升高，在污泥龄和溶解氧保持不变的情况下，活性污泥沉降比升高，氨氮去除率降低，各数据变化趋势见图1～5：

图1

图2

图3

图4

图5

　　从图1～5可以看出，2月25日开始进水量有所升高，3月中旬水温上升，3月9日进水COD值开始升高，沉降比在3月初有所增加，氨氮去除率在2月末降低。3月末对进水量进行了调整，增大曝气量后，氨氮去除率和沉降比恢复正常，达到了国家污水排放二级标准。

三、 水质条件对A/O工艺的影响分析：

　　1、水温对A/O工艺的影响：
　　哈尔滨市文昌污水处理厂冬季运行时水温基本保持在9～10℃之间，且维持三个月之久，使A/O池内活性污泥在较低温度下能够保持冷适应反应，氨氮去除率保持在90％～99％。但当春季温度快速升高时（见图3），氨氮去除率有了明显的降低（见图1）。
　　温度的变化会影响到微生物的活性，从而影响氨氮的去除效果。一般来说，温度越高，活性越大。但实际运行中我们并不能得出这样的结论，反而是冬季的平均去除率较高较稳定。而春季温度的快速升高对长期适应于低温的硝化菌产生了很大的影响，导致了氨氮去除率的降低。当水温趋于稳定后，硝化菌适应了此温度条件，活性增加，氨氮去除率恢复正常。
　　随着温度的升高，活性污泥由冬季的低温状态恢复到生长适宜温度后，状态比较活跃，生长处于对数增长期末端，因此沉降性能较差，沉降比升高（见图5）。
2、有机负荷对A/O工艺的影响：
　哈尔滨市进入春季后气温有所升高，路面积雪融化，进入污水处理厂的水量增加（见图2），随之有机负荷加大（见图4）。活性污泥中的有机营养型细菌在适宜的温度、有机物和溶解氧的条件下，迅速的繁殖起来。亚硝化细菌和硝化细菌大多为专性无机营养型，在水中存在大量有机碳化合物，且兼性有机营养型细菌大量存在时，主要进行的是有机物的氧化分解过程，从而使自养型的硝化菌得不到优势，不能成为优势菌种，硝化反应无法进行。只有当有机碳化合物浓度很低时，才完全进行硝化作用。因此春季水体中有机物的增加也是导致氨氮去除率降低的原因。

四、解决措施

　　1、稳定进水量：
　　由于文昌污水处理厂进水提升泵站前未设置调节池，进水水量不稳定，对A/O池的冲击负荷较高，为了到达降低进水COD的目的，通过控制进水闸门，调节了进水量，降低了有机负荷，异养型细菌不会迅速增殖，从而使硝化反应进行充分，氨氮去除率达标。
　　2、加大曝气量：
　　由于硝化细菌为专性好氧菌，无氧时即停止生命活动，不像分解有机物的细菌那样，大多数为兼性菌。其次，硝化细菌的摄氧速率较分解有机物的细菌低得多，如果不保持充足的氧量，硝化细菌将“争夺”不到所需要的氧。另外，绝大多数硝化细菌包埋在污泥絮体内，只有保持混合液中较高的溶解氧浓度，才能将溶解氧“挤入”絮体内，便于硝化菌摄取。　
　　由于进水营养物质“过剩”，微生物以最大的速率氧化分解废水中的有机物并合成新的细胞物质，此时的活性污泥处于对数生长期，不易形成良好的污泥絮凝体，沉降性能较差。加大曝气量后，活性污泥逐渐进入稳定期，沉降性能提高。

五、 结论

　　通过哈尔滨市文昌污水处理厂两年的运行实践，可以总结出北方污水处理厂春季运行时要密切注意水温变化对于氨氮去除率和沉降比的影响，在问题发生之前能够做出预见。对于氨氮去除率差及沉降比升高的现象可以通过稳定进水量，控制进水有机物含量，增加曝气量，使硝化细菌摄氧速率增加，硝化反应充分进行，活性污泥生长稳定，沉降性能提高。

在实际运行的逐步深入过程中可能还会发现一些问题，随着模式的改变新的问题还会出现，我们还需在实践中进一步摸索经验，进一步改进提高。