石雪穎　付材星　劉靜　肖嫚　李真　張煥楠　曲紅　艾勝書

摘? 要：低溫是影響活性污泥性能的主要因素之一，對強化低溫下活性污泥性能技術(shù)措施的研究，以確保污水生物處理工藝運行效果及穩(wěn)定性一直是研究熱點。文章從生物強化、運行控制、工藝改良等不同方面對強化低溫活性污泥性能的研究現(xiàn)狀進行了闡述，并提出未來進一步的研究方向。

關(guān)鍵詞：低溫;活性污泥;強化技術(shù)

中圖分類號：X703? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）23-0044-02

Abstract： Low temperature is one of the main factors that affect the performance of activated sludge. The research on technical measures to enhance the performance of activated sludge at low temperature in order to ensure the operation effect and stability of sewage biological treatment process has been a research hotspot. In this paper， the research status of enhancing the performance of low temperature activated sludge was reviewed from the aspects of bioaugmentation， operation control and process improvement.

Keywords： low temperature; activated sludge; strengthening technology

目前，活性污泥法是污水處理應(yīng)用最廣泛的方法，尤其是在城市污水處理工藝中，而在處理過程中，溫度是影響活性污泥法處理效果的重要因素之一。低溫不僅容易導(dǎo)致活性污泥沉降性能變差，生物量減少，活性降低，還會使活性污泥系統(tǒng)對有機物、氮磷的去除效率下降[1]。在我國的華北、東北、西北地區(qū)，由于處于高緯度寒冷地區(qū)，一年四季氣溫變化巨大，冬季地面排水溫度一般在6～12℃[2]。因此，我國北方城市污水處理廠經(jīng)常面臨冬季低溫沖擊導(dǎo)致污水處理工藝運行不穩(wěn)定，出水時常超標情況。本文通過對近年來強化低溫活性污泥法處理污水效果的研究和應(yīng)用進行歸納總結(jié)，分別從生物強化、運行控制、工藝改良等不同方面闡述了目前的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀，以期為我國北方城鎮(zhèn)污水處理廠冬季穩(wěn)定運行提供技術(shù)參考。

1 生物強化

1.1 耐冷菌的應(yīng)用

有資料表明，當環(huán)境溫度低于10°C時，絕大部分的中溫微生物已不能代謝外源物質(zhì)。但北方污水廠冬季水溫低于10°C仍能保持一定的污水處理能力，表明污水處理中有冷適應(yīng)微生物的存在。冷適應(yīng)微生物在低溫條件下仍能保持一定的酶活性，進而促進微生物進行污水有機物的分解。因此了解并掌握冷適應(yīng)微生物，是有效提高寒冷地區(qū)生活污水生物處理效果的重要途徑。

冶青[3]等人從貴州冬季水田泥土中分離得到1株好氧反硝化菌， 并將其記為菌株B， 該菌在溫度低至5℃時對反硝化液體培養(yǎng)基中硝酸鹽氮和TN的去除率分別仍達43.16%、27.57%;當pH高達10.0時，菌株B對硝酸鹽氮和TN的去除率分別仍達75.10%、67.65%，研究結(jié)果表明菌株B是1株耐冷耐堿的好氧反硝化菌，對低溫和堿性廢水脫氮有較好的應(yīng)用潛力。李亞選[4]等人發(fā)現(xiàn)活性污泥中存在低溫耐冷菌群，當污水溫度在l0°C以下時，低溫耐冷菌是活性污泥的優(yōu)勢菌群，低溫環(huán)境條件下耐冷菌 COD去除性能遠遠優(yōu)于中溫混合菌COD去除性能，其COD去除率可高于中溫菌 63.67%。姜安璽[5]等人從下水道中分離出對生活污水中有機污染物有降解能力的耐冷菌，采用混合耐冷菌處理生活污水。發(fā)現(xiàn)混合耐冷菌種之間存在協(xié)同作用，使底物的利用更徹底，使得污水凈化效果比單菌的效果好。且混合耐冷菌種對不良條件的抵抗能力更強，系統(tǒng)運行更穩(wěn)定。在冬季曝氣池內(nèi)投加混合耐冷菌，可使COD去除率提高到90%以上。

綜上所述，耐冷菌在低溫條件下仍具有較高的酶活性，能夠在低溫下保持一定的有機物分解能力。在污水處理中具有廣泛的研究應(yīng)用前景。

1.2 生物載體的應(yīng)用

生物載體的主要作用為微生物附著生長提供場所，通過提高反應(yīng)器內(nèi)微生物量進而強化污水處理效果。載體應(yīng)具有密度小、外表面粗糙、內(nèi)部多孔、孔比表面積大、易流化等特性。目前使用較多的生物載體主要有陶粒生物載體、蜂窩生物載體、軟性生物載體等。

艾勝書[6]等人通過內(nèi)置海綿與鮑爾環(huán)填料優(yōu)化過的懸浮球生物填料SBBR更適用于低溫污水的處理，在10°C條件下，運行穩(wěn)定時對COD的平均去除率為87%，且微生物活性高，系統(tǒng)穩(wěn)定，可快速啟動。鄒平[7]等在北方某礦區(qū)新建污水處理廠采用了懸浮填料活性污泥復(fù)合工藝，在平均水溫為12.7°C的條件下，系統(tǒng)對COD、氨氮和SS的總?cè)コ史謩e達到86.92%、80.52%和94.70%，出水水質(zhì)達到《污水綜合排放標準》（GB 8978-1996）的一級標準。

2 運行控制

低溫條件下容易造成絲狀菌大量繁殖，進而引發(fā)污泥膨脹，污泥結(jié)果松散、質(zhì)量變輕，最終造成污泥流失，出水渾濁。污水廠針對此情況，主要采用提高溶解氧、延長污泥齡、增大水力停留時間等應(yīng)急方案進行運行控制。

白曉慧[8]等發(fā)現(xiàn)在大慶乘風莊污水廠經(jīng)過實地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，冬季污水廠為保持較高的硝化速率和穩(wěn)定的脫氮效果，可通過延長泥齡，保持較低污泥負荷（<0.15kg（BOD），（kg（MISS）·d）），溶解氧>1mg/L等方法，運行調(diào)試后NH3-N平均去除率87.4%，同時可穩(wěn)定去除水中有機物。馬記元[9]采取了向曝氣池投加面粉、茅糞，提高廢水的BOD/CODc比值，同時投加磷酸二氫鉀，以提高廢水中磷和鉀的營養(yǎng)量，當廢水中氮源不足以滿足微生物生長的需要，可選擇投加氮肥，用10d左右時間迅速恢復(fù)了曝氣池污泥的活性。崔萌[10]等發(fā)現(xiàn)冬季若要確保氨氮去除率保持穩(wěn)定，可通過控制污泥負荷維持在0.1-0.14kgBOD/（kgMLSS·d），對于泥齡相對較長的污水廠來說，冬季控制泥齡在15d可以獲得較好的生物除磷效果。

3 工藝優(yōu)化

近年來， 針對低溫污水生物處理工藝的運行狀況， 國內(nèi)許多專家、學者和水廠運行管理人員都在積極開展低溫污水處理領(lǐng)域的工藝優(yōu)化研究，部分研究成果在實際中進行了應(yīng)用并取得了較好的效果。

倒置A2/O工藝是將傳統(tǒng)A2/O工藝中的厭氧池與缺氧池順序進行了交換。李思強[11]等人利用該工藝處理低溫生活污水，COD、氨氮、磷的去除率分別在85%、85%和80%以上。

A2O-BAF工藝是在傳統(tǒng)A2O工藝的基礎(chǔ)上，構(gòu)建的雙污泥反硝化除磷工藝。張勇[12]等發(fā)現(xiàn)A2O-BAF中試系統(tǒng)受低溫影響較小，較長的硝化菌SRT保證了NH4+-N去除率受到低溫抑制后可在較短時間內(nèi)從65%恢復(fù)值90%以上。黃劍明[13]等采用A2/O-BAF系統(tǒng)處理低溫低C/N生活污水，通過控制BAF中曝氣量和有效填料高度可使污水排放達到GB 18918-2002一級A標準。

艾勝書[14]等人采用多段多級AO生物膜反應(yīng)器處理低溫城市污水，溫度（10±0.5）℃，系統(tǒng)運行穩(wěn)定后出水COD和NH3-N、TN、TP質(zhì)量濃度均可達到GB 18918-2002的一級A標準。張曉飛[15]等人采用多級AO-膜生物反應(yīng)器（MAO-MBR）工藝處理市政污水，在低溫下（7～13℃）出水COD、NH3-N、TN、TP各項指標均達到GB 18918-2002的一級A標準。

4 結(jié)論

綜上，通過生物強化、運行控制和工藝優(yōu)化來強化低溫污水生物處理工藝運行效果的研究已經(jīng)取得了一定的進展和成效，其成果可為實際工程提供理論和技術(shù)支持。進而針對低溫對污水生物處理工藝中微生物菌群特性及活性污泥理化性能的影響機制開展深入研究，構(gòu)建強化低溫污水生物處理低耗高效及穩(wěn)定運行的新技術(shù)、新工藝將是未來研究的重點。

參考文獻：

[1]艾勝書，田曦，任之敏，等.低溫對城市污水處理廠活性污泥特性影響的研究進展[J].長春工程學院學報（自然科學版），2013，14（03）：41-43+74.

[2]丁亞楠，王建國，湯露露.生命周期角度下地區(qū)性差異對城市污水處理的影響[J].四川環(huán)境，2019，38（06）：143-150.

[3]冶青，何騰霞，李振輪，等.1株耐冷耐堿好氧反硝化菌的鑒定及其脫氮特性[J].環(huán)境污染與防治，2018，40（09）：997-1001+1005.

[4]李亞選，負英偉，焦瑞虎，等.低溫耐冷菌在寒冷地區(qū)生活污水處理中的應(yīng)用[J].應(yīng)用科技，2007，34（4）：63-67.

[5]姜安璽，等.耐冷菌的分離及在低溫污水處理中的應(yīng)用研究[J].哈爾濱工業(yè)大學學報，2002，34（4）：563-569.

[6]艾勝書，單慧，王帆，等.低溫下懸浮球生物填料的性能優(yōu)化研究[J].水處理技術(shù)，2019，45（02）：76-81+101.

[7]鄒平，陳良才，魏宏斌，等.懸浮填料活性污泥法處理低溫地區(qū)綜合污水[J].中國給水排水，2008，24（12）：47-49.

[8]白曉慧，陳英旭，王寶貞.活性污泥法低溫硝化及其運行控制條件研究[J].環(huán)境科學學報，2001，21（5）：570-572.

[9]馬記元.低溫下迅速恢復(fù)曝氣池污泥活性的方法[J].山西化工，2013，6（2）：49-50.

[10]崔萌，馬瑞芬.污水處理廠冬季運行中生物脫氮除磷效果的分析[J].中國給水排水，2016，32（4）：72-76.

[11]李思強，張雷，姜安璽.改良倒置A2/O工藝處理低溫生活污水技術(shù)[J].化工進展，2009，28（11）：2068-2071.

[12]張勇，王淑瑩，趙偉華，等.低溫對中試AAO-BAF雙污泥脫氮除磷系統(tǒng)的影響[J].中國環(huán)境科學，2016，36（1）：56-65.

[13]黃劍明，趙智超，鄭隆舉，等.低溫下A2/O-BAF反硝化除磷脫氮特性[J].環(huán)境科學，2018，39（10）：4621-4627.

[14]艾勝書，張莉，王帆，等.多段多級AO生物膜反應(yīng)器處理低溫城市污水研究[J].水處理技術(shù)，2018，44（07）：105-109.

[15]張曉飛，戴海平，孫磊，等.低溫下多級AO-MBR工藝處理市政污水中試研究[J].水處理技術(shù)，2017，43（03）：73-77.