北方城市污水春季水質變化對A/O工藝的影響

張海洋

　　活性污泥微生物的生理活動與周圍的溫度密切相關，溫度的變化也會給活性污泥系統帶來不利影響。根據北方城市污水處理廠－哈爾濱市文昌污水處理廠近兩年的運行經驗，總結出春季水質的急劇變化對A/O工藝的影響。

一、 工藝概況

　　哈爾濱市位于松嫩平原的南緣，松花江中游，地理位置東經126°40′，北緯45°12′，屬中溫帶大陸性季風氣候，四季分明。冬季嚴寒，夏季炎熱，春秋兩季時間短，全年平均溫度3.5℃，最高氣溫39.1℃，最低氣溫－39.9℃。哈爾濱市文昌污水處理廠是哈爾濱市第一座城市污水處理廠，于2003年8月通水調試運行，采用A/O處理工藝，工程總規模為一級處理32.5×10⁴ m³/d，二級處理16.25×10⁴ m³/d。經過兩年生產運行，出水水質達到GB8978-1996的二級排放標準。
　　水處理工藝流程為：

　　原水→格柵→提升泵站→曝氣沉砂間→初沉池→A/O池→二沉池→接觸池→二次提升泵房→排放

　　哈爾濱市文昌污水處理廠是中國北方地區污水處理廠中處理水量較大的一座，經過兩年的帶負荷運行，發現春季運行時氨氮去除率都會有所降低。文昌污水處理廠針對處理單元中出現的問題，進行了各項數據的分析并進行了工藝調整，使問題得到了較好的解決，希望能為北方地區的污水處理事業提供一些數據積累，以利于今后同緯度污水處理廠能夠根據進水水質的變化而及時調整各工藝參數。

二、 工程實例

　　哈爾濱市文昌污水處理廠主處理單元為兩座長116米，寬62米的A/O池，水力停留時間為9小時，設計處理水量為16.25萬噸/日，處理出水達到國家污水排放二級標準。2004年春季3～4月由于污泥脫水設備經常出現故障，出泥量嚴重不足，污泥齡過高，出現非絲狀菌膨脹現象，但由于當時剛投產運行，經驗不足，化驗條件還未具備，未進行水質數據的記載。2005年春季，自2月25日后，氣溫升高，地面積雪融化，A/O池水溫升高，進水量增加，進水COD 升高，在污泥齡和溶解氧保持不變的情況下，活性污泥沉降比升高，氨氮去除率降低，各數據變化趨勢見圖1～5：

圖1

圖2

圖3

圖4

圖5

　　從圖1～5可以看出，2月25日開始進水量有所升高，3月中旬水溫上升，3月9日進水COD值開始升高，沉降比在3月初有所增加，氨氮去除率在2月末降低。3月末對進水量進行了調整，增大曝氣量后，氨氮去除率和沉降比恢復正常，達到了國家污水排放二級標準。

三、 水質條件對A/O工藝的影響分析：

　　1、水溫對A/O工藝的影響：
　　哈爾濱市文昌污水處理廠冬季運行時水溫基本保持在9～10℃之間，且維持三個月之久，使A/O池內活性污泥在較低溫度下能夠保持冷適應反應，氨氮去除率保持在90％～99％。但當春季溫度快速升高時（見圖3），氨氮去除率有了明顯的降低（見圖1）。
　　溫度的變化會影響到微生物的活性，從而影響氨氮的去除效果。一般來說，溫度越高，活性越大。但實際運行中我們并不能得出這樣的結論，反而是冬季的平均去除率較高較穩定。而春季溫度的快速升高對長期適應于低溫的硝化菌產生了很大的影響，導致了氨氮去除率的降低。當水溫趨于穩定后，硝化菌適應了此溫度條件，活性增加，氨氮去除率恢復正常。
　　隨著溫度的升高，活性污泥由冬季的低溫狀態恢復到生長適宜溫度后，狀態比較活躍，生長處于對數增長期末端，因此沉降性能較差，沉降比升高（見圖5）。
2、有機負荷對A/O工藝的影響：
　哈爾濱市進入春季后氣溫有所升高，路面積雪融化，進入污水處理廠的水量增加（見圖2），隨之有機負荷加大（見圖4）。活性污泥中的有機營養型細菌在適宜的溫度、有機物和溶解氧的條件下，迅速的繁殖起來。亞硝化細菌和硝化細菌大多為專性無機營養型，在水中存在大量有機碳化合物，且兼性有機營養型細菌大量存在時，主要進行的是有機物的氧化分解過程，從而使自養型的硝化菌得不到優勢，不能成為優勢菌種，硝化反應無法進行。只有當有機碳化合物濃度很低時，才完全進行硝化作用。因此春季水體中有機物的增加也是導致氨氮去除率降低的原因。

四、解決措施

　　1、穩定進水量：
　　由于文昌污水處理廠進水提升泵站前未設置調節池，進水水量不穩定，對A/O池的沖擊負荷較高，為了到達降低進水COD的目的，通過控制進水閘門，調節了進水量，降低了有機負荷，異養型細菌不會迅速增殖，從而使硝化反應進行充分，氨氮去除率達標。
　　2、加大曝氣量：
　　由于硝化細菌為專性好氧菌，無氧時即停止生命活動，不像分解有機物的細菌那樣，大多數為兼性菌。其次，硝化細菌的攝氧速率較分解有機物的細菌低得多，如果不保持充足的氧量，硝化細菌將“爭奪”不到所需要的氧。另外，絕大多數硝化細菌包埋在污泥絮體內，只有保持混合液中較高的溶解氧濃度，才能將溶解氧“擠入”絮體內，便于硝化菌攝取。　
　　由于進水營養物質“過剩”，微生物以最大的速率氧化分解廢水中的有機物并合成新的細胞物質，此時的活性污泥處于對數生長期，不易形成良好的污泥絮凝體，沉降性能較差。加大曝氣量后，活性污泥逐漸進入穩定期，沉降性能提高。

五、 結論

　　通過哈爾濱市文昌污水處理廠兩年的運行實踐，可以總結出北方污水處理廠春季運行時要密切注意水溫變化對于氨氮去除率和沉降比的影響，在問題發生之前能夠做出預見。對于氨氮去除率差及沉降比升高的現象可以通過穩定進水量，控制進水有機物含量，增加曝氣量，使硝化細菌攝氧速率增加，硝化反應充分進行，活性污泥生長穩定，沉降性能提高。

在實際運行的逐步深入過程中可能還會發現一些問題，隨著模式的改變新的問題還會出現，我們還需在實踐中進一步摸索經驗，進一步改進提高。