低温下强化活性污泥性能措施的研究进展

石雪颖　付材星　刘静　肖嫚　李真　张焕楠　曲红　艾胜书

摘  要：低温是影响活性污泥性能的主要因素之一，对强化低温下活性污泥性能技术措施的研究，以确保污水生物处理工艺运行效果及稳定性一直是研究热点。文章从生物强化、运行控制、工艺改良等不同方面对强化低温活性污泥性能的研究现状进行了阐述，并提出未来进一步的研究方向。

关键词：低温;活性污泥;强化技术

中图分类号：X703         文献标志码：A         文章编号：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，活性污泥法是污水处理应用最广泛的方法，尤其是在城市污水处理工艺中，而在处理过程中，温度是影响活性污泥法处理效果的重要因素之一。低温不仅容易导致活性污泥沉降性能变差，生物量减少，活性降低，还会使活性污泥系统对有机物、氮磷的去除效率下降[1]。在我国的华北、东北、西北地区，由于处于高纬度寒冷地区，一年四季气温变化巨大，冬季地面排水温度一般在6～12℃[2]。因此，我国北方城市污水处理厂经常面临冬季低温冲击导致污水处理工艺运行不稳定，出水时常超标情况。本文通过对近年来强化低温活性污泥法处理污水效果的研究和应用进行归纳总结，分别从生物强化、运行控制、工艺改良等不同方面阐述了目前的研究和应用现状，以期为我国北方城镇污水处理厂冬季稳定运行提供技术参考。

1 生物强化

1.1 耐冷菌的应用

有资料表明，当环境温度低于10°C时，绝大部分的中温微生物已不能代谢外源物质。但北方污水厂冬季水温低于10°C仍能保持一定的污水处理能力，表明污水处理中有冷适应微生物的存在。冷适应微生物在低温条件下仍能保持一定的酶活性，进而促进微生物进行污水有机物的分解。因此了解并掌握冷适应微生物，是有效提高寒冷地区生活污水生物处理效果的重要途径。

冶青[3]等人从贵州冬季水田泥土中分离得到1株好氧反硝化菌， 并将其记为菌株B， 该菌在温度低至5℃时对反硝化液体培养基中硝酸盐氮和TN的去除率分别仍达43.16%、27.57%;当pH高达10.0时，菌株B对硝酸盐氮和TN的去除率分别仍达75.10%、67.65%，研究结果表明菌株B是1株耐冷耐碱的好氧反硝化菌，对低温和碱性废水脱氮有较好的应用潜力。李亚选[4]等人发现活性污泥中存在低温耐冷菌群，当污水温度在l0°C以下时，低温耐冷菌是活性污泥的优势菌群，低温环境条件下耐冷菌 COD去除性能远远优于中温混合菌COD去除性能，其COD去除率可高于中温菌 63.67%。姜安玺[5]等人从下水道中分离出对生活污水中有机污染物有降解能力的耐冷菌，采用混合耐冷菌处理生活污水。发现混合耐冷菌种之间存在协同作用，使底物的利用更彻底，使得污水净化效果比单菌的效果好。且混合耐冷菌种对不良条件的抵抗能力更强，系统运行更稳定。在冬季曝氣池内投加混合耐冷菌，可使COD去除率提高到90%以上。

综上所述，耐冷菌在低温条件下仍具有较高的酶活性，能够在低温下保持一定的有机物分解能力。在污水处理中具有广泛的研究应用前景。

1.2 生物载体的应用

生物载体的主要作用为微生物附着生长提供场所，通过提高反应器内微生物量进而强化污水处理效果。载体应具有密度小、外表面粗糙、内部多孔、孔比表面积大、易流化等特性。目前使用较多的生物载体主要有陶粒生物载体、蜂窝生物载体、软性生物载体等。

艾胜书[6]等人通过内置海绵与鲍尔环填料优化过的悬浮球生物填料SBBR更适用于低温污水的处理，在10°C条件下，运行稳定时对COD的平均去除率为87%，且微生物活性高，系统稳定，可快速启动。邹平[7]等在北方某矿区新建污水处理厂采用了悬浮填料活性污泥复合工艺，在平均水温为12.7°C的条件下，系统对COD、氨氮和SS的总去除率分别达到86.92%、80.52%和94.70%，出水水质达到《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）的一级标准。

2 运行控制

低温条件下容易造成丝状菌大量繁殖，进而引发污泥膨胀，污泥结果松散、质量变轻，最终造成污泥流失，出水浑浊。污水厂针对此情况，主要采用提高溶解氧、延长污泥龄、增大水力停留时间等应急方案进行运行控制。

白晓慧[8]等发现在大庆乘风庄污水厂经过实地调研发现，冬季污水厂为保持较高的硝化速率和稳定的脱氮效果，可通过延长泥龄，保持较低污泥负荷（<0.15kg（BOD），（kg（MISS）·d）），溶解氧>1mg/L等方法，运行调试后NH3-N平均去除率87.4%，同时可稳定去除水中有机物。马记元[9]采取了向曝气池投加面粉、茅粪，提高废水的BOD/CODc比值，同时投加磷酸二氢钾，以提高废水中磷和钾的营养量，当废水中氮源不足以满足微生物生长的需要，可选择投加氮肥，用10d左右时间迅速恢复了曝气池污泥的活性。崔萌[10]等发现冬季若要确保氨氮去除率保持稳定，可通过控制污泥负荷维持在0.1-0.14kgBOD/（kgMLSS·d），对于泥龄相对较长的污水厂来说，冬季控制泥龄在15d可以获得较好的生物除磷效果。

3 工艺优化

近年来， 针对低温污水生物处理工艺的运行状况， 国内许多专家、学者和水厂运行管理人员都在积极开展低温污水处理领域的工艺优化研究，部分研究成果在实际中进行了应用并取得了较好的效果。

倒置A2/O工艺是将传统A2/O工艺中的厌氧池与缺氧池顺序进行了交换。李思强[11]等人利用该工艺处理低温生活污水，COD、氨氮、磷的去除率分别在85%、85%和80%以上。

A2O-BAF工艺是在传统A2O工艺的基础上，构建的双污泥反硝化除磷工艺。张勇[12]等发现A2O-BAF中试系统受低温影响较小，较长的硝化菌SRT保证了NH4+-N去除率受到低温抑制后可在较短时间内从65%恢复值90%以上。黄剑明[13]等采用A2/O-BAF系统处理低温低C/N生活污水，通过控制BAF中曝气量和有效填料高度可使污水排放达到GB 18918-2002一级A标准。

艾胜书[14]等人采用多段多级AO生物膜反应器处理低温城市污水，温度（10±0.5）℃，系统运行稳定后出水COD和NH3-N、TN、TP质量浓度均可达到GB 18918-2002的一级A标准。张晓飞[15]等人采用多级AO-膜生物反应器（MAO-MBR）工艺处理市政污水，在低温下（7～13℃）出水COD、NH3-N、TN、TP各項指标均达到GB 18918-2002的一级A标准。

4 结论

综上，通过生物强化、运行控制和工艺优化来强化低温污水生物处理工艺运行效果的研究已经取得了一定的进展和成效，其成果可为实际工程提供理论和技术支持。进而针对低温对污水生物处理工艺中微生物菌群特性及活性污泥理化性能的影响机制开展深入研究，构建强化低温污水生物处理低耗高效及稳定运行的新技术、新工艺将是未来研究的重点。

参考文献：

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[2]丁亚楠，王建国，汤露露.生命周期角度下地区性差异对城市污水处理的影响[J].四川环境，2019，38（06）：143-150.

[3]冶青，何腾霞，李振轮，等.1株耐冷耐碱好氧反硝化菌的鉴定及其脱氮特性[J].环境污染与防治，2018，40（09）：997-1001+1005.

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