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氣溫下降,冬季氨氮超標如何破解?
2020-10-28



導 語

冬季氣溫低,導致水溫也變低,影響了生化處理效果,生化池菌種生長速度慢、活性低,反硝化效率也變低,導致氨氮降不下來。生物脫氮對環境條件敏感,容易受溫度變化影響,由于四季的交替和所處的地理位置影響,若不加以人工調控,硝化很容易出現問題,導致氨氮超標。




一、低溫氨氮超標的原因分析

生物脫氮的基本原理就是先利用好氧階段,通過硝化細菌和亞硝化細菌的協同作用,將NH3-N通過硝化作用轉化為NO2-和NO3-。然后在缺氧條件下,通過反硝化作用將硝氮轉化為N2,N2隨后溢出水面釋放到大氣,參與自然界N的循環,從而達到降低水中氮含量的目的。


氨氧化細菌(AOB,就是把氨氮變成亞硝酸鹽的細菌)最佳生長溫度為25~30℃,亞硝酸氧化細菌(NOB,就是把亞硝酸鹽變成硝酸鹽的細菌)的最佳生長溫度為25~30℃。硝化菌對溫度較為敏感,溫度不但會降低硝化菌的比增長速率,并且會降低其生物活性。在溫度低于15℃時,硝化速率急劇降低。另一方面,反硝化反應的適宜溫度為20~35℃,低于15℃時,反硝化細菌的繁殖速率、代謝速率和生物活性也都會降低,從而導致脫氮效果下降。當溫度低于5℃時,硝化細菌的生命活動幾乎停止。大量的研究表明,硝化作用會受到溫度的嚴重影響,尤其是溫度沖擊的影響更加明顯。




二、低溫生物脫氮不達標的解決方法



1.加熱

(1) 曝氣池、二沉池等池壁采用發泡保溫板保溫,外砌磚圍護結構,池頂加蓋等保溫措施;

(2) 鼓風機一側設空氣預熱室,將冬季-10~-20℃的冷空氣預熱到5~8℃,空氣管道設置管廊,便于保溫處理等;

(3) 適當加熱污泥,包括回流污泥;

(4) 用熱蒸汽給進入曝氣池的污水加熱。


2.提高泥齡/MLSS

提高泥齡的最終表現是MLSS的提高,冬季微生物增殖緩慢,做為自養菌的硝化細菌增殖更為緩慢,提高泥齡可以使硝化細菌能保持在一定的范圍內,并且適當提高污泥濃度MLSS,在細菌代謝能力下降的前提下,可以使總量的污泥代謝能力能保持穩定。

通常,溫度每降低1℃,硝化菌比增長速率降低10%,因此,欲維持與常溫期相同的硝化菌濃度,溫度每降低1℃時泥齡需相應提高10%。所以,降低污泥負荷,在實際操作中可以有效降低溫度對系統處理效果的負面影響。


3.溶解氧濃度

為了彌補低溫對系統帶來的不利影響,可以通過提高溶解氧濃度的措施。有研究表明,初始溶解氧為2mg/L時,為取得相同的硝化速率,溫度每下降1℃,溶解氧濃度相應提高10%。溶解氧是生物硝化的重要環境因素,一般應在2mg/L以上,最低控制在0.5~0.7mg/L。對于同時去除有機物和進行硝化、反硝化的工藝,硝化菌在活性污泥中約占5%,大部分硝化菌位于生物絮體內部。因此,溶解氧濃度的增加,將提高溶解氧對生物絮體的穿透力,提高硝化反應速率。


4.生物固定化(填料)

經固定化處理后,微生物的抗逆性能提高,能耐受外界環境的變化,從而保持了較高的活性。此外,微生物經包埋固定后持留能力得以增強,可望實現反應器的快速啟動和高效穩定運行。通過固定化可以削弱溫度變化對硝化作用的影響。固定化是一種有效的技術手段,然而也會使微生物活性有所降低,且固定化后,傳質阻力會增大,氧的傳質阻礙尤為明顯,固定化更能在厭氧條件下發揮其優勢。此外,其成本也有待技術經濟評估。


5.馴化

馴化就是在某一特定環境條件,人為地長期處理某一微生物群體,同時不斷將它們進行移種傳代,以達到累積和選擇合適的自發突變體的一種古老育種方法。微生物的馴化是脫氮工藝運用到低溫環境中的重要措施,使微生物體內的酶和細胞膜的脂類組成能夠適應低溫環境,并能在低溫條件下發揮作用。大量研究表明,通過適當的馴化策略,經歷一定的馴化時間,低溫脫氮工藝可以實現穩定運行。




三、總結

出水氨氮作為污水處理廠重要指標之一,由于硝化細菌對溫度非常敏感,冬季溫度較低時,對出水氨氮的指標影響最明顯,并且指標上升較快,常常讓運行人員措手不及。通過對機理及影響因素的分析,可幫助我們更快地采取有效的控制措施,縮短硝化系統的恢復時間。



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