寒冷地区冬季低温对污水处理厂运行效率的影响研究

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1、寒冷地区冬季低温对污水处理厂运行效率的影响研究1　概述水资源短缺与水质污染是当今人类所面临的严重危机,制约着人类经济的发展,影响了人类的生存环境。中国在水污染及其治理方面存在着很多问题。中国现有的城市污水二级处理厂规模小数量少,日处理能力仅占全国污水总量的3%左右。而且新建处理设施的处理量落后于污水的增长量。据2005年中国环境状况公告,松花江水系污染有所加重。因此,考察分析寒冷地区污水处理问题,提出解决寒冷地区污水处理问题的方法,对于更有效的控制水污染,不断提高人民的健康水平,促进生产力的进一步发展都具有重要的战略意义。2低温对污水生物处理的影响城市污水处理厂典型工艺流程:原污水→格栅→沉砂

2、池→初次沉淀池→生物处理设备→二次沉淀池→消毒→排放或三级处理。2.1低温对微生物生长的影响对任何一种微生物都有一个最适生长温度,在一定的温度范围内,随着温度的上升,微生物生长加速。当温度低于10℃时,微生物生长速度变得十分缓慢。在污水处理运行实温度之间关系的模式图从细胞生长动力学上看,细胞生长速率参数μ也是随着温度降低而下降。2.2低温对酶促反应速度的影响2.3低温对生物处理反应速率的影响由于低温引起微生物生长缓慢和酶促反应速度下降,必将导致活性污泥活性降低,使得生物处理反应速率下降。温度对生物处理反应速率的影响可用下述公式表示:rT/r20=θT-20式中:rT—温度T℃时的反应速率r20

3、—20℃时的反应速率θ—温度系数2.4低温对生物脱氮的影响在生物脱氮过程中,含氮化合物在微生物作用下相继发生下列反应:氨化反应→硝化反应→反硝化反应,最终以N2形式从污水中脱离。硝化反应的适宜温度是20℃～30℃,15℃以下时,硝化速度下降,5℃时完全停止。反硝化反应的适宜温度是20℃～40℃,低于15℃时,反硝化菌的增殖速率降低,代谢速率也降低。东北地区冬季的污水温度在10℃左右甚至更低,远远达不到硝化菌及反硝化菌的最适温度,对氮的去除效率有很大程度的影响[2]。Dawson等人提出A/O工艺中,在5℃～30℃的比脱氮速率计算公式如下:r0N=0.07(116)T-20式中:T—温度r0N—

4、比脱氮速率,mgNO-3-N/(mgMLSS·h)计算温度为30℃、25℃、20℃、15℃、10℃时的r0N值2.5低温导致污泥膨胀严重有关研究表明在寒冷地区城市污水厂,除低氧、低负荷外,温度也确是影响污泥膨胀的重要因素。专家通过对膨胀污泥的显微观察和生化分析认为微丝菌属的小胸虫(microthrixparvicella)在低温条件下会引起污泥膨胀。此细菌适合的生长环境是低温≤12℃～15℃)、低负荷(≤011kg/kg·d),在这种环境下它的丝特别长,具有疏水性特点。低温导致M·Parvicella的过度生长是寒冷地区冬季和春季污泥膨胀的主要原因。2.6低温对沉淀装置的影响假定此颗粒为球形,

5、尺寸大小不变,污水是静止的,不可压缩,只受重力场的作用,则它就是理想的自由沉淀的过程,依据斯托克斯公式:u=ρg-ρy18μgd2去除效率为:η=u/q式中:u—颗粒沉速d—颗粒的直径ρg—颗粒的密度ρy—液体的密度μ—液体的粘滞度q—表面负荷其中μ是受水质与水温影响,水温降低,则μ值增大,u减小,导致沉淀池处理效率下降。3冬季污水厂处理效率低对水体的影响东北地区冬季冰封期是枯水期,结冰期长达4个月,水体自净能力较弱,自然复氧能力又因冰雪覆盖而降低,此时污水处理厂处理效果差,出水浓度较高,如将此污水排入水体,会使水体有机污染加重,溶解氧含量大幅度降低,水生生物生存环境破坏,引起鱼类窒息死亡。4

6、寒冷地区低温期污水处理厂运行问题的解决　　综上所述,冬季温度低引起污水处理系统的不正常运行,污水处理效率降低,对水环境产生严重影响,为防止冬季水环境污染,保护水生生态系统,必须提高寒冷地区冬季污水处理效果,为此应针对北方冬季污水处理问题开展以下两方面科学研究。4.1现有污水处理厂污水处理效率提高的研究冬季污水处理厂污水处理效率提高的研究,应从保温、空气预热、提高曝气池中混合液悬浮固体浓度,提高污泥龄等几个措施开展研究以提高污水处理效率。4.2适合于北方寒冷地区冬季污水处理的方法研究可以考虑适合于北方冬季寒冷地区污水处理的方法如冬季改用化学法,或物化生化复合法。