本文將主要從綜合優(yōu)化運行管理角度，梳理冬季低溫條件下污水處理廠(chǎng)如何安全穩定運行。
01
全工序設備運行準備
我們常說(shuō)“設備保證工藝”，做好低溫條件下各種硬件完好備用是污水處理廠(chǎng)冬季穩定運行的關(guān)鍵，生化系統幾大主要設備的正常運行尤為重要。對于污水處理廠(chǎng)而言，冬季來(lái)臨前如下幾項工作是必備準備工作，也是整個(gè)冬季重點(diǎn)關(guān)注的工作任務(wù)。
（1）系統硬件檢查及檢修
對整個(gè)污水處理系統的設備、儀器儀表（包括但不限于：粗細格柵、調節池、初沉池、曝氣系統、回流系統、推流器、污泥脫水機、污泥運輸車(chē)輛、在線(xiàn)儀表）等進(jìn)行檢查及檢修。
（2）防凍措施落實(shí)到位
對閥門(mén)、管線(xiàn)進(jìn)行全面檢查，管線(xiàn)保溫及伴熱工作提前準備，對下水管線(xiàn)、浮渣井做一次徹底疏通和清理。
（3）藥劑準備
結合污水廠(chǎng)實(shí)際藥劑使用情況，做好各種藥劑計劃提報、采購及存儲等方面的工作，尤其是生化系統應對突發(fā)事故所用的菌種類(lèi)、解毒類(lèi)等產(chǎn)品的準備。
（4）做好冬季低溫運行應急預案
根據往年運行經(jīng)驗，制定設備、工藝、安全等方面的應急預案，尤其是生化系統一旦受到?jīng)_擊后低溫停運、啟動(dòng)恢復、污水儲存等臨時(shí)應對措施。
02
改善運行環(huán)境
生化系統在低溫情況下，改善除溫度以外其他外部運行環(huán)境，對活性污泥的生物活性有一定的促進(jìn)作用。
比如，硝化系統在冬季運行管理中，容易受到外界因素的干擾而變得更加脆弱，上游水量、水質(zhì)的較小波動(dòng)，甚至因某一設備的故障檢修都有可能使硝化系統出現較大的波動(dòng)。在冬季運行管理過(guò)程中，重點(diǎn)關(guān)注的外部環(huán)境因素包括：溫度、堿度、pH、溶解氧等，為硝化菌營(yíng)造一個(gè)更適宜的條件，進(jìn)而在一定程度上增加硝化菌的活性，可以提高對氨氮的降解能力。通過(guò)對不同污水廠(chǎng)的數據分析，一般來(lái)講，對于硝化系統好氧池末端的溶解氧冬季可較夏季高1-2mg/L，堿度比夏季高1.2-1.5倍，pH可提高至7.5以上（超高氨氮廢水除外）。
對于反硝化系統來(lái)說(shuō)，冬季需要補充比夏季更高的碳源量才能滿(mǎn)足反硝化的需求，溶解氧盡量控制在0.2mg/L以下。另外，在氣溫驟降前，投加反硝化菌種可提高反硝化系統的反應速率，進(jìn)而彌補因低溫導致的反硝化速率的降低問(wèn)題。
03
生化運行工藝參數優(yōu)化
低溫下污泥生物活性較弱、反應速率慢，需要結合自身工藝和進(jìn)水特征優(yōu)化工藝運行參數，這是貫穿冬季運行管理持續、細致的必須工作內容。
（1）延長(cháng)污泥齡
對于市政污水廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，在保證出水總磷的前提下將污泥齡延長(cháng)至20d以上是應對低溫的重要措施之一，延長(cháng)污泥齡最為常用的、最簡(jiǎn)單的辦法就是減少排泥量。
低溫條件下，各種微生物活性降低，硝化菌的比增長(cháng)速率降低尤為明顯，比如：在20℃時(shí)硝化菌的比增長(cháng)速率為0.7d-1，但在10℃時(shí)會(huì )降低至0.3d-1甚至更低。因此，在水溫低于15℃時(shí)，如果系統污泥齡較短，則無(wú)法維持硝化菌在活性污泥中的占比，為了保持硝化菌在活性污泥中的占比，需要更長(cháng)的污泥齡。
（2）增加污泥濃度降低污泥負荷
對于硝化系統，常溫硝化菌在低溫環(huán)境下，硝化速率會(huì )下降很多，此時(shí)如果硝化菌在污泥中的占比沒(méi)有變化，那么污泥的硝化速率也會(huì )降低，從而影響出水氨氮。在此情況下，提高污泥濃度和投加相應的低溫硝化菌種產(chǎn)品來(lái)增加硝化菌的數量，可有效彌補因溫度降低導致的速率損失，進(jìn)而滿(mǎn)足系統處理氨氮的總量保持不變。
對于反硝化和生物除碳系統，增加污泥濃度的原理基本相同，同樣是用微生物的量和投加低溫反硝化菌種、低溫COD菌種產(chǎn)品來(lái)彌補單體微生物反應速率的降低。
特別注意兩點(diǎn)，一是在溫度降低前20天就要進(jìn)行減少排泥量來(lái)增加污泥濃度的操作，二是不能依靠碳源的大量投加來(lái)增加污泥濃度，因這樣新增的污泥主要為異養菌，對硝化系統極為不利，操作不當會(huì )引起硝化系統的波動(dòng)甚至崩潰。
（3）控制污泥膨脹
低溫下微生物代謝性差，非絲狀菌膨脹（污泥沉降性能變差）現象比較普遍，一般認為屬胞外粘多糖類(lèi)物質(zhì)的分解不徹底導致，資料表明，北方60%以上的污水廠(chǎng)在冬季都會(huì )出現SVI升高，部分污水廠(chǎng)SVI可高達180 ml/g以上。污泥膨脹不可避免會(huì )出現污泥流失，系統內的污泥負荷增高，控制不當易發(fā)生生化系統出水水質(zhì)超標、崩潰等問(wèn)題。
非絲狀菌膨脹時(shí)可采取的措施，一是盡量降低硝化液回流量，二是可適當的提高好氧池溶解氧，三是降低生化系統進(jìn)水負荷，目的是消耗胞外粘多糖類(lèi)物質(zhì)，提高污泥的沉降性能；四是當SVI大于150ml/g，且二沉池開(kāi)始出現污泥流失的情況下，可以通過(guò)投加PAC、PFS等無(wú)機混凝劑來(lái)提高污泥的沉降性能，也可投加石灰粉、粉煤灰、硅藻土等無(wú)機物，短期內投加PAM也可改善污泥沉降性能，但需通過(guò)現場(chǎng)燒杯小試確定使用陰離子PAM或者陽(yáng)離子PAM用量。
（4）加強污泥脫水系統管理
冬季污泥脫水系統的良好運行，對于生化系統的穩定運行至關(guān)重要，也是技術(shù)管理容易忽略的一個(gè)環(huán)節，運行不好會(huì )造成污水處理廠(chǎng)浮渣、污泥系統的惡性循環(huán)，特殊情況下可以利用多藥劑（比如：利用三氯化鐵、次氯酸鈉、石灰等藥劑）使用進(jìn)行污泥改性，以提高脫泥機的脫水效率，防止污泥處置不當引起的生化系統出水指標波動(dòng)。
（5）降低進(jìn)水負荷
低溫系統出現異常時(shí)，降低進(jìn)水負荷，是確保冬季低溫穩定或較快恢復運行的必要條件之一。
通過(guò)對不同市政污水廠(chǎng)分析，提高生化系統的水力停留時(shí)間達到30h以上，即使水溫在5-6℃的情況下，加以其它運行相關(guān)參數的調控、低溫菌種的投加等手段，氨氮穩定達標排放率也會(huì )極大提高。
04
使用低溫菌種強化系統
去除生化抑制性因素，降低廢水毒性，提高廢水的可生化性。常見(jiàn)工藝有：
低溫菌種是從特定低溫環(huán)境中富集培養、分離純化、篩選和馴化得到的，主要用于低溫環(huán)境下的污水處理系統中，其中包括：低溫COD菌、低溫硝化菌、低溫反硝化菌等。實(shí)踐案例表明，普羅生物低溫COD和硝化菌系列產(chǎn)品，在應對冬季低溫環(huán)境方面都表現出了良好的增強系統穩定運行的效能，在低溫環(huán)境下，系統受到?jīng)_擊后的快速恢復方面這些產(chǎn)品也得到了廣泛應用。普羅生物低溫COD菌能夠承受5℃左右的低溫環(huán)境，其所分泌的低溫冷活性酶在低溫下具有較高的催化效果，確保微生物正常代謝和養分攝取；普羅生物低溫硝化菌在低溫環(huán)境中具有比常規硝化菌更高的氨氧化速率，保證了低溫環(huán)境下生化系統對氨氮的處理能力。
05
預防和預判
去除生化抑制性因素，降低廢水毒性，提高廢水的可生化性。常見(jiàn)工藝有：
冬季對我國北方污水廠(chǎng)來(lái)說(shuō)是運行管理最困難的時(shí)期，未雨綢繆預防性的調整工藝參數、預防性使用相應菌種類(lèi)產(chǎn)品能起到事半功倍的作用，也是污水處理廠(chǎng)平穩度過(guò)寒冬的關(guān)鍵。
低溫情況下運行，都或多或少的遇到一些問(wèn)題，有些是共性的，有些是偶發(fā)的，但無(wú)論什么樣的問(wèn)題，對出現的實(shí)際情況都要有預判，主要是這些問(wèn)題對生化運行會(huì )產(chǎn)生什么影響、影響范圍多大、是否有相應的處置方案等。