摘要： 本文主要是针对A污水处理厂在升级改造项目运行过程中，在冬季脱氮效率大幅下降的情况下，利用低温脱氮增效技术对各种类型的工业污水进行脱氮增效试验。研究发现，在冬季，如果将10%的中药污水掺入到生活污水中，则会使氨氮的脱除率大大下降。同时在进一步的实验中，其结果表明在中药污水中，阴离子型表面活性剂对硝化菌的抑制起着重要作用。但在加入低温脱氮增效剂后，系统的脱氮效率得到了明显提升，以下将基于A污水厂在冬季的低温脱氮增效技术应用将其效益进行分析。
摘要：
本文主要是针对A污水处理厂在升级改造项目运行过程中，在冬季脱氮效率大幅下降的情况下，利用低温脱氮增效技术对各种类型的工业污水进行脱氮增效试验。研究发现，在冬季，如果将10%的中药污水掺入到生活污水中，则会使氨氮的脱除率大大下降。同时在进一步的实验中，其结果表明在中药污水中，阴离子型表面活性剂对硝化菌的抑制起着重要作用。但在加入低温脱氮增效剂后，系统的脱氮效率得到了明显提升，以下将基于A污水厂在冬季的低温脱氮增效技术应用将其效益进行分析。
目前，许多采用活性污泥工艺的污水处理厂，由于进水温度过低，对总氮的脱除率明显下降，使出水水质不能满足GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级A排放要求，这也是目前污水处理厂冬季稳定运行面临的一个普遍问题。本文主要以A污水处理厂A2/O改造项目为例，其主要采用的是A2/O工艺，其进水以印染、水洗、中药污水为主，而工业污水占总处理水量的35%左右，其余均为市政污水，针对试运行期间冬季氨氮去除率大幅下降的现状，在夏季采用人工降低水温的办法，通过人为调节水温和其他工况参数，探讨各环境因素对氨氮和总氮脱除效率的影响。其实验结果对同类污水厂的冬季脱氮优化，具有一定的指导意义。
本实验使用2套（容量为25L）的SBR工艺，1套SBR装置配有可调节的温控制冷器（温度可在10~30℃），每一循环间歇进水18L，污泥浓度为2500mg/L,SRT的出泥时间为15天，利用曝气机提供氧气，DO控制在3-4mg/L（配备HACH便携式溶氧计）。实验进水为住宅小区生活污水、中药厂、印染厂等污水，而活性污泥则是从某企业夏天的曝气池淤泥中提取。主要原料：PAFC,Al 2 O 3 含量27.5%，盐基度85%，不溶水1%，铁3%；分子量（1.8-3.0)x104ku的非离子性聚丙烯酰胺（PAM）；西安百益环境工程设备有限公司，复合型，低温脱氮增效剂。
首先，对A污水处理厂的纳管区域内的重度污染企业的污水进行收集，其中以中药和印染污水为主。按污水处理的水质情况，对生活污水、混有10%的生活污水进行处理。因此，1#SBR装置模拟夏天的气温为30℃，2#SBR装置模拟冬天，冷却到7℃，再进行7h的常规曝气，沉淀1小时，同时测定进水COD、氨氮的浓度（用快速测定法和纳氏试剂法）。通过对冬季和夏季水温条件下的氨氮脱除效果进行比较，找出造成冬季总氮脱除率下降的主要因素。
3 不同因素对污水厂冬季低温脱氮增效技术应用效果的影响
结果表明，该地区的生活污水COD平均浓度为256mg/L,氨氮为21mg/L。在实验中，在30℃、7℃左右，SBR的COD浓度分别为25~29mg/L、31~34mg/L，平均去除率分别为89.4%和87.3%；SBR的出水中的氨氮浓度为0.23~0.45,0.87~1.61mg/L，平均脱除率分别为98%和94%。结果表明，SBR工艺对COD、氨氮的去除效果不明显。
10%的进水为中药污水，COD、NH 3 -25mg/L，其他为居住小区污水，COD、氨氮的平均浓度为340mg/L。结果表明，在温度从30~17℃时，COD的平均浓度从36.25mg/L上升到43.75mg/L，氨氮的去除率从96.3%下降到95.5%，说明温度的下降对COD的去除不存在明显的影响。在30℃的温度下，SBR出水的氨氮平均为0.43mg/L；在温度降到17℃时，SBR的氨氮浓度达到7.88mg/L,氨氮的平均去除率从98%降到68%，可见随着温度的降低，氨氮的去除效率显著降低。
其中10%的进水是印染污水，COD、氨氮的平均浓度分别为600mg/L和20mg/L；连续5天的监测结果显示，随着水温的下降，COD的脱除率几乎没有改变；在30℃的温度下，系统的平均氨氮值为0.53mg/L，在温度降低到17℃时，氨氮浓度达到1.84mg/L,氨氮的脱除率从97%下降到91%，可见温度的改变对氨氮的去除作用并不明显。
通过上述实验发现，在冬季温度较低的情况下，对生活污水及含10%的印染污水的生活污水处理系统，其氨氮的脱除率下降较小，表明在冬季较低的温度下，两个系统的硝化细菌活力没有显著的下降。而对含10%中药污水的污水处理系统，在夏季水温条件下，进入水体10%的中药污水，不会显著地抑制出水的氨氮含量；但是，在冬季水温条件下，由于中药污水的加入，对系统的硝化菌活性有明显的抑制作用，使氨氮的脱除率降低26%，使出水氨氮不能满足GB18918-2002一级A的要求。结果显示，在冬季，硝化菌对水体的影响较大，特别是对中药污水的混合作用更敏感。
中药污水是一种高浓度的有机污水，其主要由糖类、水溶性、木质素、生物碱、蛋白质、色素及其水解物等组成，其具有较高的有机物含量和较多的阴离子型表面活性剂的特性。委托A市排水监测站对纳管区域的中药污水进行分析，结果表明：污水中含有250mg/L的负离子表面活性剂。为验证中药污水中的阴离子型表面活性剂对硝化细菌的作用，进行小试降温试验。以中药污水中常见的木质素磺酸钠为主要原料，添加120mg/L木素磺酸钠（有效含量55%)，混合后分别为350mg/L、24mg/L,7小时后，对2套SBR进行相同的测试。研究发现，降低水温对COD的去除作用没有明显的影响。在16℃的温度下，加入或不加入木素磺酸钠的处理体系中，氨氮的平均浓度为5.62、1.02mg/L；在28℃的温度下，加入木素磺酸钠后，处理系统中的氨氮平均浓度为0.78mg/L。结果表明，在冬季低温时，木质素磺酸钠能显著地抑制硝化细菌，使其脱除率显著降低；但在夏季水温下，木素磺酸钠对硝化菌的抑制效果并不显著。因此，中药污水中的阴离子表面活性剂能显著地降低其对硝化细菌的作用，因此需要对其进行预处理。
用相同实验方法，在保持其他变量不变，碳源充足的情况下，重复如上实验步骤可知，影响冬季脱氮效率的主要因素为水温，当水温从30℃下降到17℃，然后再进一步下降到11℃，最后下降到7℃时，系统的脱氮效率发生了明显的下降，特别是从11℃下降到7℃时，脱氮效率出现了大幅下降。
紧接着，我们开展了对照组实验，通过在低水温的装置内，投加低温脱氮增效剂，经过5天的驯化和适应后，我们可以明显的发现，系统的脱氮效率又开始逐步提升，在投加低温脱氮增效剂15天后，系统的脱氮效率已恢复到了高水温时的水平。
当水温下降到13.5℃以下时，通过在市政污水厂的生化池内，添加低温脱氮增效药剂，能使污水厂脱氮效率大幅提升，同时也可大幅度降低污水厂的达标压力和运行成本，提升系统生化性能，改善污泥沉降性能。传统运行模式，当冬季水温低于13.5℃以下时，生化系统内的微生物活性会大幅度下降，进而导致系统的处理效率显著下降，而使用低温脱氮增效剂后，该种情况基本得到了解决，在水温下降到7℃时，仍然可以轻松达到一级A排放标准，而且可节约大量的电费和碳源。
粗略估算，北方高寒地区，一座日处理一万吨的污水处理厂，单水质提温装置的电费，每年就可节约近100万元，这还不包括低水温导致的药耗增加。由此可见，低温脱氮增效技术，是一项有着良好社会经济效益的实用型技术，如能合理的优化和应用，必将为我国水处理事业做出巨大贡献。
[1]武强,彭程,徐旭,赵嫱,陶晶.北方地区污水处理厂冬季运行问题及措施[J].广东化工,2020,47(22):83-84+82.
[2]王滢,程洁红.城镇污水处理厂脱氮除磷技术现状分析[J].江苏理工学院学报,2017,23(04):72-77.
[3]黄菲,梅晓洁,王志伟,吴志超.冬季低温下MBR与CAS工艺运行及微生物群落特征[J].环境科学,2014,35(03):1002-1008.
