浅谈华南地区城市污水低温生化处理技术

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【摘 要】根据我国华南地区冬季城市污水水温与水质的特点，总结了低温生化处理中间试验的流程与处理效果，进一步探讨了温度对活性污泥反应动力学几个参数和对酶活性的影响，并提出了当气温较低时，华南地区城市污水低温生化处理设计应考虑的问题。

【关键词】低温；城市污水；生化处理

1.概论

1.1 国内外低温生化处理主要问题和情况

活性污泥法是利用微生物来降解污水中有机物质的过程，这个生化反应若要进行得好，除了要控制适宜的水质和相应的溶解氧量外，还要给微生物生长创造最适宜的温度条件。一般认为最适合温度为20～30°C，低于10°C，或高于35°C都会影响生化处理的效果。

我国华南地区冬季最冷月平均水温在10°C以下，这就给城市污水处理带来较大的影响和困难。为解决这一难题，必须解决如下几个技术问题：

①城市污水处理厂在华南地区冬季低温时对生化处理效果影响如何？

②温度对活性污泥反应动力学数学模式中各项常数影响如何？

③为保证冬季正常运行，应采取什么技术措施？

④低温生化处理的微生物特征及温度对酶活性的影响？

这些问题的解决，对研究温度对城市污水生化处理的影响，具有十分重要的意义。

1.2 我国华南地区城市污水水温与水质特点

①污水的水温：

冬季广州城市污水水温为9～10°C、南宁为8～9°C、深圳为11～12°C。据试验资料看：最冷月平均气温在5～10°C左右，城市污水水温大致在9～11°C左右，低温时间一般从12月到1月末。

②污水的水质特点：

城市污水处理厂的污水，除了包括城市生活污水、工业废水外，在降雨期间也会包括少量雨水。所以城市污水水质具有如下特点：

（1）BOD5值偏低，一般在70～120毫克/升。BOD5/COD比值小，一般都在0.3～0.4之间。

（2）水质复杂，但有毒物质含量低；除汞、酚外，多不超过标准。

（3）污水浓度日变化幅度大，冬季水质浓度高，但比夏天稳定。

2.温度对城市污水生化处理的影响

以活性污泥法处理城市污水时，微生物的生物氧化作用是受很多因素影响的。首先，是污水水质的影响，其次是处理负荷的影响。再次，是运转条件的影响。如曝气时间、泥龄、污泥浓度、溶解氧浓度都是影响生化处理效果的重要因素。

近年来国外一些专家和国内一些单位，就水温对有机物降解和污泥增殖的影响，进行了一些试验研究。研究表明：温度对微生物种群组成、内源代谢过程、微生物细胞的增殖、活性污泥的絮状结构和沉淀性能、曝气池中充氧效率等都有影响。

但在生化处理构筑物中哪个因素是生化处理的主要因素？要综合分析，当水温在15～30°C，在设计参数比较合理的条件下，温度对生化处理的影响是不明显的。但污水温度很低，低于微生物的适宜温度时，污水温度将成为影响生化处理的主要因素，此时，水质的变化，BOD-SS负荷的变化，都会因污水温度低而产生显著的影响。水温对生化处理，净化反应影响的实质是影响BOD降解过程中微生物酶的催化作用。酶蛋白对温度是极为敏感的，温度的降低也会使其催化作用减弱。所以温度对生化处理影响的实质，可以说是对微生物酶的活性影响。这里关联较大的是温度对活性污泥反应动力学几个参数的影响。现分别概述如下：

2.1 温度对活性污泥增长量的影响

活性污泥增长量是受多种因素制约的。活性污泥是不断变化的活的生命集团，即使在同一温度下，因其水质、负荷、泥龄和工艺条件的差异，而污泥的增殖也是不同的。当水质和处理设备的工艺条件基本稳定的情况下，活性污泥的增殖主要受温度、污泥负荷和泥龄的影响。曝气池中污泥增殖可用下式表示：

Δs=aLr-bs

Δs——新增加污泥量（公斤vss/日）

Lr——去除BOD5（公斤/日）

s——曝气池污泥量（公斤vss）

a——合成系数。b——自身氧化系数。

在公式中b值很小，污泥增长量主要受a值影响。国内外学者通过试验认为：

①在运转条件基本相同下，温度对a、b值均有影响。

②在试验温度范围内，合成系数a最大值出现在15～20°C，低于或高于这个温度都逐渐减少。

③b值随温度的增加而增大。

2.2 水温对氧的转移速度的影响

在运转的曝气池中，影响氧的利用、氧的传递的因素是十分复杂的。污水的化学物质成分、液体的表面张力、气泡大小、曝气介质的粘滞度、曝气池形状及池子中液体紊流情况等都会影响氧的传递和利用。当这些条件相对稳定时，温度对氧传递的影响更为显著。温度的变化直接影响液体的粘滞性系数和分子的扩散系数。试验证明：温度越低氧的转移量越大，而温度越低微生物的氧化速度也低，所以冬天曝气池含溶解氧的含量较夏天高。

2.3 水温对污泥沉淀性能的影响

在低温生化处理中，出水水质较中温差的一个重要原因之一是由于活性污泥的沉淀效果降低所造成的。

从物理现象看，中温时，活性污泥到二沉池后，很快形成大块的絮凝体沉淀下来，上清液清澈透明。而低温时，活性污泥颗粒较细碎，不易形成大块絮凝体，沉淀后的上清液中仍有细小的悬浮颗粒随水带走。

从机理上分析：低温时，水的粘滞性增高，固体颗粒沉淀阻力增大，降低了沉淀分离效果。从微生物组成上看，低温时污泥中呈游离状态的细菌的数量多。因此，在低温生化处理系统中，当二沉池设计时必须给以足够的重视。

2.4 温度对城市污水活性污泥中脱氢酶活性的影响

活性污泥微生物所分泌的酶的种类是很多的，目前国内外的研究认为脱氢酶活力，可以表示污泥的活性。仅以脱氢酶来研究温度对脱氢酶活力的影响。在水质和负荷基本相同的情况下，15～20°C脱氢酶活性最好，生化处理效果较好。

3 低温生化处理设计应考虑的问题

低温天气的生化处理设计，应根据低温的特点进行设计。当水温10°C以下，特别是4～8°C的范围内时，应考虑水温降低使处理效果降低这一因素，力求采用合理的设计参数和技术措施，并在生产中精心操作，使污水处理厂在冬季能够稳定运行，达到良好的处理效果。归纳如下几点：

①在设计完全混合式推流系统时，应根据温度对反应速度常数值的影响，得出温度系数值，然后求出适宜的公式；要适当提高污泥浓度，降低BOD-SS负荷，以求提高效果。

②计算污泥增值时，应考虑温度的影响。

③计算空气量时，应考虑水温对氧利用率、空气用量大等不利因素。

④在二沉池的设计中，应充分认识冬季水温低，沉淀效果降低的因素，尽量采用高效的沉淀设备，适当减少上升流速，增加沉淀时间，以保证冬季的沉淀效果。

⑤冬天对活性污泥处理系统的主要构筑物，应尽力采取防止水温散失的保温措施。对曝气池最好采用鼓风曝气。对配水井、控制闸门、连接管路等应倍加注意保温。