低溫對脫磷除氮的影響及應對措施

了解低溫對脫氮除磷過程的具體影響，并采取有效的應對措施，對于確保污水處理廠在冬季能夠高效穩定運行至關重要。

一、低溫對脫氮除磷的影響

1. 微生物活性降低

   生物脫氮主要依賴于硝化菌和反硝化菌的活性，而生物除磷則主要依賴于聚磷菌。這些微生物的生長和代謝活動受到溫度的直接影響。在一定溫度范圍內，來水溫度每降低10℃，微生物活性便會相應地減半。當水溫低于4℃時，微生物的活動幾乎陷于停滯，導致污水處理效果大打折扣。

   硝化細菌的可生存環境溫度在4~45℃之間，其中亞硝化菌的適宜溫度為35℃，硝酸菌的適宜溫度是35~42℃。在適宜溫度以下，隨著溫度的降低，硝化細菌的活性也隨之下降。反硝化的適宜溫度在15~20℃之間，低于此溫度時，反硝化菌的代謝能力降低到較低水平，反硝化反應受到明顯抑制。聚磷菌雖然為耐冷菌，但在實際運行過程中，低溫仍會對其釋磷和吸磷效果產生負面影響，導致除磷功能下降。

2. 反應速率下降

   根據阿倫尼烏斯方程，化學反應速率常數隨溫度下降而減小。因此，在低溫條件下，硝化反應和反硝化反應的速度都會明顯降低，使得氮素去除率大幅度下滑。同時，低溫還會影響溶解氧在水體中的擴散速度，使得硝化過程所需的氧氣供應不足，進一步抑制了脫氮效率。

3. 污泥膨脹風險增加

   氣溫降低后，污水中正常的活性菌群生長受到抑制，繁殖緩慢。而適應低溫環境的微絲菌屬微生物在適宜溫度下會大量繁殖生長，這些菌屬在生長過程中會互相勾連、聚合成團，從而形成較大的顆粒，產生大量的剩余污泥。如不及時排除，就會引起污水處理廠的污泥膨脹。

4. 營養組分比例失衡

   低溫通常會使有機物在水中的溶解度下降，不同有機物在水中的溶解度受溫度變化而變化的趨勢不盡相同。較低的水溫使得活性污泥中各種微生物生長所需的養料溶解度發生變化，可能使不同營養組分之間的比例發生變化，偏離了微生物生長所需的適宜比例，不利于微生物的代謝過程。

二、應對措施

1. 優化溫度控制

   為了維持微生物的適宜活性范圍，可以通過引入外部熱源或利用中水回流等手段提高生化池內的水溫。例如，安裝水體加熱設施，或者利用已處理過的高溫廢水進行回流預熱。

2. 調整曝氣策略

   適當增加曝氣量，不僅可以提供微生物代謝所需的氧氣，還可以通過攪拌作用減小水溫層化現象，促進微生物與污染物的充分接觸，提高脫氮效率。

3. 微生物馴化與接種

   選擇耐低溫、活性強的硝化菌、反硝化菌和聚磷菌種，并通過合理接種及馴化，增強其在低溫條件下的處理能力。

4. 工藝流程調整

   采用分段進水、多級硝化反硝化等方式，使得整個工藝流程更加適應低溫環境下的微生物活動規律，從而提升整體脫氮除磷效果。

5. 調整營養組分比例

   密切關注污水中各營養組分的含量，并根據實際情況適當調整有機組分的比例。例如，通過補充碳源或調整碳源、氮源等營養組分比例，為微生物的生長提供充足的養分和合適的營養環境。

6. 保證污泥穩定排放

   在保證污泥穩定排放的基礎上，采用一些較為緩和的措施來控制污泥泥齡，避免污泥過度老化。