秋冬低溫常常會(huì)使污水廠面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，尤其是對(duì)活性污泥生長(zhǎng)、脫氮除磷效果有較大影響。為了平衡低溫帶來的不利影響，需要在溫度尚未發(fā)生較大變化的秋季就提前做好菌種的馴化，以較長(zhǎng)的時(shí)間來抵消菌群組成變化帶來的影響。同時(shí)，在冬季污水處理廠運(yùn)行時(shí)，要控制好運(yùn)行參數(shù)，以適應(yīng)環(huán)境變化的需要。秋冬低溫常常會(huì)使污水廠面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，尤其是對(duì)活性污泥生長(zhǎng)、脫氮除磷效果有較大影響。
比如，咱們前期辛辛苦苦馴化好的的可以適應(yīng)較高溫度生長(zhǎng)的微生物，在面對(duì)突然而來的低溫時(shí)，會(huì)大量死去或失去活性。
而當(dāng)我們花費(fèi)大量時(shí)間、人力、物力去馴化新微生物菌群時(shí)，期間又會(huì)造成污水處理廠污泥活性的降低甚至消失，使微生物系統(tǒng)崩潰，在產(chǎn)生大量剩余污泥的同時(shí)，引起污水處理廠處理效果急劇下降。
"相關(guān)研究表明，在一定溫度范圍內(nèi)，溫度每降低10℃，微生物活性隨之下降一倍，當(dāng)環(huán)境溫度低于4℃時(shí)，微生物幾乎停止生命活動(dòng)，污水處理效果下降甚至完全消失。"
因此，為了平衡低溫帶來的不利影響，咱們需要在溫度尚未發(fā)生較大變化的秋季就提前做好菌種的馴化，以較長(zhǎng)的時(shí)間來抵消菌群組成變化帶來的影響。
同時(shí)，在冬季污水處理廠運(yùn)行時(shí)，要控制好運(yùn)行參數(shù)，以適應(yīng)環(huán)境變化的需要。
1、秋冬低溫會(huì)減弱硝化、反硝化作用
硝化細(xì)菌的可生存環(huán)境溫度在4-45℃之間，亞硝化菌的最適溫度為35℃，硝酸菌的最適溫度是35-42℃。
在最適溫度以下隨著溫度降低硝化細(xì)菌的活性也隨之下降，當(dāng)溫度下降10℃，硝化細(xì)菌最大比增殖速率和活性至少降低一半，12℃時(shí)反映速率下降50%，在5℃時(shí)停止硝化作用。反硝化的最適溫度在15-20℃之間，低于此溫度時(shí)反硝化菌的代謝能力降低到較低水平，反硝化反應(yīng)收到明顯抑制，當(dāng)溫度低于5℃時(shí)反硝化作用幾乎停止。
2、秋冬低溫會(huì)間接影響生物除磷效果
聚磷菌為耐冷菌，通常正常運(yùn)行時(shí)溫度降低對(duì)其影響應(yīng)該不大，但在實(shí)際運(yùn)行過程中效果會(huì)確有明顯下降。在低溫環(huán)境下對(duì)生物除磷的影響主要有3個(gè)方面：
溫度降低影響微生物的新陳代謝和生理活性，微生物增殖速度下降，從而影響聚磷菌的釋磷和吸磷的效果，導(dǎo)致系統(tǒng)的除磷功能下降 。
低溫情況下，聚糖菌成為了生化系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)菌群，聚磷菌的優(yōu)勢(shì)地位遭到破壞。
對(duì)于活性污泥和生物膜耦合的新型脫氮除磷工藝，在低溫條件下，總磷的去除率受有機(jī)負(fù)荷的影響比正常溫度更明顯。
3、秋冬低溫可能會(huì)引起污泥膨脹
當(dāng)氣溫較低時(shí)，污水中正常的活性菌群生長(zhǎng)受到抑制，繁殖緩慢。而其中適合低溫生長(zhǎng)的微絲菌屬微生物在適宜溫度下卻會(huì)大量繁殖生長(zhǎng)。
這些菌屬會(huì)在生長(zhǎng)過程中互相勾連、聚合成團(tuán)，從而形成較大的顆粒，產(chǎn)生大量的剩余污泥，如不及時(shí)排除，就會(huì)引起污水處理廠的污泥膨脹。
4、秋冬低溫降低了污泥沉降性能
秋冬氣溫降低后，活性污泥中微生物菌群的活性降低，其細(xì)胞表面胞外聚合物的分泌量減少，微生物之間的相互作用降低，難以結(jié)合形成團(tuán)狀聚合物。
這會(huì)導(dǎo)致活性污泥顆粒細(xì)碎，不易形成大顆粒絮狀物，從而使得污泥顆粒的沉降性能下降，降低了泥水分離的效果，導(dǎo)致出水中常有細(xì)小懸浮顆粒出現(xiàn)，影響了出水效果。
低溫會(huì)嚴(yán)重影響微生物的代謝，導(dǎo)致污泥活性下降。主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面：在低溫情況下活性污泥中的微生物表面蛋白質(zhì)的活性降低，其表面的原生質(zhì)膜流動(dòng)性下降，從而不利于微生物進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸。
較低的溫度也抑制了微生物體內(nèi)酶的活性，阻礙了微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用，使微生物不能正常進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)吸收，從而抑制了微生物的生長(zhǎng)，使活性污泥中微生物菌群數(shù)量下降，活性大為降低。
脫氮除磷過程中硝化菌、聚磷菌等微生物的活性也會(huì)受到溫度的影響，生長(zhǎng)速率降低，導(dǎo)致污泥齡增長(zhǎng)，從而出現(xiàn)這些活性微生物流失的現(xiàn)象。
6、秋冬低溫會(huì)影響微生物所需養(yǎng)料溶解度低溫通常會(huì)使有機(jī)物在水中的溶解度下降，然而不同有機(jī)物在水中的溶解度不同，其溶解度受到溫度變化而變化的趨勢(shì)也不盡相同。
較低的水溫使得活性污泥中各種微生物生長(zhǎng)所需的養(yǎng)料溶解度發(fā)生變化- 可能會(huì)使不同營(yíng)養(yǎng)組分之間的比例發(fā)生變化，可能偏離了微生物生長(zhǎng)所需的最佳比例，不利于微生物的代謝過程；
- 較低的水溫整體降低了水中微生物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)來源的含量，相比水溫較高的情況下，可能需要投加更多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)才能保證活性污泥中微生物的正常生長(zhǎng)，增加了污水處理廠的運(yùn)營(yíng)成本；
- 大量本應(yīng)作為能量來源的有機(jī)物不能溶解于水中被微生物利用，也可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生大量污泥，影響活性污泥的濃度。
1、盡早人為干預(yù)，提高微生物對(duì)低溫適應(yīng)性一般來說，微生物會(huì)在生長(zhǎng)代謝的過程中逐漸適應(yīng)周圍環(huán)境的溫度，但這一適應(yīng)過程通常需要耗費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間。
上文提到，目前多數(shù)城市季節(jié)過渡不明顯，秋冬來臨常常伴隨環(huán)境溫度都突然降低。這種情況下，微生物很難在短期內(nèi)輕易適應(yīng)，需要人為來補(bǔ)充更適應(yīng)環(huán)境的微生物。因此，污水廠應(yīng)總結(jié)往年氣溫變化規(guī)律，據(jù)此提前做好相應(yīng)預(yù)案，在秋季氣溫剛開始下降時(shí)，緩慢的進(jìn)行活性污泥的置換，穩(wěn)步提高微生物對(duì)低溫天氣的適應(yīng)性。值得一提的是，該操作最好能在秋末冬初完成置換，逐漸提升污泥濃度，直至達(dá)到冬季運(yùn)行工況下的活性污泥濃度，以保證生化處理工藝的穩(wěn)定運(yùn)行。
2、關(guān)注污水營(yíng)養(yǎng)組分含量，調(diào)整有機(jī)組分比例
活性污泥中微生物的活性受環(huán)境溫度影響極大，低溫時(shí)微生物的正常生長(zhǎng)會(huì)受到極大抑制。
為了保持低溫條件下微生物的生長(zhǎng)增殖、新陳代謝，需要污水處理廠密切關(guān)注污水中各營(yíng)養(yǎng)組分的含量，并根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整有機(jī)組分的比例。比如，污水處理廠可通過補(bǔ)充碳源或者調(diào)整碳源、氮源等營(yíng)養(yǎng)組分比例。這樣做可以為微生物的生長(zhǎng)提供充足的養(yǎng)分和合適的營(yíng)養(yǎng)，以保障微生物的正常生長(zhǎng)，從而使活性污泥在秋冬季低溫條件下，依然保持足夠的活力，維持污水處理廠的有效運(yùn)行。
3、保證污泥穩(wěn)定排放，控制污泥泥齡
有經(jīng)驗(yàn)的運(yùn)維人員肯定知道，秋冬季節(jié)活性污泥中的微生物活性較低，因此大多會(huì)選擇提高污泥濃度來保持活性。
但這種做法常常伴有一些風(fēng)險(xiǎn)。穩(wěn)定運(yùn)行的活性污泥內(nèi)蘊(yùn)含有大量微生物，如果短時(shí)間內(nèi)通過不脫泥或者少脫泥來實(shí)現(xiàn)污泥濃度的提升，會(huì)使微生物生長(zhǎng)時(shí)間過長(zhǎng)，從而會(huì)引起污泥過度老化，最終導(dǎo)致產(chǎn)生生物泡沫或者污泥膨脹。
因此，無論是任何工況調(diào)整，都必須保證剩余污泥的穩(wěn)定排放。污水處理廠應(yīng)該在保證污泥穩(wěn)定排放的前提下，采用一些較為緩和的措施來控制污泥泥齡，這需要一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間的工藝調(diào)整過程。來源：
[1] 吳成強(qiáng)，楊金翠，楊敏，等. 運(yùn)行溫度對(duì)活性污泥特性的影響[J]. 中國(guó)給水排水，2003, 19(09): 5-7.
[2] 馮振濤. 秋冬季節(jié)污水處理廠活性污泥運(yùn)行問題及對(duì)策[J].
[3] 霍唐燃，潘玨君，劉思彤. 基于代謝組的厭氧氨氧化菌群對(duì)溫度的響應(yīng)機(jī)制[J]. 微生物學(xué)通報(bào)，2019, 46(08): 1936-1945.
編輯 | 匡宋堯