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冬季氨氮不達(dá)標(biāo)解決方案,非常實(shí)用!

生物脫氮對(duì)環(huán)境條件敏感,容易受溫度變化影響。絕大多數(shù)微生物正常生長(zhǎng)溫度為20~35℃,低溫會(huì)影響微生物細(xì)胞內(nèi)酶的活性,在一定溫度范圍內(nèi),溫度每降低10℃,微生物活性將降低1倍,從而降低了對(duì)污水的處理效果。工藝投入運(yùn)行后,由于四季的交替和所處的地理位置影響,若不加以人工調(diào)控,溫度很難保持適宜。而溫度調(diào)控則會(huì)耗費(fèi)大量的能源。

1. 低溫對(duì)硝化反硝化的影響

溫度是影響細(xì)菌生長(zhǎng)和代謝的重要環(huán)境條件。絕大多數(shù)微生物正常生長(zhǎng)溫度為20~35℃。溫度主要是通過(guò)影響微生物細(xì)胞內(nèi)某些酶的活性而影響微生物的生長(zhǎng)和代謝速率,進(jìn)而影響污泥產(chǎn)率、污染物的去除效率和速率;溫度還會(huì)影響污染物降解途徑、中間產(chǎn)物的形成以及各種物質(zhì)在溶液中的溶解度,以及有可能影響到產(chǎn)氣量和成分等。

低溫減弱了微生物體內(nèi)細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)性,進(jìn)而影響了物質(zhì)傳輸?shù)却x過(guò)程,并且普遍認(rèn)為低溫將會(huì)導(dǎo)致活性污泥的吸附性能和沉降性能下降,以及使微生物群落發(fā)生變化。低溫對(duì)微生物活性的控制,不同于高溫帶來(lái)的毀滅性影響,其控制作用通常是可恢復(fù)的。

①硝化細(xì)菌

生物硝化反應(yīng)可以在4~45℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。氨氧化細(xì)菌(AOB)適宜生長(zhǎng)溫度為25~30℃,亞硝酸氧化細(xì)菌(NOB)的適宜生長(zhǎng)溫度為25~30℃。

溫度不但影響硝化菌的生長(zhǎng),而且影響硝化菌的活性。有研究表明,硝化細(xì)菌適宜的生長(zhǎng)溫度為25~30℃,當(dāng)溫度小于15℃時(shí)硝化速率明顯下降,硝化細(xì)菌的活性也大幅度降低,當(dāng)溫度低于5℃時(shí),硝化細(xì)菌的生命活動(dòng)幾乎停止。大量的研究表明,硝化作用會(huì)受到溫度的嚴(yán)重影響,尤其是溫度沖擊的影響更加明顯。

由于冬季氣溫較低而未能實(shí)現(xiàn)硝化工藝穩(wěn)定運(yùn)行的案例較為常見(jiàn)。

溫度從12.5℃升至40℃,氨氧化速率增加,但當(dāng)溫度下降至6℃時(shí),硝化菌活性很低。

②反硝化細(xì)菌

反硝化細(xì)菌生長(zhǎng)的適宜溫度為25~35℃,而我國(guó)冬季氣溫通常低于20℃,低溫成為冬季微生物反硝化脫氮的限制性因素。目前關(guān)于反硝化細(xì)菌的研究主要集中于對(duì)硝酸鹽去除能力的提高,對(duì)低溫限制下低濃度硝酸鹽水體中反硝化作用的研究仍然較少。

有研究表明,反硝化速率呈現(xiàn)季節(jié)性變化。

在3℃下反應(yīng)器的反硝化速率僅為15℃下的55%。

2.冬季生物脫氮不達(dá)標(biāo)解決方案

①加熱

現(xiàn)行的解決辦法有限,在部分北方城市常用的措施有:

1.曝氣池、二沉池等池壁采用發(fā)泡保溫板保溫,外砌磚圍護(hù)(爐渣、膨脹珍珠巖等填充)結(jié)構(gòu),池頂加蓋等保溫措施;

2.鼓風(fēng)機(jī)一側(cè)設(shè)空氣預(yù)熱室,將冬季-10~-20℃的冷空氣預(yù)熱到5~8℃;空氣管道設(shè)置管廊,便于保溫處理等。

3.適當(dāng)加熱污泥,包括回流污泥;

4.用熱蒸汽給進(jìn)入曝氣池的污水加熱。

現(xiàn)行的這些辦法都將會(huì)增加污水處理的運(yùn)行成本。

②提高泥齡/MLSS

提高泥齡的表現(xiàn)是MLSS的提高,冬季微生物增殖緩慢,做為自養(yǎng)菌的硝化細(xì)菌增殖更為緩慢,提高泥齡可以使硝化細(xì)菌能保持在一定的范圍內(nèi)(顏胖子:目的是保證硝化細(xì)菌為優(yōu)勢(shì)菌種),并且適當(dāng)提高污泥濃度MLSS,在細(xì)菌代謝能力下降的前提下,可以使總量的污泥代謝能力能保持穩(wěn)定。

③生物固定化

經(jīng)固定化處理后,微生物的抗逆性能提高,能耐受外界環(huán)境的變化,從而保持了較高的活性。此外,微生物經(jīng)包埋固定后持留能力得以增強(qiáng),可望實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器的快速啟動(dòng)和高效穩(wěn)定運(yùn)行。

通過(guò)固定化可以削弱溫度變化對(duì)硝化作用的影響。技術(shù)員研究了固定化硝化菌在不同溫度下對(duì)氨氮的去除效能,采用聚乙烯醇-硼酸包埋法固定常溫富集培養(yǎng)的含耐冷菌的硝化污泥,用于處理常溫和低溫生活污水。結(jié)果表明,經(jīng)過(guò)固定化處理的硝化菌群即使在低溫條件下,也表現(xiàn)出了較高的硝化效率(>80%)。

也有學(xué)者開(kāi)展了固定化反硝化細(xì)菌脫氮的研究,結(jié)果表明,經(jīng)過(guò)固定化處理,提高了反硝化細(xì)菌對(duì)溫度的適應(yīng)性,固定化反硝化細(xì)菌對(duì)高濃度的銨離子和低溫的耐受性增加。

固定化是一種有效的技術(shù)手段,然而也會(huì)使微生物活性有所降低,且固定化后,傳質(zhì)阻力會(huì)增大,氧的傳質(zhì)阻礙尤為明顯,固定化更能在厭氧條件下發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。此外,其成本也有待技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)估。

④馴化

馴化就是人為的在某一特定環(huán)境條件長(zhǎng)期處理某一微生物群體,同時(shí)不斷將它們進(jìn)行移種傳代,以達(dá)到累積和選擇合適的自發(fā)突變體的一種古老育種方法。微生物的馴化是脫氮工藝運(yùn)用到低溫環(huán)境中的重要措施,使微生物體內(nèi)的酶和細(xì)胞膜的脂類(lèi)組成能夠適應(yīng)低溫環(huán)境,并能在低溫條件下發(fā)揮作用。

大量研究表明,通過(guò)適當(dāng)?shù)鸟Z化策略,經(jīng)歷一定的馴化時(shí)間,低溫脫氮工藝可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。

部分學(xué)者認(rèn)為,如果將AOB的運(yùn)行溫度從30℃直接降至5℃,會(huì)導(dǎo)致其失活。逐步降低運(yùn)行溫度,AOB可調(diào)整細(xì)胞膜中的脂肪酸類(lèi)型使其在低溫條件下不易凍結(jié)。

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