低温低碳氮比城市污水处理的研究进展_马秀兰

科技信息SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION2010年第35期●科0前言水是人类维系生命的基本物质，是工农业生产和城市发展不可缺少的重要资源。随着人民生活水平的提高，饮食结构的改变，城市生活污水的水质成分有了很大的变化，含氮量增加，出现了低C/N（质量比）的情况[1-2]。采用传统的硝化/反硝化工艺处理低碳氮比城市污水时，因碳源不足脱氮效率更低，使出水总氮含量严重超过排放标准，这种污水排放到自然水体后，使水中藻类等浮游生物大量生长繁殖，破坏水体生态平衡[3-4]。与常温的污水处理相比，低温、低碳氮比污水的处理更具有复杂性和特殊性。因此，本文就国内外学者对低温、低碳氮比污水处理进行了综述，并对其发展作了探讨。1低温城市污水处理概况在我国华北、东北、西北地区，一年中的大部分时间处于低温环境，冰冻期长达3～6个月，排水温度一般在10℃左右[5]。在活性污泥法处理污水中，为保证微生物的正常生长，最佳水温为20～35℃，水温15℃即属于低温，此时污泥活性降低[6]。1.1低温对有机污染物降解的影响在我国，活性污泥法是污水处理，特别是城市污水处理中应用最为广泛的技术之一。参与污水生物处理的微生物，绝大多数都属于嗜温菌，如动胶菌属（Zoogloea）、丛单毛胞菌属（Comampnas）、产碱杆菌属（Alcaligenes）、假单孢杆菌（Pseudomonas）、微球菌属（Micococcus）、黄杆菌属（Flavobacterium）、球衣细菌（Sphaerotilus）、大肠杆菌（E.coli）、产气杆菌属（Aerobacter）、酵母菌属（Yeast）等[7]。构成活性污泥的微生物种群相对稳定，微生物的全部生长过程取决于化学反应，当营养条件、温度、供氧、pH等环境条件发生改变，就会导致优势菌改变，从而影响生物净化过程，在这些因素中温度起关键性的作用。温度的改变对活性污泥的吸附性能、沉降性能、微生物生长发育等有显著的影响[8]。温度的降低，污水中有机污染物（COD）的去除率有所下降，这主要是由于参加生物化学反应的酶活性降低。罗固源、曹积宏等研究的升流式螺旋反应器(SUFR)系统和二段法污水处理工艺对温度在(8～20℃)的运行期间，COD的去除率均达到了85%以上[9]。这说明在低温条件下，有机污染物降解速度可能较慢，如果条件合适，也会达到较理想的降解率。1.2低温对硝化反硝化作用的影响城市污水厂通常采用A2/O、A/O、SBR等工艺完成污水硝化/反硝化反应，以达到污水脱氮的目的。在脱氮过程中，硝化细菌对环境条件的变化非常敏感，在5～30℃硝化细菌的活性受温度影响很大，一般情况随温度的升高，其反硝化速率增大。当温度降到5℃以下时，硝化作用基本停止[10-11]。温度对反硝化的影响也很大，反硝化菌的最适宜温度为30℃，当温度低于5℃时，反硝化作用停止。Welander和Mattiasson研究低温对悬浮载体生物膜反硝化工艺影响时，发现温度对反硝化速率的影响并不大，3℃的反硝化速率约为15℃反硝化速率的55%[12-13]。2低碳氮比污水的研究现状经济的发展，生活水平的提高，生活用水量加大，低C/N比城市污水日益增多，对于低C/N比城市污水，按原有设计水质运行的二级污水处理厂大多数不能达标排放，使污水厂资源和资金浪费较大。低C/N比城市污水处理技术正在逐渐成为研究热点。金春姬等[14]探讨了将现有活性污泥工艺改造成间歇曝气生物脱氮工艺处理低C/N比污水。张华等[15]以长沙市第二污水净化厂为例，针对低C/N比城市污水，将污水处理的主体构筑物由低负荷传统氧化沟改进为高负荷卡鲁塞尔式氧化沟，取得了较好的处理效果。生物膜法在处理中小规模低C/N比城市污水时，具有良好的处理效果，比活性污泥法具有更大的优越性。但是，生物膜法污水处理工艺一般都存在生物填料易堵塞的问题。广东省番禺市的低浓度污水处理就是采用淹没式生物膜工艺，运行效果良好，且无剩余污泥产生[16]。李军等基于流离、多相生物反应原理开发了耦合生物反应器处理低C/N比污水的研究，并向生物反应器中投加粉末活性碳（PAC），从而形成以PAC作为载体的膜生物反应器处理低碳氮比生活污水[17]。稳定塘处理也应用到低C/N比城市污水的处理。湖南湘湖渔场日处理8万吨的低C/N比污水、东胶州日处理3万吨低C/N比污水均是采用稳定塘作为主体构筑物[18]。随着对厌氧生物处理技术理论研究的不断深入，厌氧生物处理技术也逐渐应用到低C/N比城市污水的处理。季民等采用厌氧污泥床处理低C/N比城市污水；罗湘南等[19]采用絮凝沉淀-接触氧化-UASB工艺处理低C/N比城市污水，系统耐冲击负荷能力强，但工艺流程相对复杂，并且需要投加药剂。3结语低温低碳氮比污水的处理技术的研究已经成为研究热点。在低温条件