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污水温度对活性污泥法工艺有何影响
来源:广州超禹膜分离技术有限公司     发布时间:2020-08-19 09:10     
       某煤化能源公司污水站采用 QWSTN 法处理甲醇装置工业污水,某化肥公司采用 SBR 法处理合成氨工业污水, 二者均属于活性污泥法处理工业污水。利用活性污泥法处理工业污水和生活污水的过程中,一般所处理的污染因子主要包括 C、N 和 P 等三大类,以实现污水达标排放。这2 家煤化工企业均执行 DB 61 /224—2011 《黄河流域( 陕西段) 污水综合排放标准》中第二类污染物最高允许排放浓度的一级标准,即COD 含量不大于50 mg / L,氨氮含量不大于12 mg / L。
 
  活性污泥的最佳生存环境温度为 25~35 ℃,最高耐受温度为40 ℃。某化肥公司确定的 SBR 池污水温度控制指标为不大于 40 ℃, 陕煤化公司未将厌氧池、好氧池和缺氧池的污水温度纳入厂控或车间级控制指标范畴。
 
1、污水温度的影响:
       在活性污泥法处理污水的过程中,污水温度是最容易控制的工艺指标之一,也是影响污水处理效果最直接的因素之一。无论污水温度过高或过低,均会对活性污泥法污水处理工艺产生较大影响,主要表现在影响活性污泥的絮凝效果、原生动物种群、污泥沉降性等方面,最终导致污泥活性变差,降解效率变低,处理水质变得混浊,污染物指标不易达标。若污水温度长期失控,即水温长期过高或过低,其负面影响则表现为污水处理能力提升困难,无法保持高负荷运行状态,难以实现达产达标。
  
1.1、水温高的影响:
       在活性污泥法工艺运行中,水温适当控制得稍高一点,如控制在30~35 ℃,有利于增加生化反应速度, 加快活性污泥的新陈代谢,增强污泥活性,提高其降解污染物的能力,所处理的污水容易实现达标排放。
       污水温度越高,污水中溶解氧含量就越低,会造成活性污泥供氧不足,而出现缺氧现象;尤其是在好氧反应过程中,活性污泥容易解体而上浮。当污水温度达到38~40 ℃时,活性污泥看似活性增大,生命力旺盛, 而实质上其降解能力下降,处理效果变差,澄清后的污水会夹带絮体和出现混浊现象,出水质量不易达标。
       在所有活性污泥工艺中,只要不是经过专门培养的耐高温活性污泥,将无法承受高温水的煮烫, 而使污泥活性受到抑制, 甚至被活活烫死,从而造成生化反应池出水氨氮含量和COD 严重超标,甚至导致污水站处于瘫痪状态。当污水温度达到40 ℃以上时, 最明显的现象就是生化反应池的水面上,尤其是在生化池的角边区域,会漂浮一层黑灰色的泡沫,这就是典型的活性污泥死亡现象。此时,盾纤虫会消失,小口钟虫也会失踪甚至死亡。生化池中泡沫面积越大,厚度越高,则说明活性污泥死亡的越多,污染因子超标越严重。当然,也有耐受污水温度高达 60 ℃以上的活性污泥,这属于不同的细菌种类,必须经过专门培菌和驯化而成。
       2014 年4 月, 某化肥公司合成氨污水站6 个SBR 池出口氨氮含量均出现超标现象,最高达到37 mg / L,是排放标准的 3 倍多。经排查,主要是气化装置仅运行1 台废水冷却器,另1 台正在清理之中,无法保证所有送出的气化污水得到有效冷却,从而导致进入污水站的气化污水温度严重超标,达到45 ℃以上。
       2014 年7 月,同样是某化肥公司合成氨污水站,因夏季各路污水温度普遍偏高,使得 SBR 池污水温度高达 38 ℃,而造成污水站出水氨氮超标,最高达到 19 mg / L。尽管超标不太严重,但属于超标时间较长的一次[2]。
       2017 年8 月,某煤化公司甲醇污水站也遇到过类似情况,因气化装置只有1 台灰水冷却器运行,另1 台正在清理,加之正值夏季高温期,空气鼓风机出口风管表面温度高达50 ℃以上,好氧池污水温度达到38 ℃,污水站高效澄清池出水COD含量达到65 mg / L,超出排放标准15 mg / L。

1.2、水温低的影响:
       污水温度越高,对活性污泥法污水处理工艺的影响越大,但并非污水温度越低越好。当污水温度较低时,分子之间活动频率减弱,活性污泥絮凝受到限制。特别在污水中颗粒物杂质不多的情况下, 絮凝效率明显下降, 絮体变得细小,间隙水变得混浊。20 ℃以下时开始出现此类现象,污水温度越低时显微镜下观察越明显。
       污水温度过低时,活性污泥的沉降性会减弱,沉降速率会减慢, 污泥沉降和泥水分离的时间会延长。检测污泥沉降比时, 上清液不太清澈; 沉淀池和二沉池上容易观察到活性污泥集团上扬现象,细小的絮体颗粒随污水流出溢流堰口,从而影响处理后的污水质量。
       当污水温度低于10 ℃时,活性污泥的絮凝效果变差,其中原生动物种群也开始出现变化,最明显的现象就是原后生动物数量减少,部分种群消失,如盾纤虫和小口钟虫会明显减少;污泥活动受限,活性减弱,降解污染因子的能力下降,容易造成水质混浊,氨氮含量和COD 超标。
       2016 年 2 月中旬,某煤化公司甲醇装置全线停车后, 因生产废水少,水温低,加之当地最低气温在-15 ℃以下,故污水站处于低负荷运行状态,处理后的污水时有超标现象。

2、影响水温的因素:
2.1、气温变化:
       若污水处理站进水温度一定,则气温变化对污水温度即生化反应温度的影响较大。夏季高温天气和冬季极寒天气时,污水温度会随之大幅升高或降低。当正常进水温度为25 ℃时,夏季最高气温达到40 ℃,污水温度会很容易升至30 ℃以上;冬季最低气温降至-20 ℃时,污水温度会降至15 ℃以下。尤其是地处南方或北方的污水处理站,水温的变化幅度会更大,要么升得更高,要么降得更低,这样均会对活性污泥造成严重影响,而无法保证污水站的正常运行。
 
2.2 进水温度:
       正常情况下,污水站进水温度基本上是稳定的;特殊条件下,煤化工企业的污水温度也会发生大幅变化。大检修期间,污水温度、流量和污染物浓度处于“三低”状态,污水温度会降至20 ℃以下,而不利于污水站的正常运行。
       个别情况下,污水温度会突然大幅升高。譬如,当气化装置灰水冷却器出现堵塞或故障时,气化灰水温度会达到 55~65 ℃;未经降温处理的大型燃煤锅炉连排、定排污水,主生产装置余热回收工序的连排扩容器大量排污,其温度均在 80 ℃以上;还有锅炉捞渣水,其温度也在70 ℃以上,这些事故污水均会直接进入污水管网,最终排入污水站。这三路水的共同特点是温度高,而其中的氨氮含量和COD 低,可纳入清净废水的范畴, 应进入中水装置进行回用处理, 而不必进入污水站进行生化处理。否则,会造成污水站生化池反应温度升高,达到 40 ℃以上,从而危及活性污泥的生命安全,严重影响污水站的安全平稳运行。
 
2.3、曝气温度:
       在活性污泥法污水处理工艺中,曝气风机的主要作用是为生化好氧工序提供足够的溶解氧量。在此过程中,因曝气风机绝大多数属于多级离心式鼓风机,加压曝气时会使空气温度升高。譬如,夏季高温天气时,曝气风机蜗壳及其出口风管温度高达 95~105 ℃;冬季极寒天气时,风机蜗壳和风管温度也达到 75~85 ℃。这些热空气进入好氧池后,同样会引起污水反应温度升高。因此,曝气温度高是污水温度整体升高的一个主要原因, 也是容易被忽视的原因之一。
 
3、优化措施与效果:
       尽管不同的煤化工生产装置、不同的污水处理站、不同的活性污泥法处理工艺,其污水温度的控制范围不尽相同, 但是优化污水温度的目标是相同的。即在某一温度控制范围内,活性污泥法工艺运行平稳,污水处理效率高、效果好。
       活性污泥的最高耐受温度为40 ℃,其最佳生存温度为25~35 ℃。污水温度高于 38 ℃时,活性污泥会出现不良反应,容易出现污染物浓度超标现象;低于 20 ℃时,会降低反应速度;10 ℃以下时,污泥活性减弱,易造成污水水质超标。结合陕煤化公司甲醇装置和某化肥公司合成氨装置2 个污水站的运行实际,认为活性污泥工艺中污水的适宜温度为 32~36 ℃。
 
3.1、优化措施:
       1) 在污水处理站安装蒸汽加热设施,当大检修期间或冬季污水温度偏低时,可向调节池、均质池加入低压蒸汽,以便加热升温。
       2) 在气化装置设置换热面积足够的灰水冷却器,最好是有开有备,以保证灰水冷却器堵塞清理时,气化灰水温度处于可控状态。
       3) 加强生产过程的运行管理,避免锅炉除氧器和灰水除氧器等设备容器溢流,杜绝锅炉给水、气化灰水、 工艺冷凝液等高温水无故进入污水管网,而造成污水站生化池污水温度升高。
       4) 事故排放高温水时,若必须进入污水站进行处理时,应就近连接消防水栓,在调节池内大量添加消防水(10 ℃、1.0 MPa)进行降温。在生产实践中,这是最有效、最可行的降温措施,某化肥公司合成氨污水站经常采取此措施。
       5) 针对高、中压锅炉连排、定排和扩容器所排污水,应采取清污分流、污污分流和雨污分流措施,进一步细化分流方案,确保此清净高温废水不再进入污水站,而按设计进入中水回用站处理后再次回收利用。
       6) 锅炉捞渣水温度高,尽管其污染物浓度较低,但灰分含量较高, 无论进入中水站,还是送入污水站,均应先收集在一个地下槽内,经过自然沉降和冷却后,再进行处理。
       7) 当锅炉捞渣水必须进入污水站进行处理时,若自然降温效果不佳,则应从源头上大量使用冷水, 如一次水、循环水等。某化肥公司使用脱盐水站的浓水作为捞渣水补充水, 从而起到了废水回用和降温作用。
       8) 夏季高温天气时,打开所有高于 40 ℃的污水井盖进行自然降温,可降低水温 2~3 ℃;采取临时架设轴流风机进行通风或制作喷淋设施进行喷淋,以降低曝气风机蜗壳或风管外表温度,可降温10 ℃以上; 所有管廊上的污水管道应采取防腐保温措施,既能防曝晒,又能防冬季冻结; 也可将高温水喷洒在道路上,以达到抑尘、降温和分流高温水的目的, 这些均是污水站较为有效的安全度夏措施。
       9) 开大风机出口风门,增大曝气风量,提高曝气风压,以保证气温高时生化池和好氧池溶解氧量充足。特殊情况下, 可多开 1 台风机, 以提高风量和风压。也不可曝气过量,而造成负面影响。

3.2、优化效果:
       某煤化公司和某化肥公司采取优化措施调整污水温度之后,基本上再未因污水温度过高或过低而影响活性污泥法工艺的正常运行,2 个污水站生化池的污水温度保持在 34~36 ℃,即使偶有超标,也会在最短时间内调整在此范围之内,为污水站实现常态化达标排放和安、稳、长、满、优运行创造了良好条件。
 
4、结束语:
       在活性污泥法污水处理工艺中,生化池污水温度是最容易调节和控制的参数,也最容易被忽视。一旦污水温度过高或过低,均会对活性污泥和污水处理造成不良影响,严重时会引起出水混浊,水质指标氨氮含量和 COD 超标,甚至导致活性污泥大量死亡,污水站处于瘫痪状态。因此,应优化污水温度,强化源头管控, 细化过程调整, 深化工艺管理,确保活性污泥新陈代谢良好,污水站处于长周期、安全平稳运行状态。