在我國，隨著城鎮化、工業化建設的飛速發展和農業集約化程度的不斷提高，人類活動引發的水環境問題日益突出，嚴重製約了社會經濟的發展，甚至危及到了人們的日常生活。然而，基於我國地域遼闊、省份地理分佈差異較大的國情，我國大部分地區有3-4個月甚至北方某些地區有長達6個多月的時間都處於溫度相對較低的氣候條件下，這也對低溫處理汙水提出了嚴峻而艱鉅的挑戰，因此，在冬季低溫情況下，如何保障汙水處理廠穩定運行已成為當下亟需解決的問題。
一、影響汙水處理廠冬季穩定運行的幾個因素
（一）溫度
在活性汙泥處理工藝中水溫是最重要的因素之一，在一定範圍內，隨著溫度的升高，微生物生化反應的速率加快，繁殖速率也隨之加快。然而，當溫度突升或突降並超過一定限度時，某些對溫度敏感的細胞的組成物會遭受不可逆轉的破壞，從而嚴重影響了汙水處理效率。
（二）溶解氧（DO）
好氧工藝要始終保持處理設備中有足夠的溶解氧含量，通常需要曝氣輔助設備，保持溶解氧大於2mg/L;而厭氧工藝中要嚴格控制溶解氧的含量，通常要控制溶解氧小於0.5mg/L。
（三）pH值
一般好氧微生物的最適宜pH在6.5-8.5之間，pH過小（<4.5）時，會引起活性汙泥膨脹;而對於厭氧硝化過程，pH值則是最重要的影響因素，這是因為起主要作用的產甲烷菌對pH值的變化非常敏感，其最適pH值範圍為6.8-7.2，在pH<6.5或pH>8.2時，產甲烷苗會受到嚴重抑制，從而進一步導致整個厭氧硝化過程的惡化。
（四）營養物質
一般好氧工藝和厭氧工藝，應分別按照BOD：N：P=100：5：1和COD：N：P=200：5：l投加N和P有時也需要添加某些其它無機營養元素（K、Mg、Ca、S、Na等）、微量元素（Fe、Cu、Mn、Mo、Si、Co、硼等）和有機微量物質（酵母浸出膏、生物素、維生素）等。
（五）有機負荷
好氧及厭氧工藝均需要保證一定的有機負荷，且厭氧工藝的要求更高，但當有機物過多時，也會對微生物生長產生不利影響。
（六）氧化還原電位
好氧微生物最適合氧化還原電位為+300-400mV，至少要求大於+100mV：厭氧微生物則要求氧化還原電位小於+100mV，對於嚴格厭氧微生物，則要求小於-100mV.甚至小於-300mV。
（七）有毒物質（抑制物質）
無論好氧還是厭氧工藝，都會受到某些有毒物質的影響。如重金屬、氰化物、H2S、鹵族元素及其化合物、酚、醇、醛等。
二、低溫情況下汙水處理廠運行現狀
（一）構築物不能正常工作
低溫導致汙水處理構築物（格柵、沉砂池、汙泥池等）出現冰凍、結冰及破裂等現象，中斷甚至損壞了汙水處理流程及設備，嚴重影響了正常的生產運行和出水水質。
（二）活性汙泥吸附作用和有機物降解率降低
活性汙泥是汙水處理廠中處理汙水的主要成分，低溫會使其吸附作用變差、有機物的降解率降低。低溫條件下（5oC以下），冷適應微生物所分泌的胞外聚合物變少以及酶催化作用的減少降低了生化反應速度，使得吸附在活性汙泥表面上的有機物，不能很快被降解，從而降低了活性汙泥的降解效率，同時，生化反應速度隨之降低也減慢了吸附在話性汙泥表面上的有機物被水解和攝入體內的速度，在一定程度上降低了被多糖類粘液層包覆的微生物表面的活性，並且未降解的有杌物在活性汙泥吸附表面上有所積累，也抑制了汙泥表面活性的恢復，從而降低了活性汙泥的吸附作用。
（三）汙泥膨脹
低溫時汙水處理活性汙泥容易發生膨脹，低溫條件下微絲菌屬的小胸蟲會大量繁殖，具有絲長、疏水特點，過度生長導致了寒冷地區汙泥膨脹。
（四）影響汙泥脫水
低溫下絲狀菌的大量出現導致了汙泥絮體疏鬆、密度減小，進一步導致汙泥比阻和沉降指數增大，除此之外，低溫活性汙泥的胞外分泌物中含有很多的粘性物質，也使汙泥的壓縮性降低，嚴重影響汙泥脫水。
（五）氮去除率降低
微生物脫氮主要經過氨化、硝化和反硝化三個過程，其中最為重要的硝化過程所起作用的微生物是氨化細菌和硝化細菌，它們對於溫度的要求較高，最適溫度為20-30oC，15oC時反應速率明顯下降，當溫度小於5oC時反應幾乎完全停止，因此，低溫由於導致硝化反應的中斷而阻斷了脫氮進程，使得出水的氮的去除率降低。
（六）懸浮顆粒物去除率降低
在低溫下，汙水的粘滯係數增大、懸浮顆粒物（SS）與汙泥的混合不充分、活性汙泥水解效率下降、被吸附的SS容易脫落等，都使得SS的去除率降低。
三、汙水處理廠冬季運行採取的措施
（一）改進運行設備與參數
研究表明降低汙泥負荷、延長汙泥齡、增加水力停留時間和採取池體升溫或保溫可以有效的提高低溫汙水處理效率。國內某汙水處理廠利用太陽能，採用水浮式採光保溫罩的做法，有效解決了冬季保持水溫的問題，在降低成本的同時保證出水質量。研究發現通過提高溶解氧濃度、延長汙泥泥齡、降低汙泥負荷以及控制溶解氧濃度、加大混合液迴流比、投加碳源可以分別強化低溫硝化和反硝化的效果，因此可以改善低溫對汙水脫氮的影響。
（二）物理化學強化措施
通過物理化學措施對低溫汙水進行預處理，也有助於提高汙水處理效率，如利用超聲波瞬間空化作用對難降解廢水進行預處理，使難降解的大分子物質降解為小分子的易於生化降解的物質，可以達到提高汙水可生化性的目的;通過投加化學藥品增強汙泥絮凝、抗降性能也可達到增大汙染物與活性微生物接觸面積與縮短處理所需時間的目的。
（三）生物強化措施
使用生物添加劑或生物增效劑是指通過運用自身的、外來的生物種類或經過選擇的微生物加速去除汙染物、強化生化處理效果的一種方法。向汙水處理工藝中投加聚氨酯泡沫、粉末話性炭、硅藻土以及鐵鹽等作為載體，可利於微生物附著生長並形成高技生物膜，利用懸浮生長的活性汙泥和附著生長的生物膜共同去除低溫汙水中汙染物，可以提高反應池中生物量，防止汙泥膨脹，改善泥水分離效果。
（四）處理工藝的選擇與改進
低溫條件下，處理工藝的選擇是工程建設成敗的關鍵，處理工藝是否合理直接關係到整個處理系統的處理效果、運行穩定性、建設投資和運行成本等。因此，必須結合實際情況，綜合考慮各方面因素，慎重選擇合適的處理工藝，以達到最佳的處理效果和經濟效益。
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