2025-12-19
Низкие температуры часто создают серьезные проблемы для очистных сооружений сточных вод, особенно влияя на рост активного ила и эффективность удаления азота и фосфора.
В определенном температурном диапазоне при каждом снижении температуры поступающей воды на 10 °C микробная активность уменьшается вдвое. Когда температура воды падает ниже 4 °C, микроорганизмы практически прекращают свою жизнедеятельность, что приводит к снижению или даже полному исчезновению эффективности очистки сточных вод. Поэтому для смягчения негативных последствий низких температур необходимо заранее контролировать рабочие параметры до того, как произойдут значительные изменения температуры воды, чтобы адаптироваться к изменениям окружающей среды.
I.Каково влияние низких температур на очистные сооружения сточных вод?
01 Низкие температуры ослабляют процессы нитрификации и денитрификации.
Оптимальная температура для выживания нитрифицирующих бактерий составляет от 4 до 45℃, оптимальная температура для нитритокисляющих бактерий — 35℃, а оптимальная температура для нитратокисляющих бактерий — 35-42℃.
При температурах ниже оптимального значения активность нитрифицирующих бактерий снижается по мере понижения температуры. При снижении температуры на 10°C максимальная удельная скорость размножения и активность нитрифицирующих бактерий уменьшаются как минимум вдвое. При 12°C скорость реакции снижается на 50%, а при 5°C нитрификация прекращается.
Оптимальная температура для денитрификации составляет 15-20℃. Ниже этой температуры метаболическая активность денитрифицирующих бактерий снижается до низкого уровня, и реакция денитрификации значительно подавляется. При температуре ниже 5℃ денитрификация практически прекращается.
02 Низкие температуры могут косвенно влиять на эффективность биологического удаления фосфора.
Полифосфат-накапливающие бактерии являются холодоустойчивыми, и обычно снижение температуры не должно оказывать на них существенного влияния в процессе нормальной работы. Однако их эффективность значительно снижается в ходе фактической эксплуатации.
Влияние низких температур на биологическое удаление фосфора в основном тройственно: более низкая температура влияет на метаболизм и физиологическую активность микроорганизмов, снижает скорость размножения микроорганизмов, тем самым влияя на высвобождение и поглощение фосфора полифосфат-накапливающими бактериями, что приводит к снижению эффективности удаления фосфора системой.
При микроскопическом исследовании при низких температурах было обнаружено, что полифосфат-аккумулирующие бактерии (ПАБ) стали доминирующей микробной группой в биохимической системе, тем самым нарушив доминирующее положение полифосфат-адренорецепторов (ПАА). В новых процессах удаления азота и фосфора, сочетающих активный ил и биопленку, общая скорость удаления фосфора значительно сильнее зависит от органической нагрузки при низких температурах, чем при нормальных температурах.
03 Низкие температуры могут привести к вспучиванию осадка.
При низких температурах рост нормальных активных бактерий в сточных водах подавляется, и их размножение замедляется. Однако микроорганизмы рода Microfilariae, приспособленные к низкотемпературному росту, при подходящих температурах размножаются и растут в больших количествах.
В процессе роста эти бактерии могут образовывать взаимосвязи и агрегаты, формируя более крупные частицы и генерируя большое количество избыточного осадка. Если его не удалить вовремя, это может привести к вспучиванию осадка на очистных сооружениях.
04 Низкая температура снижает эффективность осаждения осадка
При понижении температуры снижается активность микробных сообществ в активном иле, уменьшается секреция внеклеточных полимеров на поверхности их клеток, снижается взаимодействие между микроорганизмами, и им становится трудно объединяться и образовывать агрегаты.
В результате образуются мелкодисперсные частицы активного ила, которые с меньшей вероятностью образуют крупные хлопья, что снижает способность ила к осаждению, уменьшает эффективность разделения ила и воды и приводит к частому появлению мелких взвешенных частиц в сточных водах, влияя на их качество.
05 Низкая температура снижает активность осадка
Низкие температуры оказывают существенное влияние на микробный метаболизм, приводя к снижению активности ила. Это проявляется главным образом в трех аспектах: при низких температурах снижается активность поверхностных белков микроорганизмов в активном иле, а также уменьшается текучесть их протоплазматической мембраны, что затрудняет транспорт питательных веществ микроорганизмами.
Активный ил под микроскопом
Низкие температуры также подавляют активность ферментов в микроорганизмах, препятствуя усвоению питательных веществ и предотвращая их нормальное всасывание. Это замедляет рост микроорганизмов, что приводит к снижению их численности и активности в активном иле. На активность нитрифицирующих бактерий и полифосфат-накопительных бактерий при удалении азота и фосфора также влияет температура, что приводит к замедлению темпов роста и увеличению возраста ила, в конечном итоге — к потере этих активных микроорганизмов.
06 Низкие температуры могут влиять на растворимость питательных веществ, необходимых микроорганизмам.
Низкие температуры обычно снижают растворимость органических веществ в воде. Однако разные органические вещества имеют разную растворимость в воде, и тенденции изменения их растворимости в зависимости от температуры не совсем одинаковы.
Снижение температуры воды может изменить растворимость питательных веществ, необходимых для роста различных микроорганизмов в активном иле, потенциально изменяя соотношение между различными компонентами питательных веществ и отклоняясь от оптимального соотношения для роста микроорганизмов, что пагубно сказывается на метаболических процессах микроорганизмов.
Микроорганизмы под микроскопом
Снижение температуры воды уменьшает общее содержание питательных веществ, необходимых для роста микроорганизмов в воде. По сравнению с более высокими температурами воды, может потребоваться добавление большего количества питательных веществ для обеспечения нормального роста микроорганизмов в активном иле, что увеличивает эксплуатационные расходы очистных сооружений. Кроме того, большое количество органических веществ, которые должны использоваться в качестве источника энергии, не может раствориться в воде и быть усвоено микроорганизмами, что также может привести к образованию большого количества осадка и повлиять на концентрацию активного ила.
II.Низкие температуры могут вызывать вспучивание осадка.
01 Раннее вмешательство человека для повышения адаптивности микроорганизмов к низким температурам.
Как правило, микроорганизмы постепенно адаптируются к температуре окружающей среды в процессе своего роста и метаболизма, но этот процесс адаптации обычно занимает много времени.
В настоящее время в большинстве городов отсутствуют четкие сезонные переходы, и наступление осени и зимы часто сопровождается резким падением температуры окружающей среды. В таких условиях микроорганизмам трудно быстро адаптироваться в краткосрочной перспективе, и необходимо искусственно пополнять их микроорганизмами, более приспособленными к окружающей среде.
Поэтому очистные сооружения должны проанализировать закономерности изменения температуры за предыдущие годы и заранее разработать соответствующие планы действий в чрезвычайных ситуациях. Когда осенью температура только начинает падать, следует постепенно заменять активный ил, чтобы постепенно повышать адаптивность микроорганизмов к низким температурам.
02 Обратите внимание на содержание питательных веществ в сточных водах и скорректируйте пропорцию органических компонентов.
Активность микроорганизмов в активном иле в значительной степени зависит от температуры окружающей среды; при низких температурах их нормальный рост существенно подавляется. Для поддержания роста, размножения и метаболизма микроорганизмов в условиях низких температур очистным сооружениям необходимо тщательно контролировать содержание различных питательных веществ в сточных водах и соответствующим образом корректировать соотношение органических компонентов в зависимости от фактических условий. Например, очистные сооружения могут добавлять источники углерода или корректировать соотношение источников углерода и азота. Это обеспечивает достаточное количество питательных веществ и подходящее питание для роста микроорганизмов, гарантируя их нормальное развитие и позволяя активному илу сохранять достаточную жизнеспособность даже при низких температурах осени и зимы, тем самым поддерживая эффективную работу очистных сооружений.
03 Обеспечьте стабильный сброс осадка и контролируйте его возраст.
Опытные специалисты по техническому обслуживанию знают, что активность микроорганизмов в активном иле снижается осенью и зимой, поэтому они обычно выбирают увеличение концентрации ила для поддержания его активности.
Осадок после сброса
Однако такой подход часто сопряжен с определенными рисками. Стабильный активный ил содержит большое количество микроорганизмов. Если концентрация ила увеличивается за короткий период времени за счет отсутствия его удаления или удаления небольшого количества ила или его полного отсутствия, у микроорганизмов будет слишком много времени для роста, что приведет к чрезмерному старению ила и, в конечном итоге, к образованию биологической пены или вспучиванию ила.
Поэтому, независимо от каких-либо корректировок условий эксплуатации, крайне важно обеспечить стабильный сброс избыточного осадка. Очистные сооружения должны применять относительно щадящие меры для контроля возраста осадка, обеспечивая при этом стабильный сброс осадка, что требует относительно длительного процесса корректировки технологического процесса.
