北方地区冬季低温会影响污水处理厂生化系统的稳定性，严重时可能造成污泥膨胀。针对不同SVI范围的工况，本期“水务一线”案例提出原水超越初沉池增加活性污泥无机物比例、生物池内投加硅藻土增加活性污泥的无机物质成分。通过冬季应急期间利用中水系统的斜管沉淀池作为二沉池，以降低现有新系统的二沉池负荷的方案，实践可以为北方污水处理厂运行提供应急方案的参考。
冬季污泥膨胀是采用活性污泥法的城市污水处理厂运行常见问题，而低温是引起冬季污泥膨胀的主要外部诱因。在低温条件下，随着反应温度的降低，活性污泥代谢能力变差，胞外聚合物积累，是导致活性污泥沉降性能变差的直接原因。当活性污泥发生膨胀时，污泥混合液在进入二沉池后泥位持续升高，若不加控制会引起大量活性污泥流出出水堰，最终导致活性污泥流失和出水超标。
本文针对西北L市污水处理厂每年冬季发生污泥膨胀的因素进行分析，介绍了采取结合中水系统进行技改以期降低二沉池的表面负荷来保障系统的稳定运行，为类似污水处理厂运营技改提供参考。
1污水处理厂基本情况
西北L市Y污水处理厂(以下简称Y厂)设计规模为26万m3/d，工艺流程如图1所示。一期工程(10万m3/d)和二期工程(16万m3/d)均采用AAO工艺，尾水排放执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级B标准。该污水处理厂收集处理L市生活污水和少量工业废水，设计进出水水质指标如表1所示。
现有建构筑物按照建设年代分为老系统和新系统。老系统二级处理部分主要有3格生物池和6座Φ30m二沉池。新系统二级处理部分主要有2格生物池和4座Φ50m二沉池。老系统二沉池处理规模为8万m3/d，新系统二沉池处理规模为18万m3/d。
图1污水处理厂工艺流程图
表1设计进出水水质指标
注：括号内为≤12℃时数值
2污水处理厂冬季运行存在的问题
2.1
日进水量波动大
Y厂2015年平均日进水量为17万～18万m3/d，日进水水量波动较大且规律性强，白天小时进水水量为9000～11500m3/h，夜间小时进水水量为4000～6000m3/h。Y厂2015年1月某典型日进水水量变化情况如图2所示。当日时变化系数按照最大时进水量/平均时进水量核算值为1.44，已超过原设计总变化系数1.3，对二沉池的稳定运行造成很大风险。
图2某典型日进水水量变化曲线
2.2
冬季运行污泥膨胀情况频发
图3冬季生物池活性污泥SVI和水温变化曲线
图4活性污泥镜检图(160倍)
冬季居高不下的SVI在一定程度上影响了活性污泥在二沉池中的泥水分离效果，尤其在2015年初，老系统暂未启用，新系统日均进水水量达到17万～18万m3/d，接近满负荷运行状态，新系统SVI平均值为250mL/g，最高达到300mL/g，导致新系统清水层高度严重不足。2015年1月某典型日新系统1#～4#二沉池清水层变化情况如表2所示。
表2某典型日二沉池清水层高度
3解决途径
针对冬季污泥膨胀问题，Y厂首先采用增加活性污泥无机物比例来提高其沉降性的方法。Y厂进水泥沙含量较大，因此，通过超越初沉池使原水直接进入生化池的方法增加活性污泥中无机物质成分比例，可以有效控制SVI在200mL/g以下的污泥膨胀。投加硅藻土的优点是操作方便、成本较低；缺点是投加量大，需要连续4～6d补充投加药剂，投加过量会增加污泥脱水系统负荷，尤其在冬季污泥脱水系统运行效率较差的情况下，Y厂污泥系统运行压力较大。随着Y厂服务区域内收集管网的不断完善，2016年年初预测2017年底水量将增至23万～24万m3/d，若为控制污泥SVI升高投加药剂，二沉池表面负荷和固体负荷将同步增加，污泥脱水系统压力陡增，Y厂冬季稳定运行存在着较大隐患。
3.1
利用中水工程的解决思路
2016年L市提出在Y厂内建设中水工程为热电厂供应工业冷却水，中水原水取自Y厂紫外消毒渠出水，处理后的水质达到GB18918—2002一级A标准。中水工程设计总规模为3万m3/d，其中一期建设1.15万m3/d，除外送水泵外，其余均按照远期规模进行建设。通过对Y厂近3年出水数据进行概率分析，只有SS和TP指标达不到一级A标准，中水处理工艺采用机械混凝+斜管沉淀池+精密过滤器工艺。斜管沉淀池通常应用于净水工艺或污水处理的深度处理工艺，在中小型工程中也可作为二沉池使用，因此，在冬季应急期间可利用中水系统的斜管沉淀池作为二沉池，以降低现有新系统的二沉池负荷。
针对中水系统的斜管沉淀池在冬季应急期间改造为二沉池，且不能影响中水系统正常运行，改造内容如下：（1）增加生物池混合液提升泵组；（2）增加外回流泵组；（3）更换斜管沉淀池刮泥机。
3.2
运行效果分析
2018年1月底中水系统开始调试，2月1日起开始应急使用，PAC投加量为100～150mg/L(10%Al2O3)，其水质指标如表3所示。
表3中水系统运行水质指标
在斜管沉淀池运行过程中发现了以下问题。
（2）4格沉淀池排泥管道采用并联同程方式接至储泥池，实际运行受安装误差、排泥阀等阻力影响，造成4格沉淀池排泥不均匀，运行泥位不同，导致处理效果有差别，通过调节排泥阀开度也很难均衡。建议今后同类工程4格沉淀池的排泥管道单独接至储泥池，消除4格排泥管路的互相影响。
4结论
利用中水系统在冬季应急期间作为污水处理厂的二沉池，通过对中水系统增加混合液提升泵和污泥外回流泵，并合理选用斜管沉淀池的刮泥机减少对污泥的扰动等技改措施实现系统的运行。同时，通过提高PAC的加药量和增加精密过滤器的反冲洗频率，确保了中水系统达到一级A标准。运行实践表明，在斜管沉淀池固体负荷小于150kg/(m2·d)时，斜管沉淀可在应急期间作为二沉池使用，对类似污水处理厂解决冬季二沉池稳定运行提供一定参考。
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作者简介
李鹏，男，硕士，主要从事污水处理厂设计管理及运营优化工作，E-mail：lipeng.mee@163.com。
本文发表在《净水技术》2021年第11期“‘清时捷’供排水企业运行及管理成果专栏”，有删减，扫描二维码可阅读全文。
李鹏，张强，夏海霞.利用中水系统解决二沉池冬季稳定运行的运营实践[J].净水技术,2021,40(11):158-163.
LIP,ZHANGQ,XIAHX.Operationpracticeinsolutionofsludgebulkingbyusingofreclaimedwatersysteminsecondarysedimentationtankinwinter[J].WaterPurificationTechnology,2021,40(11):158-163.
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作者：李鹏，张强，夏海霞
编辑：阮辰旼，黄如诗
排版：西贝校对：万梓薇
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