去了趟哈尔滨 北方的“冰雪”污水厂让我感到陌生......
继“小土豆公主”、“广西小砂糖橘”勇闯哈尔滨后，南方的水友们也开始按耐不住对东北的好奇心了——
北方的污水厂到底是怎么熬过半年低温期的？低温期是怎么控制氨氮、总氮的？都用了哪些防寒手段？......带着这些好奇，水圈老吴踏上了开往哈尔滨（黑龙江最大污水处理厂）的列车。
01、南方环保人：高寒地区试验平台，黑龙江最大污水厂值得一看
太平文昌污水处理厂位于哈尔滨主城区的东北隅，邻近阿什河入松花江口，是整个黑龙江省规模最大、处理能力最强、服务面积最广的一座污水处理厂，日污水处理量可达70万吨。
其厂内包括太平文昌污水处理厂和哈尔滨污泥处置厂两大项目，除了承担着哈尔滨市60%以上的生活污水减排任务，也肩负着江南主城区8家污水处理厂的污泥处理工作。
据工作人员介绍，目前太平文昌污水处理厂的主要工艺流程为A/O法+A2/O+曝气生物滤池+BBR工艺。而在此前，它进行过多次提标改造——
◎ 太平污水处理厂工程设计规模为32.5万吨/日，采用A/O脱氮工艺，出水达到二级标准，工程于2004年开工建设，2005年投产运行。文昌污水处理厂设计规模为32.5万吨/日，其中16万吨/日采用A/O脱氮工艺，另16.5万吨/日，采用BIOSTYR曝气生物滤池工艺，出水达到二级标准。
◎ 文昌、太平污水处理厂升级工程是将太平文昌污水处理厂的污水由二级标准提升为一级B标准，于2011年投产。主体采用A2/O工艺+深度处理转盘滤布滤池工艺，其中改良A2/O工艺设计规模20万吨/日，深度处理转盘滤布滤池工艺设计规模60万吨/日。
◎ 2019年，太平、文昌污水处理厂再次迎来提标改造。通过对原污水二级处理单元、深度处理单元进行改造并新建2座二沉池后，将出水标准由一级B标准提高到一级A标准。2020年4月正式进行商业运行。
在2018年“世界地球日”，老吴就曾与近百名热爱环保的市民一同参观过太平文昌污水处理厂。那一年，太平文昌污水处理厂被生态环境部、科学技术部联合评为了国家环保科普基地。
作为国家环保科普基地，太平文昌污水处理厂设有专门负责开展环保科普活动的部门，主要围绕建设研发中心、大数据信息中心、宣教中心和环保智能装备平台、高寒地区试验平台来进行，并配有几十名专职或兼职的环保科普人员。科普人员对高寒地区污水厂工艺运行的精彩讲解，成功地把我这个“南方小土豆”给吸引住了。
02、北方污水厂：冬季总氮去除效果不佳，A2/O调控得整点“花活”
如何保证低温下的出水指标达到标准，实现污水处理厂的稳定运行，是现阶段很多南方地区的环保人最为关注的问题之一。
在参观过程中，太平文昌污水处理厂的一位工作人员向老吴介绍说：“低温期A2/O工艺对有机物和磷的去除并未产生显著影响，说明温度并不是有机物和磷去除的限制因素；氨氮和总氮在低温期出水浓度不稳定，与其他时期相比，氮的去除效果有所下降。”
“通过分析全年不同季节下A2/O工艺氮素（氨氮和总氮）去除效果和进出水浓度，可以发现，与高温期相比（7~10月）相比，低温期内（1月、2月和12月）氨氮和总氮的去除效果均有所下降，且总氮的去除效果明显差于氨氮去除效果。说明温度是A2/O工艺氮去除的限制因素，低温影响系统的硝化—反硝化反应。
为了保证A2/O工艺的稳定运行并保证氨氮和总氮出水水质达标，低温期可以采取提高混合液回流比、污泥回流比和污泥龄等参数优化方法。具体参数调控如下：
◎ 污泥龄：通过排泥时间可以控制污泥龄，通过实践表明，污泥龄越长氨氮和总氮去除效果越好，因此低温期应适当提高污泥龄，将污泥龄控制在20d左右。
◎ 混合液内回流比：通过控制混合液内回流比可以对总氮去除效果进行调节，混合液内回流比越高总氮去除效果越好，但是考虑运行成本问题，应平衡脱氮效果和成本。低温期应适当提高混合液内回流比，将其控制在200%左右。
◎ 污泥回流比：通过控制污泥回流比可以对总氮去除效果进行调节，提高污泥回流比总氮去除效果具有显著提升，低温期应适当提高混合液内回流比，将其控制在75%左右。
值得一提的是，在哈尔滨和油城大庆之间，还有一座名为肇东的美丽城市。在参观太平文昌污水厂的过程中，老吴还结识了一位来自肇东污水处理厂的水友，他也向老吴分享了一些在低温期运行CAST工艺的参数调控经验，具体如下：
◎ 污泥浓度：污泥浓度是工艺低温期运行的关键因素，通过实践表明，污泥浓度越高总氮去除效果越好，但是污泥浓度过高会引起污泥的老化，因此，低温期应适当提高污泥浓度，将污泥浓度控制在4000~4500mg/L。
◎ DO：通过改变曝气时间和方式可以对DO进行控制，控制DO可以对总氮去除效果进行调节，不同季节应考虑控制不同DO值，低温期曝气阶段应控制2~3mg/L，同时，进水阶段可适当停止曝气，为生物选择区提供更好的厌氧条件。
◎ 污泥回流比：通过控制污泥回流比可以对总氮去除效果进行调节，提高污泥回流比总氮去除效果具有显著提升，低温期应适当提高混合液内回流比，将其控制在30%左右。03、
03、北方污水厂：来自日本的BBR工艺，低温高寒也能稳定运行
老吴跟随工作人员的脚步，进入了一间厂房，引入眼帘的是26个正在运行的罐体。
据工作人员介绍，整套生活污水处理设备具有抗冲击能力强、除臭性能强、占地面积小、所需供气量少、在低温高寒地区也可稳定运行等特点。其可高效去除COD、氮和磷等；无需增加除臭设备，即可达到厂区无异味的效果；占地面积是传统A2/O工艺的50%-70%；所需供气量少，比A2/O工艺节省40%，运行成本低。
前面介绍到，太平文昌污水厂的一项扩建项目是2019年4月15日开工建设，2020年4月23日运行的，采用的是预处理+BBR工艺+活性砂滤+紫外线消毒工艺。那么，到底什么是BBR工艺呢？
BBR工艺从日本引进，是一种以芽孢杆菌为优势菌的生物反应器污水处理工艺，其核心技术是为BBR生物处理装置、芽孢杆菌和营养液。其中，
◎ BBR生物处理装置是缺氧、兼氧、好氧生化处理技术的组合体，是在活性污泥法和回转生物接触法的基础上进化演变而成的有机污水处理系统。
◎ 芽孢杆菌属细菌的一科，能形成芽孢（内生孢子）的杆菌或球菌。其在污水处理系统中的应用难点是，菌种易流失和易被杂化。因此，必须要将芽孢杆菌固定在系统内，并不断的优势培养，使之增殖并形成优势菌落。
◎ 营养液是从多种水果中抽出的提取物。这种高效酵母液具有抗酸化能力，能有效的抑制废水、污泥中的腐败菌和杂菌的生长。酵母的催化效能，有利于污水培养基中有用微生物群急速增殖和优势培养，从而有利于有机物的分解，使高浓度有机废水水质得到净化。
BBR工艺既结合了附着型生物处理和悬浮型生物处理技术，兼具缺氧、兼氧、好氧生化处理段，又引入了优选的强势复合菌种，对难降解高浓度有机废水及低浓度废水都有较好的处理效果。其工艺流程如下图所示：
众所周知，虽然生物处理法在城市污水处理技术中取得显著效果，但传统生物脱氮除磷技术受条件限制，其处理效果存在一定局限性，故在近年来，以芽孢杆菌为优势菌的生物反应器污水处理工艺——BBR工艺，因具有高效脱氮除磷效果，在多个市政污水处理厂成功应用。其优势特点主要表现在以下7个方面：
1）耐冲击能力强、高效脱氮除磷
BBR工艺的核心是使用芽孢杆菌属作为系统的优势菌属，芽孢杆菌脱氮除磷能力强；另外，芽孢杆菌生长环境也不像一般的专属好氧菌和专属厌氧菌那么严格，其在6℃～43℃水温均具有高效的处理能力，故BBR工艺整体耐冲击能力强。
2）可有效降低出水悬浮物及总磷
BBR工艺含有的芽孢杆菌可大量分泌具有黏性的胞外聚合物EPS，使得BBR工艺系统污泥具有更好的絮凝性和吸附性，能够吸附水体中的细小悬浮物以及吸附水体中磷酸盐，污泥沉降性好，可有效降低出水悬浮物及总磷。
3）高效去除COD，运营成本低
BBR工艺前端的BBR装置可实现同步硝化反硝化反应，在工艺前端即可去除大量的COD、BOD、氨氮，使进入后端生化池的污染物量减少，所需的溶解氧也较低，约0.1mg/L~1.0mg/L即可，因此BBR工艺能极大地节省电费。
同时，BBR装置作为芽孢杆菌的孵化器，通过投加少量营养液即可大量繁殖芽孢杆菌，使系统内芽孢杆菌维持优势化的菌群数，菌种一次投加，后期运营无需补充，运营成本低。
4）减少消毒剂使用、节省碳源投加量
芽孢杆菌菌群能有效杀灭并抑制水中大肠杆菌，可以减少后续工艺消毒剂的用量。此外，BBR工艺在脱氮过程中可发生短程硝化反硝化，缩短反应时间，亦可减少供氧量，节省反硝化所需碳源。
5）减少剩余污泥产生量
通过BBR装置可除去BOD负荷的30％～50％，因此可使曝气槽的负荷减少并大幅的减少剩余污泥的发生量。
6）具有除臭功能，除臭性强
污水中的臭气主要是氨、铵盐、硫化氢等物质被氧化成氮的氧化物和硫的氧化物时释放出的刺激性气体。而芽孢杆菌群在污水中的氮、硫成份被氧化前即已将氨、氨盐、硫化氧等物质摄取，因此产生恶臭、臭气的成份也同时被吸取。另外形成的具有强吸附能力的粘性物质可将硫醇、胺等恶臭物质一并吸收除去，整个设备具有很好的除臭功能。
7）节省占地空间
在BBR系统中、通过BBR装置即可除去BOD负荷70％ ～80％以上，另外曝气槽内的溶解氧浓度处于低浓度的条件下即可满足。因此，所需曝气容量比普通的活性污泥法大幅减少。还有整体污水处理系统中不需要传统除臭装置等附带设备。
