一种提高低温环境下污水处理反应速率的方法 【技术领域】
本发明属于污水处理和水质净化领域，具体涉及一种提高低温环境下污水处理反应速率的方法。
背景技术
在我国北方地区的污水处理厂，由于温度较低，特别是冬天，低温成为制约提高污水处理效率的一个重要瓶颈。而在东北地区，一年中环境温度低于0℃的时间很长，严重影响了该地区的污水处理厂正常运行，使得很多工艺不能充分发挥其自身特点和优势。为解决该问题，有的寒冷地区将污水处理厂生化反应池建成室内型，甚至在冬天通上暖气以保持反应池的温度，投资成本和运行成本很高，而且，夏天室内温度很高，也不利于生化反应的进行。
根据国内外研究机构的研究成果，采用活性污泥法处理污水的过程，是活性细菌不断消化有机物并不断繁殖增长的过程，其活性能力受到温度的影响。通常，活性细菌在20～25℃的温度范围内活性最高，繁殖能力最强，从而具有较高的降解有机物的能力。当温度低于20℃时，低温抑制了活性细菌的繁殖和增长，活性污泥的降解能力开始降低，特别是低于10℃时，下降速度加快，处理效率仅有最高时的40％左右。当温度高于30℃时，过高的温度同样抑制活性细菌的繁殖和增长，反应效率同样下降，温度越高，下降越快。
【发明内容】
本发明的目的是解决现有技术中的问题，提供一种节能效果显著、成本低廉，投资少的提高低温环境下污水处理反应速率的方法。
本发明的技术方案是：一种提高低温环境下污水处理反应速率的方法，其特征是：生物反应池设置在温室大棚内，所述温室大棚包括支撑骨架、透明材料层和保温材料层，透明材料层覆盖于支撑骨架上，保温材料层覆盖于透明材料层上。
所述生物反应池依次包括好氧区、缺氧区和厌氧区，好氧区的温度为：20～25℃，缺氧区的温度为：22～27℃，厌氧区的温度为：28～34℃。
优选的是，所述温室内的温度为：20～25℃。
优选的是，所述透明材料层为透明塑料，所述保温材料层为草帘。
所述透明材料层上设有多个通风口，所述通风口的边缘设有用于防止通风口被撕裂的加固件。
优选的是，所述多个通风口在透明材料层上等距分布，且通风口为方形结构。
优选的是，所述加固件为铁丝。
本发明的有益效果是：
1、成本低廉，投资少。采用的材料都是价格低廉、易采购的材料，在北方地区非常普遍，一次性投资少；
2、维护成本低。温室骨架构建好之后，只需2-3年根据使用情况定期更换透明材料层和保温材料层即可，维护成本低；
3、简单易操作。只需根据温室内的温度计和天气情况适时调整室内温度即可；
4、节能效果显著。升温的主要能量来源包括：太阳能和生物反应池中的鼓风机进行曝气时产生的热能。
【附图说明】
图1为温度对去除率的影响线形图；
图2为温度对反应时间的影响线形图。
【具体实施方式】
本发明一种提高低温环境下污水处理反应速率的方法，其特征是：生物反应池设置在温室大棚内，所述温室大棚包括支撑骨架、透明材料层和保温材料层，透明材料层覆盖于支撑骨架上，保温材料层覆盖于透明材料层上。
所述生物反应池依次包括好氧区、缺氧区和厌氧区，好氧区的温度为：20～25℃，缺氧区的温度为：22～27℃，厌氧区的温度为：28～34℃。优选的是，所述温室内的温度为：20～25℃。好氧区是去除有机物的主反应阶段，因此，需要以好氧区的理想温度20～25℃为整个温室的控制目标，同时，在具体实施时，需要将缺氧区的通风口数量减少，厌氧区不设通风口，温室自缺氧区和厌氧区向好氧区倾斜，使温室的缺氧区和厌氧区的高度高于好氧区，即可保持相对于好氧区稍高的温度。
所述透明材料层上设有多个通风口，所述通风口的边缘设有用于防止通风口被撕裂的加固件。
优选的是，所述多个通风口在透明材料层上等距分布，且通风口为方形结构。
优选的是，所述加固件为铁丝。
透明材料层可以是玻璃或透明塑料，优选透明塑料，成本较低，通常每年更换一次即可；保温材料层可以是草帘或棉帘，优选草帘，成本较低，通常每年更换一次即可；
温室透明材料层上设置通风口地目的是：为保持温室内的压力不至于因为鼓风机的持续鼓风而造成爆裂。所述通风口的开孔面积是鼓风机通风管截面积的6倍，可根据生物反应池的长度开4～8个通风口，三分之二的通风口位置布置在好氧区一侧，三分之一的通风口设置在缺氧区一侧，厌氧区则不设通风口。温室自缺氧区和厌氧区向好氧区倾斜，使温室的缺氧区和厌氧区的高度稍高于好氧区。
以下两组试验分别反映了温度对污水处理反应速率的影响以及对反应时间的影响。
设置进水COD为400mg/l，生物反应池污泥浓度为3000mg/l，试验在温度可调的温室中进行。
第一组试验，在同样的曝气量和曝气时间的条件下，研究温度对有机物COD去除率的影响，试验结果如下：
温度T 出水COD COD去除率 -5℃ 127 68.25％
0℃ 110 72.5％ 5℃ 95 76.25％ 10℃ 73 81.75％ 15℃ 54 86.5％ 20℃ 38 90.5％ 25℃ 36 91％ 30℃ 40 90％ 35℃ 51 87.25％ 40℃ 82 79.5％
图1根据第一组试验数据绘制。
第二组试验，在同样的曝气量的条件下，统计COD达到60mg/l所消耗的时间，试验结果如下：
温度T 耗时t(分钟) -5℃ 145 0℃ 120 5℃ 90 10℃ 75 15℃ 65 20℃ 60 25℃ 57 30℃ 70
35℃ 85 40℃ 100
图2根据第二组试验数据绘制。
第一组试验证实了活性污泥中的细菌在20-25℃的环境温度下，对有机物的降解能力最强，污水处理效率最高。
第二组试验得出的结论是：在低温条件下，污水处理去除同样COD所需要的能量比在常温条件下的要高，温度在0℃或更低的情况下，鼓风机能耗是20～25℃条件下的两倍。
由以上试验可知，生物反应池的温度控制在20～25℃是最适宜的，减少直接能耗约50％，寒冷地区则更多。
实施例1：
以我国华北地区某污水处理厂为例，该厂采用A/A/O工艺的活性污泥法，日处理量50000吨，进水COD为220mg/L，自10月份开始进入低温季节，最低温度-12℃，月均温度如下：
月份 平均温度 10月 10℃ 11月 1℃ 12月 -7℃ 次年1月 -6℃ 次年2月 3℃ 次年3月 9℃
该污水处理厂的生物反应池设置在本发明所述的塑料温室大棚内，生物反应池长32米，宽12米，温室大棚采用钢结构支撑骨架，通过利用反应池中加的过道和构筑物该大棚共设置了4行8列支撑，互相连接并与构筑物护栏相固定。在支撑骨架上覆盖塑料，在温室两端分别开两扇1.6平方米的观察门，方便人员进出。在好氧区一侧，等距离开6个方形通风口，面积1.5平方米，距离温室底部1.0米。在缺氧区一侧，分别在距两端10米和20米的地方开2个方形通风口，面积1.5平方米，距离温室底部0.4米。厌氧区在缺氧区的一端，不开通风口。通风口的边缘要用铁丝做加固件固定通风口。
在晚上或温度较低的时候，将草帘覆盖在温室之上，并适当减少通风口的开启数量。在白天或温度较高的时候，将草帘卷起，并适当增加通风口的开启数量。
草帘的收放可采用人工方式，也可采用机械收放，本实施例中采用人工方式收放。
具体使用方法：
1、低温月份，在白天阳光较为充足的时候，把温室上草帘卷起，阳光直接照射塑料温室，用于吸收太阳能提高温度。通常，在天气情况正常的时候，自早上9点至下午4点卷起草帘，并适度增加通风口数量。
2、傍晚，将草帘覆盖到温室上，用于保持温室温度的稳定，减少能量损失，进而稳定生化反应能力。
3、当白天气温过高而使温室温度超过控制温度时，可将温室包括两扇观察门在内的全部通风口打开，开启通风口依照先好氧区后缺氧区的顺序。
4、当气温过低而使温室温度低于控制温度时，可减少温室通风口的开启数量，关闭通风口依照先好氧区后缺氧区的顺序。
5、需要注意的是，无论温度多低，通风口应最少保持4个开启，防止鼓风机的风压过大对温室产生破坏。
通过一段时间的观察和数据监测，并与以往生物反应池设置在户外的运行监测数据相对比，得到以下结果：
1、活性污泥整体活性较往年同期有较大幅大的提高，保持了较高的生化反应能力，从而提高了污水处理的反应效率；
2、鼓风机曝气量没有像往年同期一样，随着温度的降低而提高，而是根据温室内的温度进行调整，保持了较低的曝气量；
3、通过对10月份至次年3月份的数据测算，与往年同期相比较，6个月的节能效果依次为：19％、24％、46％、43％、27％、21％。