污水处理厂进水水质波动对处理系统稳定性的影响及调控方法

一、引言

污水处理厂作为维护水环境质量的关键设施，其稳定运行对于生态平衡和人类健康至关重要。然而，在实际运行过程中，进水水质往往因季节变化、工业废水排放不规律、管网渗漏及雨水混入等因素而产生较大波动。进水水质波动打破了处理系统原有的平衡状态，给污水处理带来诸多难题，研究进水水质波动的影响及相应调控策略具有紧迫的现实意义。本文依托江津综保区片区开发建设 PPP 项目（绕城南污水处理厂及管网工程）为背景，结合现场污水处理设备运行实际情况，剖析污水处理厂进水水质波动对处理系统稳定性的影响及调控方法。

二、项目概况

江津综保区片区开发建设 PPP 项目主要实施内容包括市政基础设施、城市公共服务配套设施以及产业服务配套设施。“绕城南污水处理厂及管网工程”是本 PPP 项目子项之一，项目地址位于江津区珞璜镇，建成后主要承担马宗社区及周边厂区的污水处理任务。污水处理厂总体规模3.0 万 m3/d，其中一期工程规模为 1.0 万 m3/d ，并预留远期 2.0 万 m3 /d 的建设用地，远期终期规模达到 3.0 万 m3 /d。工程建设内容主要包括污水处理厂土建主体、污水处理设备安装及调试，以及厂区交通、供电、供水、通讯等配套设施。

三、进水水质波动的原因分析

（一）生活污水排放特性变化

居民日常生活模式的季节性差异显著影响生活污水水质。在夏季，用水量增加，污水中有机物浓度相对较低，但洗涤剂用量上升，导致表面活性剂含量升高；冬季则相反，水温降低，居民用水量减少，污水中有机物浓度升高且可生化性变差。此外，节假日期间，如春节、国庆等，人口流动频繁，聚餐、庆典活动增多，生活污水中的油脂、蛋白质及糖类等污染物短期内大量涌入污水处理厂，造成进水水质的急剧变化。

（二）工业废水冲击

工业生产过程复杂多变，不同行业排放的废水水质差异巨大。部分企业生产工艺不稳定或废水处理设施不完善，会出现未经达标处理的高浓度废水间歇性排放。例如，化工企业排放的废水中可能含有高浓度的重金属离子、难降解有机物如苯系物、酚类等；印染厂废水富含染料，具有高色度、高化学需氧量（COD）特征。当这些工业废水未经有效处理直接进入污水管网，与生活污水混合后进入污水处理厂，就会引发进水水质的强烈波动，对处理系统形成冲击负荷。

（三）雨水混入与管网渗漏

在雨季，雨水大量涌入污水管网是导致进水水质稀释的常见原因。雨水携带泥沙、树叶、杂物等进入管网，不仅增大了污水的水量，还改变了其物理性质，使进水的悬浮物（SS）含量骤增，有机物和营养盐浓度相对降低。同时，老旧污水管网长期受腐蚀、外力挤压等因素影响，存在不同程度的渗漏问题，地下水渗入会稀释污水，而在某些特殊情况下，周边受污染的地下水还可能引入额外的污染物，加剧进水水质的复杂性与波动性。

（四）管道内沉积污染物超量涌入

城市排水系统在经历了一段较长时间的干旱或低流量状态后，管道内的沉积物未能被正常的水流冲刷带走，积累了大量的固体废物和污染物。一旦进水量突然增加，比如在暴雨或融雪季节，这些沉积物就会被冲刷起来，随水流涌入污水处理厂，导致进水水质在短时间内急剧变化。

四、进水水质波动对处理系统稳定性的影响

污水处理厂常规的处理方法包括物理法、化学法以及生物法等多种处理方法相结合的方式，其中生物法又包括活性污泥法、厌氧生物处理法、生物膜法等三种常用处理方法，由于生物法对污水处理厂进水水质的敏感度较高，容易受进水水质变化的不良影响，本文着重剖析污水处理厂进水水质波动对生物法的影响。

（一）对活性污泥法处理系统的影响

活性污泥法处理法采用机械曝气和自然曝气（如藻类光合作用产氧等）

为污水中好氧微生物提供活动能源，促进好氧微生物的分解活动，使污水得到净化。进水水质波动对活性污泥法处理系统的影响主要体现在以下几个方面：

1.微生物群落结构紊乱

进水水质波动尤其是有毒有害物质的突然涌入，会对活性污泥中的微生物造成毒害。敏感微生物种群数量锐减，如硝化细菌对重金属、部分有机毒物耐受性差，其生长受抑制甚至死亡，破坏了微生物群落的生态平衡，原本协同作用良好的菌群关系被打乱，影响系统的硝化、反硝化等脱氮功能以及有机物降解能力。

2.污泥沉降性能恶化

水质的剧烈变化使污泥的物理化学性质改变，丝状菌可能过度繁殖。当进水有机物浓度短期内大幅升高，丝状菌比表面积大，在竞争底物时占据优势，引发污泥膨胀，导致污泥沉降比（SV）增大、污泥容积指数（SVI）超标，泥水分离困难，后续二沉池出水携带大量污泥，出水水质变差，处理系统面临崩溃风险。

3.处理效率不稳定

进水 COD、氨氮等污染物浓度的频繁波动，超出活性污泥微生物的适应范围，微生物的代谢活性难以迅速调整。在高负荷冲击下，微生物来不及分解过量有机物，出水 COD 升高；而低负荷时，微生物又因底物不足进入内源呼吸阶段，活性降低，同样影响处理效果，使得污水处理厂出水水质难以稳定达标。

（二）对厌氧生物处理法的影响

厌氧生物处理法是在无氧的条件下利用厌氧微生物的降解作用，使污水中有机物质得到净化。污水中的厌氧细菌可把碳水化合物、蛋白质、脂肪等有机物分解生成有机酸，然后在甲烷菌的作用下，把有机酸分解为甲烷、二氧化碳和氢等，从而使污水得到净化。厌氧微生物在缺氧环境中通过分解有机物来获取能量。反应器内的有机物浓度（即进水浓度）直接影响微生物的代谢速率和反应器的负荷能力。进水水质波动对厌氧生物处理法的影响主要体现在以下几个方面：

1.有机物浓度波动：进水有机物浓度过高会导致微生物负荷过重，可能造成反应器运行不稳定，甚至出现“毒害”效应；而进水有机物浓度过低则可能导致反应器处理能力不足，不能达到预期的废水处理效果。

2.水质成分变化：进水水质中若含有对厌氧微生物有害的物质，会抑制微生物的活性，降低处理效率。此外，若进水中氮、磷等营养物质比例失衡，也会影响微生物的正常生长和代谢。

3.温度和 pH 值波动：温度和 pH 值是影响微生物生长的重要因素。进水水质波动可能导致反应器内温度和 pH 值的变化，从而影响微生物的代谢活动和处理效果。

结论

进水水质波动作为污水处理厂运行面临的棘手问题，对处理系统稳定性有着多方面的深刻影响，从微生物生态到处理工艺效能，再到出水水质达标。通过深入剖析进水水质波动的成因，全面认识其对活性污泥法、厌氧生物处理法及生物膜法等处理系统的负面效应，针对性地采取工艺优化、强化预处理、实时监测与智能调控等综合措施，能够有效缓解水质波动带来的冲击，提升污水处理厂应对复杂进水条件的能力，保障出水水质稳定达标，维护水环境的可持续发展。未来，随着科技的不断进步，污水处理领域应持续探索创新调控技术，进一步增强处理系统的韧性与适应性，以满足日益严格的环保要求。

参考文献：

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[2]何媛媛，吕鑑，张涛等.污水处理厂进水水质变化对污水处理效率的影响分析[J].北京水务，2013（02）：29-31.