污泥負(fù)荷過(guò)高如何調(diào)整

1、污泥負(fù)荷過(guò)高如何調(diào)整1污泥膨脹現(xiàn)象的研究在活性污泥膨脹早期的研究中，人們對(duì)于廢水水質(zhì)、運(yùn)行條件和絲狀菌過(guò)度生長(zhǎng)之間的關(guān)系非常關(guān)注。對(duì)于水質(zhì)的影響，不同的研究者的觀點(diǎn)是一致的。在大量的實(shí)踐中總結(jié)出如下的幾種廢水水質(zhì)情況容易引起污泥膨脹：(1)碳水化合物含量高的廢水；(2)陳腐或腐化的廢水和含有大量H2S的廢水；(3)含有大量可溶性有機(jī)物的廢水；(4)含有有毒物質(zhì)的廢水；(5)N、P含量不平衡的廢水；(6)高或低pH值廢水；(7)一些微量元素(如Fe等)缺乏的廢水；(8)完全混合曝氣池內(nèi)廢水；(9)與城市污水相比較，工業(yè)廢水更易發(fā)生膨脹1。對(duì)于運(yùn)行條件對(duì)膨脹的影響，人們的認(rèn)識(shí)很不一致。在實(shí)際生產(chǎn)的

2、報(bào)道中負(fù)荷低會(huì)引起膨脹，負(fù)荷高也會(huì)引起膨脹；低溶解氧會(huì)引起膨脹，高溶解氧也會(huì)引起膨脹；完全混合曝氣池會(huì)發(fā)生膨脹，推流式曝氣池也會(huì)發(fā)生膨脹；低C：N比(或C:P比)引起膨脹，高C：N比(或C:P比)也會(huì)引起膨脹等等1-3。由于很多因素會(huì)造成污泥膨脹，對(duì)膨脹的報(bào)道眾說(shuō)紛紜，使得人們對(duì)于污泥膨脹問(wèn)題望而生畏。污泥膨脹問(wèn)題是污水處理工藝中相對(duì)比較復(fù)雜的一個(gè)問(wèn)題。造成這種現(xiàn)象的原因是多方面的，首先，引起污泥膨脹的絲狀菌達(dá)30多種，所以實(shí)際活性污泥膨脹問(wèn)題異常復(fù)雜。由于不同微生物生態(tài)要求不同，影響絲狀菌的因素較多。另外由于在活性污泥工藝的設(shè)計(jì)上國(guó)外大都采用低負(fù)荷系統(tǒng)，所以研究和報(bào)道的大部分是低負(fù)荷基質(zhì)限制

3、型膨脹。國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)規(guī)范建議的負(fù)荷范圍是屬于中等負(fù)荷(0.3kgBOD5/(kgMLSSd),在實(shí)際應(yīng)用中人們總是希望系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)，而采用高負(fù)荷，這就造成國(guó)內(nèi)大部分污泥膨脹類型不同于國(guó)外。最后有時(shí)某些研究者研究的單一目的性防礙了對(duì)污泥膨脹現(xiàn)象的全面地觀察。2高負(fù)荷污泥膨脹的試驗(yàn)現(xiàn)象作者在水解-好氧工藝開(kāi)發(fā)的小試和中試中，曾觀察到嚴(yán)重的污泥膨脹問(wèn)題，對(duì)于控制污泥膨脹的各種措施進(jìn)行了研究，如：將完全混合流態(tài)改變?yōu)橥屏髁鲬B(tài)，厭氧出水預(yù)曝氣，添加厭氧污泥等等。這些方法被證明在某些情況下可以減緩污泥膨脹問(wèn)題，但是除加填料的方法外，都不能很好地長(zhǎng)期控制污泥膨脹的發(fā)生4。經(jīng)過(guò)分析，這類的膨脹問(wèn)題與低負(fù)荷(基質(zhì)限制)

4、膨脹是不同的。在小試和中試中負(fù)荷分別為0.65kgBOD5/(kgMLSSd)0.85kgBOD5/(kgMLSSd)。荷蘭DeMan等人在處理UASB出水時(shí)，采用相對(duì)高的負(fù)荷(0.3kgBOD5/(kgMLSS-d)0.6kgBOD5/(kgMLSSd),也發(fā)生污泥膨脹。為了解決這個(gè)問(wèn)題，他們?cè)诘拓?fù)荷(0.12kgBOD5/(kgMLSSd)下運(yùn)行，污泥的沉降性能明顯改善。雖然可以采用同樣的措施控制污泥膨脹，但系統(tǒng)在停留時(shí)間和能耗方面沒(méi)有明顯的優(yōu)勢(shì)。3高負(fù)荷污泥膨脹的控制3.1 負(fù)荷和溶解氧的影響采用城市污水負(fù)荷為0.4kgBOD5/(kgMLSSd)0.8kgBOD5/(kgMLSSd),

5、溶解氧濃度1.0mg/L2.0mg/L,污泥齡為20天的完全混合曝氣池(截面積1.0m2,高3.0m)。第一階段由于絲狀菌的過(guò)度增殖，SVI從280mL/g上升到800mL/g,污泥濃度下降至0.68g/L,二沉池中污泥不斷流失(圖1)。一般認(rèn)為在溶解氧為1.0mg/L2.0mg/L條件下運(yùn)行的曝氣池不會(huì)發(fā)生污泥膨脹，而試驗(yàn)中溶解氧濃度一直維持在這一水平，仍然發(fā)生了污泥膨脹。在第二階段，從第16天提高溶解氧濃度至3.0mg/L5.0mg/L(平均4mg/L)可以觀察到SVI很緩慢地逐漸下降，污泥濃度不斷上升，在大約25天后，污泥濃度逐漸回升到1.5g/L,這時(shí)SVI下降到300mL/g。一般污

6、泥膨脹發(fā)生速度很快，只要23天,而膨脹污泥的恢復(fù)很緩慢，往往需要3倍泥齡以上的時(shí)間。在一個(gè)污泥齡的時(shí)間內(nèi)，觀察到污泥沉降性能的明顯改善后，由于時(shí)間問(wèn)題沒(méi)有繼續(xù)進(jìn)行觀察。3.2 加填料控制污泥膨脹在生產(chǎn)性曝氣池頭部加占總池容15%軟填料，與傳統(tǒng)工藝不加填料時(shí)的SVI對(duì)比。加設(shè)軟性填料系統(tǒng)總停留時(shí)間為4h,負(fù)荷在0.4kgBOD5/(kgMLSSd)0.8kgBOD5/(kgMLSSd)之間。從圖2可見(jiàn)，在曝氣池供氧充足的條件下(氣水比(3.75)：1),加填料可很好地控制膨脹現(xiàn)象。傳統(tǒng)曝氣池在相同條件下的運(yùn)行，在后期停留時(shí)間延長(zhǎng)1倍。負(fù)荷降低1倍，SVI仍在200mL/g500mL/g之間，遠(yuǎn)高

7、于加填料系統(tǒng)(SVI平均在100mL/g左右)。從填料池的分析來(lái)看，填料上附著生長(zhǎng)的微生物以硫絲菌、021N型菌絲狀菌為主。填料池對(duì)有機(jī)酸的去除率高達(dá)80%,對(duì)COD去除率為50%,H2S從3.67mg/L降至0.77mg/L。從而去除了絲狀菌的生長(zhǎng)促進(jìn)因素，有利于絮狀菌的生長(zhǎng)。事實(shí)上，填料池也相當(dāng)一個(gè)選擇器，其將絲狀菌固著于填料上在第一個(gè)池子中選擇性地充分生長(zhǎng)，但不進(jìn)入活性污泥絮體之中。而絮狀菌在第二個(gè)池內(nèi)生長(zhǎng)，從而避免了污泥膨脹的發(fā)生。其主要的作用是降低污水的有機(jī)負(fù)荷，菌膜的脫落是次要因素。對(duì)于有機(jī)負(fù)荷的降低，是從兩方面進(jìn)行，首先是對(duì)有機(jī)物的直接去除，這個(gè)作用在分設(shè)的填料池中最為明顯。其次

8、是填料上生長(zhǎng)的微生物量，增加了系統(tǒng)中總的生物量，從而降低了有機(jī)負(fù)荷。加填料控制污泥膨脹的方法很簡(jiǎn)單，但缺點(diǎn)是增加了一定的投資，還有填料的更換問(wèn)題。一般適宜小型污水處理廠使用，而大型污水處理廠一般不宜采用。3.3 池型和曝氣強(qiáng)度對(duì)污泥膨脹的影響對(duì)城市污水在高負(fù)荷下進(jìn)行如下對(duì)比試驗(yàn)，負(fù)荷同為0.4kgBOD5/（kgMLSSd）0.8kgBOD5/（kgMLSSd）,停留時(shí)間為4h,氣、水比為（3.45）：1。在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)呈推流式曝氣（圖3）的SVI要比同樣運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的完全混合曝氣池的高100左右。在試驗(yàn)中氣、水比為3.5:1的情況下，推流式曝氣池的SVI上升到450mL/g左右，二沉池污泥面不斷

9、上升，污泥溢流，發(fā)生污泥膨脹。強(qiáng)制排泥后，污泥濃度不斷下降。這時(shí)增加曝氣量之后，雖SVI略有下降，但由于污泥濃度恢復(fù)較慢。負(fù)荷比初始值要大的多，接近1.0kgBOD5/（kgMLSSd）,SVI最終仍在350mL/g左右。這個(gè)試驗(yàn)不但說(shuō)明了溶解氧（宏觀）在控制污泥膨脹中的重要作用，同時(shí)說(shuō)明曝氣池中實(shí)際（微觀）的溶解氧濃度的不同對(duì)于膨脹的影響。在兩個(gè)池子停留時(shí)間、曝氣量、水質(zhì)、負(fù)荷等完全一致的情況下，產(chǎn)生差別的原因是由于推流式曝氣池首端的溶解氧濃度，在整個(gè)試驗(yàn)期間里一直等于零。而在完全混合曝氣池中溶解氧濃度為2.0mg/L。這表明在高負(fù)荷的曝氣池的運(yùn)轉(zhuǎn)中，推流式曝氣池不利于改善污泥沉降性能。因?yàn)?/p>

10、當(dāng)污水中存在大量容易降解的物質(zhì)，使得曝氣池氧的利用速率加快。造成氧的供應(yīng)速率低于氧的利用速率，特別是在曝氣池頭部更加嚴(yán)重。在這種情況下使氧成為限制因素，即使在曝氣池其它部位溶解氧濃度為1.0mg/L2.0mg/L仍然發(fā)生膨脹。其原因在于首端負(fù)荷過(guò)高，嚴(yán)重缺氧造成絲狀菌從絮體中伸展出來(lái)爭(zhēng)奪氧氣，同時(shí)在后段的絲狀菌由于可以從主體溶液中直接吸取營(yíng)養(yǎng)，比絮體本身中的菌膠團(tuán)菌有更高的生長(zhǎng)速率，從而得到充分的增殖（充分伸展的絲狀菌阻礙了污泥的沉降）而造成了膨脹。從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，在曝氣池頭部的溶解氧保持在2.0mg/L（強(qiáng)化曝氣或再生池），可以有效地控制污泥膨脹。3.4 回流污泥射流強(qiáng)化曝氣在以上研究和分析

11、的基礎(chǔ)上，在推流曝氣池的首端采用回流污泥經(jīng)過(guò)射流曝氣器進(jìn)行強(qiáng)化曝氣，并輔以原有的中微孔曝氣器，這時(shí)首端小池的溶解氧從零提高到1.6mg/L（圖4）,解決了首端供氧不足的矛盾。因而，SVI值不斷下降至160mL/g,這時(shí)射流攜帶空氣量很小。通過(guò)對(duì)回流污泥單獨(dú)射流和增加曝氣量的試驗(yàn)結(jié)果的比較，可以得出如下結(jié)論：回流污泥射流對(duì)于污泥膨脹的控制作用，不是由于射流過(guò)程中對(duì)于絮體的切割，造成絲狀菌長(zhǎng)度及生態(tài)環(huán)境變化而造成的結(jié)果，而是由射流過(guò)程中高的傳質(zhì)效率，提供了充足的溶解氧。在曝氣池首端造成了有利于菌膠團(tuán)菌生長(zhǎng)的條件，抑制了絲狀菌的生長(zhǎng)，從而控制了污泥膨脹。在首端強(qiáng)化曝氣可采用回流污泥射流，也可采用加大

12、首端曝氣強(qiáng)度(供氣量)。從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，其對(duì)污泥膨脹的控制作用是十分有效的。這就為高負(fù)荷類型的污泥膨脹的控制提供了多種選擇、>:7KO4討論和結(jié)論1 .1廣義的選擇器理論在以上的分析和研究的基礎(chǔ)上，可對(duì)選擇器的概念進(jìn)行擴(kuò)展。事實(shí)上，所謂選擇即在一個(gè)容器中造成利于某種微生物生長(zhǎng)的條件，從而達(dá)到使其不斷增殖的目的。選擇器可分為3種不同類型：(1)選擇器類型(低基質(zhì)濃度型膨脹)：選擇器是在完全混合池或推流曝氣池前加生物選擇器，在選擇器內(nèi)利用兩類細(xì)菌不同的生長(zhǎng)速率選擇性地培養(yǎng)和發(fā)展菌膠團(tuán)細(xì)菌，使其成為曝氣池中的優(yōu)勢(shì)菌。(2)間歇進(jìn)水型：如SBR反應(yīng)器等類型是在時(shí)間和空間上造成選擇。(3)廣義的選

13、擇器(低溶解氧型膨脹)：在較高負(fù)荷下，由于菌膠團(tuán)細(xì)菌具有高的攝取、貯存有機(jī)物的能力，結(jié)果沒(méi)有充分氧化有機(jī)物，造成飽和現(xiàn)象。使得菌膠團(tuán)細(xì)菌實(shí)際生長(zhǎng)速率低于絲狀菌。同時(shí)也發(fā)生了溶解氧限制，易引起污泥膨脹。因此可采用如部分填料池、再生池和強(qiáng)化曝氣池等方法，恢復(fù)菌膠團(tuán)細(xì)菌的降解能力、提高供氧能力和降低負(fù)荷來(lái)控制污泥膨脹。2 .2防止污泥膨脹的設(shè)計(jì)在污泥膨脹的控制中，采取必要的控制手段解除污泥膨脹固然十分重要，但更為重要的是在設(shè)計(jì)階段就防止污泥膨脹的發(fā)生。為此對(duì)不同的污水水質(zhì)，采取適當(dāng)?shù)姆乐刮勰嗯烀浀墓に?，在?fù)荷的選擇上避免容易引起污泥膨脹的負(fù)荷范圍，在運(yùn)行過(guò)程中調(diào)整正確的運(yùn)行參數(shù)，這都是十分重要的。即

14、使這樣由于生產(chǎn)、生活的發(fā)展，也會(huì)引起污水水質(zhì)、水量變化而對(duì)污水廠的穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)生影響。因此，在設(shè)計(jì)階段要盡可能準(zhǔn)備幾種有效的控制污泥膨脹的備用手段，是一個(gè)設(shè)計(jì)良好的污水處理廠的必備條件。下面介紹某污水處理廠的設(shè)計(jì)考慮。其曝氣池的進(jìn)水為完全溶解性、有機(jī)酸含量高、易引起污泥膨脹的污水。曝氣池設(shè)計(jì)污泥負(fù)荷為0.4kgBOD5/(kgMLSSd),為中、高負(fù)荷易引起污泥膨脹。雖然在這個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)下已經(jīng)過(guò)小試、中試證明可以避免污泥膨脹的發(fā)生，但在設(shè)計(jì)中還是要從多方面考慮控制污泥膨脹發(fā)生的措施。曝氣池為兩組平行的三廊道曝氣池(圖5)。其中在第一廊道首部分隔出一占總池容1/6小池，在池壁上預(yù)埋固定填料的埋件。進(jìn)

15、水和回流污泥有兩個(gè)可能的進(jìn)入點(diǎn)A、B,同時(shí)設(shè)有進(jìn)氣管調(diào)節(jié)閥門。以上這一系列措施，提供了控制污泥膨脹的多種運(yùn)行方式，下面分別一一說(shuō)明。(1)推流式運(yùn)行方式進(jìn)水與回流?泥都從A點(diǎn)進(jìn)入池子，沿廊道折返前進(jìn)。(2)為減輕首端的負(fù)荷兩點(diǎn)進(jìn)水運(yùn)行方式回流污泥仍沿A點(diǎn)進(jìn)入，進(jìn)水分別沿A、B兩點(diǎn)進(jìn)入池內(nèi)，以免造成首端長(zhǎng)期缺氧的情況。(3)強(qiáng)化曝氣調(diào)整進(jìn)氣閥門造成首端曝氣強(qiáng)度明顯高于其它部位，可減緩首端缺氧的情況。(4)再生式運(yùn)行方式進(jìn)水沿B點(diǎn)進(jìn)入池內(nèi)，回流污泥在小池內(nèi)再生，可以克服高負(fù)荷膨脹。(5)選擇器按推流式的運(yùn)行方式，首端池本身就是一個(gè)好氧選擇器。事實(shí)上，對(duì)于某些情況按高負(fù)荷設(shè)計(jì)的曝氣池在運(yùn)行初期，往往

16、是低負(fù)荷運(yùn)行。因此，本例也是有實(shí)際意義的。(6)其它運(yùn)行方式上述各種運(yùn)行方式進(jìn)行組合，可以更加增加單項(xiàng)技術(shù)的效果。例如強(qiáng)化曝氣和二點(diǎn)進(jìn)水方式相組合。以上的各種運(yùn)行方式大部分在實(shí)踐中證實(shí)對(duì)污泥膨脹有一定的控制作用，并且在設(shè)計(jì)中考慮，一不用增加投資、二不要增加運(yùn)行費(fèi)用，只要調(diào)整閥門和運(yùn)行方式即可，這充分說(shuō)明合理設(shè)計(jì)的重要作用。在以上方式不能很好地解決膨脹問(wèn)題時(shí)，還可考慮采用以下方式，但需要增加一定的投資。(7)加填料控制膨脹由于在首端預(yù)埋了安裝填料的部件，其體積只占總體積的10%左右，增加投資有限，而對(duì)膨脹的控制是目前所有控制方法中最為有效的方法之一。(8)根據(jù)需要首端還可加設(shè)潛水射流泵在其它的實(shí)

17、際污水處理廠白設(shè)計(jì)中，只要選擇12項(xiàng)最為有效的備用方案即可。參考文獻(xiàn)1王凱軍.活性污泥膨脹機(jī)理與控制.北京：中國(guó)環(huán)境出版社，19933 OLau,PeterF.StromandDavidJenkins.TheCompetitiveGrowthofFlocformingandFilamentousBacteria:aModelforActivatedSludgeBulking.JournalWPCF,1984,56(1):244 Chudobaetal.ControlofActivitySludgeFilamentousBulking:ExperimentalVerificationofaKin

18、eticSelectionTheroy.WaterRes,1985,19(2):5674王凱軍.絲狀菌型污泥膨脹的統(tǒng)一理論.環(huán)境科學(xué)，1992,13(3):76作者通訊處：100037北京市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院北京水環(huán)境技術(shù)與設(shè)備研究中心yutiandeluoye2009-01-2819:25:10SBR反應(yīng)池池容計(jì)算系指?jìng)鹘y(tǒng)的序批式活性污泥反應(yīng)池，而不包其他SBR改進(jìn)型的諸多反應(yīng)池(如ICEAS、CASS、MSBR等)池容的計(jì)算?，F(xiàn)針對(duì)存在的問(wèn)題提出一套以總污泥量為主要參數(shù)的綜合設(shè)計(jì)方法，供設(shè)計(jì)者參考。1現(xiàn)行設(shè)計(jì)方法1 負(fù)荷法該法與連續(xù)式曝氣池容白設(shè)計(jì)相仿。已知SBR反應(yīng)池的容積負(fù)荷或污泥負(fù)荷

19、、進(jìn)水量及進(jìn)水中BOD5濃度，即可由下式迅速求得SBR池容：容積負(fù)荷法V=nQ0C0/Nv(1)Vmin=SVIMLSS/106V污泥負(fù)荷法Vmin=nQ0C0SVI/Ns(2)V=Vmin+Q01 曝氣時(shí)間內(nèi)負(fù)荷法鑒于SBR法屬間歇曝氣，一個(gè)周期內(nèi)有效曝氣時(shí)間為ta,則一日內(nèi)總曝氣時(shí)間為nta,以此建立如下計(jì)算式：容積負(fù)荷法V=nQ0C0tc/Nvta(3)污泥負(fù)荷法V=24QC0/ntaMLSSNS(4)1 動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)法由于SBR的運(yùn)行操作方式不同，其有效容積的計(jì)算也不盡相同。根據(jù)動(dòng)力學(xué)原理演算(過(guò)程略)，SBR反應(yīng)池容計(jì)算公式可分為下列三種情況：限制曝氣V=NQ(C0-Ce)tf/MLS

20、SNsta(5)非限制曝氣V=nQ(C0-Ce)tf/MLSS-Ns(ta+tf)(6)半限制曝氣V=nQ(C0-Ce)tf/LSSNs(ta+tf-t0)(7)但在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)上述方法存有以下問(wèn)題：對(duì)負(fù)荷參數(shù)的選用依據(jù)不足，提供選用參數(shù)的范圍過(guò)大例如文獻(xiàn)推薦Nv=0.11.3kgBOD5/(m3-d)等，而未考慮水溫、進(jìn)水水質(zhì)、污泥齡、活性污泥量以及SBR池幾何尺寸等要素對(duì)負(fù)荷及池容的影響；負(fù)荷法將連續(xù)式曝氣池容計(jì)算方法移用于具有二沉池功能的SBR池容計(jì)算，存有理論上的差異，使所得結(jié)果偏??；在計(jì)算公式中均出現(xiàn)了SVI、MLSS、Nv、Ns等敏感的變化參數(shù)，難于全部同時(shí)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)假定，忽略了底

21、物的明顯影響，并將導(dǎo)致各參數(shù)間不一致甚至矛盾的現(xiàn)象；曝氣時(shí)間內(nèi)負(fù)荷法與動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)法中試圖引入有效曝氣時(shí)間ta對(duì)SBR池容所產(chǎn)生的影響，但因其由動(dòng)力學(xué)原理演算而得，假定的邊界條件不完全適應(yīng)于實(shí)際各個(gè)階段的反應(yīng)過(guò)程，將有機(jī)碳的去除僅限制在好氧階段的曝氣作用，而忽略了其他非曝氣階段對(duì)有機(jī)碳去除的影響，使得在同一負(fù)荷條件下所得SBR池容驚人地偏大。上述問(wèn)題的存在不僅不利于SBR法對(duì)污水的有效處理，而且進(jìn)行多方案比較時(shí)也不可能全面反映SBR法的工程量，會(huì)得出投資偏高或偏低的結(jié)果。針對(duì)以上問(wèn)題，提出了一套以總污泥量為主要參數(shù)的SBR池容綜合設(shè)計(jì)方法。2總污泥量綜合設(shè)計(jì)法該法是以提供SBR反應(yīng)池一定的活性污

22、泥量為前提，并滿足適合的SVI條件，保證在沉降階段歷時(shí)和排水階段歷時(shí)內(nèi)的沉降距離和沉淀面積，據(jù)此推算出最低水深下的最小污泥沉降所需的體積，然后根據(jù)最大周期進(jìn)水量求算貯水容積，兩者之和即為所求SBR池容。并由此驗(yàn)算曝氣時(shí)間內(nèi)的活性污泥濃度及最低水深下的污泥濃度，以判別計(jì)算結(jié)果的合理性。其計(jì)算公式為：TS=naQ0(C0-Cr)tTS(8)Vmin=AHmin>TS-SVI-0(9)Hmin=Hmax-AH(10)V=Vmin+AV(11)式中一一單個(gè)SBR池內(nèi)干污泥總量，kgtTS一一總污泥齡，dASBR池幾何平面積，m2Hmax、Hmin分別為曝氣時(shí)最高水位和沉淀終了時(shí)最低水位，mAH-

23、最高水位與最低水位差，mCr一一出水BOD5濃度與出水懸浮物濃度中溶解性BOD5濃度之差。其值為：Cr=Ce-ZCse1.42(1-ek1t)(12)式中一一出水中懸浮物濃度，kg/m3k1耗氧速率，d-1LBOD實(shí)驗(yàn)時(shí)間，dZ-活性污泥中異養(yǎng)菌所占比例，其值為：Z=B-(B2-8.33Ns1.072(15-T)0.5(13)B=0.555+4.167(1+TS0/BOD5)Ns-1.072(15-T)(14)Ns=1/atTS(15)式中一一產(chǎn)泥系數(shù)，即單位BOD5所產(chǎn)生的剩余污泥量，kgMLSS/kgBOD5,其值為：a=0.6(TS0/BOD5+1)-0.6私072M.072(T-15)

24、1/tTS+0.08X1.072(T-15)(16)式中TS、BOD5一一分別為進(jìn)水中懸浮固體濃度及BOD5濃度，kg/m3污水水溫，C由式(9)計(jì)算之Vmin系為同時(shí)滿足活性污泥沉降幾何面積以及既定沉淀歷時(shí)條件下的沉降距離，此值將大于現(xiàn)行方法中所推算的Vmin。必須指出的是，實(shí)際的污泥沉降距離應(yīng)考慮排水歷時(shí)內(nèi)的沉降作用，該作用距離稱之為保護(hù)高度Hbo同時(shí)，SBR池內(nèi)混合液從完全動(dòng)態(tài)混合變?yōu)殪o止沉淀的初始510min內(nèi)污泥仍處于紊動(dòng)狀態(tài)，之后才逐漸變?yōu)閴嚎s沉降直至排水歷時(shí)結(jié)束。它們之間的關(guān)系可由下式表示：vs(ts+td-10/60)=AH+Hb(17)(18)由式(18)代入式(17)并作相

25、應(yīng)變換改寫為：650AHmax/TSSVI(ts+td-10/60)=AV/A+Hb(19)式中一一污泥沉降速度，m/hMLSSmax當(dāng)水深為Hmax時(shí)的MLSS,kg/m3ts、td分別為污泥沉淀歷時(shí)和排水歷時(shí)，h式(19)中SVI、Hb、ts、td均可據(jù)經(jīng)驗(yàn)假定，Ts、AV均為已知，Hmax可依據(jù)鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓或曝氣機(jī)有效水深設(shè)置，A為可求，同時(shí)求得AH,使其在許可的排水變幅范圍內(nèi)保證允許的保護(hù)高度。因而，由式(10)、(11)可分別求得Hmin、Vmin和反應(yīng)池容。3工程算例設(shè)計(jì)基本條件某城鎮(zhèn)平均污水處理量為10000m3/d,進(jìn)、出水質(zhì)見(jiàn)表1。表1設(shè)計(jì)進(jìn)、出水質(zhì)項(xiàng)目CODCr(mg/L)B

26、OD5(mg/L)SS(mg/L)NH3-N(mg/L)NO3-N(mg/L)TP(mg/L)水溫(C)pH進(jìn)水380200200400415出水602020550.569SBR池容計(jì)算按前述設(shè)計(jì)方法及推薦采用的參數(shù)，以及提出的總污泥量綜合計(jì)算法和相應(yīng)的參數(shù)推求公式，依表1的要求進(jìn)行SBR池容計(jì)算。為便于結(jié)果比較，該工程設(shè)SBR池2座，交替分批進(jìn)水，周期長(zhǎng)6h,Hmax=4.2m,變化系數(shù)k2=1.2,計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。表2單個(gè)SBR池參數(shù)及結(jié)果比較設(shè)計(jì)參數(shù)一法二法三法四法新法NvkgBOD5/(m3d)0.500.24NvkgBOD5/(kgMLSSd0.255(0.074)(0.074)0.

27、074SVI(mL/g)90150(120)(120)120MLSSmax(mg/L)3000(3235)(3235)3235akgMLSS/(kgBOD5d)0.906tTS(d)15TS(kg)(12571)(h)1.0+1.0A(m2)4764381984(12571)12571Z(%)0.302ta(h)(3.0)(3.0)ts+td1798925AH(m)3.072.852.572.571.62Vmin(m3)540588323429312386V(m3)20001838833375503886AV(m3)14601250509946191500HRT(h)9.68.840.036.

28、218.7注：一法至四法依次指：容積負(fù)荷法、總污泥負(fù)荷法、曝氣時(shí)間內(nèi)負(fù)荷法、動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)法，新法系指總污泥量綜合設(shè)計(jì)法；前四種方法中參數(shù)A、AH值系由V及Hmax反推而得，列出目的是為便于比較；一法和二法中Ns、Nv、SVI值系直接引用相應(yīng)參考文獻(xiàn)中采用的數(shù)據(jù)，其他方法中凡帶()者為文中假定或移用新法推算值。4設(shè)計(jì)方法評(píng)價(jià)根據(jù)表2結(jié)果進(jìn)行合理性分析，對(duì)SBR池容設(shè)計(jì)的各種方法作綜合評(píng)價(jià)如下：曝氣時(shí)間內(nèi)負(fù)荷法和動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)法所得池容明顯偏大，停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，AH已超出允許范圍，實(shí)際的MLSSmax僅為1508mg/L和1655mg/L,要達(dá)到假定的活性污泥濃度必須使總污泥齡達(dá)30d左右，這樣則污泥負(fù)荷

29、過(guò)小，不利于除磷脫氮。故該兩法若用于目前的設(shè)計(jì)，尚有待改進(jìn)和完善，但其設(shè)想及動(dòng)力學(xué)的理論原理和對(duì)SBR池容設(shè)計(jì)的進(jìn)步將具有一定的研究?jī)r(jià)值。容積負(fù)荷法和總污泥負(fù)荷法實(shí)質(zhì)上系屬同一種方法，當(dāng)采用相應(yīng)參考文獻(xiàn)中的設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)所得池容偏小、停留時(shí)間過(guò)短、AH也已超出允許范圍；當(dāng)負(fù)荷參數(shù)采用總污泥量綜合設(shè)計(jì)法的公式推算值時(shí)，則所得SBR池容趨于合理、偏差縮小，但仍然存有AH、Hmax等參數(shù)與沉降速度、沉淀面積及保護(hù)高度之間的關(guān)系相脫節(jié)的缺陷，最終將影響處理效果。因此該兩法宜謹(jǐn)慎采用，特別是對(duì)公式中的負(fù)荷參數(shù)應(yīng)以通過(guò)計(jì)算代替假設(shè)，但對(duì)式(15)應(yīng)進(jìn)行修正，以與該兩法的計(jì)算公式相適應(yīng)?？偽勰嗔烤C合設(shè)計(jì)法中所考

30、慮的因素及出發(fā)點(diǎn)均與SBR反應(yīng)池的功能特性密切結(jié)合，避免了前幾種方法中所存在的問(wèn)題及缺陷。通過(guò)包括硝化、反硝化和厭氧三個(gè)反應(yīng)階段所需反應(yīng)歷時(shí)及階段污泥齡的校核計(jì)算(方法略)得三個(gè)階段的反應(yīng)歷時(shí)分別為2.1、1.4、0.5h;所需污泥齡分別為5、8及10d。而本算例假定總污泥齡為15d,其SBR池容完全能滿足進(jìn)行除磷脫氮的需要，且維持了合理的負(fù)荷及活性污泥濃度。從有關(guān)參數(shù)得知：總污泥量綜合設(shè)計(jì)法SBR池容合理；AH在允許范圍內(nèi)；MLSSmax=3235mg/L,在30004000mg/L之間；Ns=0.074kgBOD5/(kgMLSSd),在0.060.10kgBOD5/(kgMLSS-d)范

31、圍內(nèi)；Nn=0.013kgNH3-N/(kgMLSSd),符合除磷脫氮負(fù)荷要求；MLSSmin=5269mg/L近似于6000mg/L;AV/V=38.6%w40%,符合最佳充水比。該法在所有設(shè)at參數(shù)中除SVI、ts、td按經(jīng)驗(yàn)假定外，均依據(jù)進(jìn)水水質(zhì)由公式推算而得，不會(huì)產(chǎn)生與其他現(xiàn)行方法的矛盾。同時(shí)在推求池容過(guò)程中確定了SBR池的幾何尺寸，這是其他方法所不及的。電話：(0571)8882143488072824X6910收稿日期：2002-03-22參考資料：1230angel77332009-01-2819:25:10SBR反應(yīng)池池容計(jì)算系指?jìng)鹘y(tǒng)的序批式活性污泥反應(yīng)池，而不包其他SBR改進(jìn)

32、型的諸多反應(yīng)池(如ICEAS、CASS、MSBR等)池容的計(jì)算。現(xiàn)針對(duì)存在的問(wèn)題提出一套以總污泥量為主要參數(shù)的綜合設(shè)計(jì)方法，供設(shè)計(jì)者參考。1現(xiàn)行設(shè)計(jì)方法負(fù)荷法該法與連續(xù)式曝氣池容白設(shè)計(jì)相仿。已知SBR反應(yīng)池的容積負(fù)荷或污泥負(fù)荷、進(jìn)水量及進(jìn)水中BOD5濃度，即可由下式迅速求得SBR池容：容積負(fù)荷法V=nQ0C0/Nv(1)Vmin=SVIMLSS/106V污泥負(fù)荷法Vmin=nQ0C0SVI/Ns(2)V=Vmin+Q0曝氣時(shí)間內(nèi)負(fù)荷法鑒于SBR法屬間歇曝氣，一個(gè)周期內(nèi)有效曝氣時(shí)間為ta,則一日內(nèi)總曝氣時(shí)間為nta,以此建立如下計(jì)算式：容積負(fù)荷法V=nQ0C0tc/Nvta(3)污泥負(fù)荷法V=2

33、4QC0/ntaMLSSNS(4)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)法由于SBR的運(yùn)行操作方式不同，其有效容積的計(jì)算也不盡相同。根據(jù)動(dòng)力學(xué)原理演算(過(guò)程略)，SBR反應(yīng)池容計(jì)算公式可分為下列三種情況：限制曝氣V=NQ(C0-Ce)tf/MLSSNsta(5)非限制曝氣V=nQ(C0-Ce)tf/MLSS-Ns(ta+tf)(6)半限制曝氣V=nQ(C0-Ce)tf/LSSNs(ta+tf-t0)(7)但在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)上述方法存有以下問(wèn)題：對(duì)負(fù)荷參數(shù)的選用依據(jù)不足，提供選用參數(shù)的范圍過(guò)大例如文獻(xiàn)推薦Nv=0.11.3kgBOD5/(m3-d)等，而未考慮水溫、進(jìn)水水質(zhì)、污泥齡、活性污泥量以及SBR池幾何尺寸等要素對(duì)負(fù)

34、荷及池容的影響；負(fù)荷法將連續(xù)式曝氣池容計(jì)算方法移用于具有二沉池功能的SBR池容計(jì)算，存有理論上的差異，使所得結(jié)果偏??；在計(jì)算公式中均出現(xiàn)了SVI、MLSS、Nv、Ns等敏感的變化參數(shù)，難于全部同時(shí)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)假定，忽略了底物的明顯影響，并將導(dǎo)致各參數(shù)間不一致甚至矛盾的現(xiàn)象；曝氣時(shí)間內(nèi)負(fù)荷法與動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)法中試圖引入有效曝氣時(shí)間ta對(duì)SBR池容所產(chǎn)生的影響，但因其由動(dòng)力學(xué)原理演算而得，假定的邊界條件不完全適應(yīng)于實(shí)際各個(gè)階段的反應(yīng)過(guò)程，將有機(jī)碳的去除僅限制在好氧階段的曝氣作用，而忽略了其他非曝氣階段對(duì)有機(jī)碳去除的影響，使得在同一負(fù)荷條件下所得SBR池容驚人地偏大。上述問(wèn)題的存在不僅不利于SBR法對(duì)污水的

35、有效處理，而且進(jìn)行多方案比較時(shí)也不可能全面反映SBR法的工程量，會(huì)得出投資偏高或偏低的結(jié)果。針對(duì)以上問(wèn)題，提出了一套以總污泥量為主要參數(shù)的SBR池容綜合設(shè)計(jì)方法。2總污泥量綜合設(shè)計(jì)法該法是以提供SBR反應(yīng)池一定的活性污泥量為前提，并滿足適合的SVI條件，保證在沉降階段歷時(shí)和排水階段歷時(shí)內(nèi)的沉降距離和沉淀面積，據(jù)此推算出最低水深下的最小污泥沉降所需的體積，然后根據(jù)最大周期進(jìn)水量求算貯水容積，兩者之和即為所求SBR池容。并由此驗(yàn)算曝氣時(shí)間內(nèi)的活性污泥濃度及最低水深下的污泥濃度，以判別計(jì)算結(jié)果的合理性。其計(jì)算公式為：TS=naQ0(C0-Cr)tTS(8)Vmin=AHmin>TS-SVI-0

36、(9)Hmin=Hmax-AH(10)V=Vmin+AV(11)式中一一單個(gè)SBR池內(nèi)干污泥總量，kgtTS一一總污泥齡，dASBR池幾何平面積，m2Hmax、Hmin分別為曝氣時(shí)最高水位和沉淀終了時(shí)最低水位，mAH-最高水位與最低水位差，mCr一一出水BOD5濃度與出水懸浮物濃度中溶解性BOD5濃度之差。其值為：Cr=Ce-ZCse1.42(1-ek1t)(12)式中一一出水中懸浮物濃度，kg/m3k1耗氧速率，d-1LBOD實(shí)驗(yàn)時(shí)間，dZ-活性污泥中異養(yǎng)菌所占比例，其值為：Z=B-(B2-8.33Ns1.072(15-T)0.5(13)B=0.555+4.167(1+TS0/BOD5)Ns

37、1.072(15-T)(14)Ns=1/atTS(15)式中一一產(chǎn)泥系數(shù)，即單位BOD5所產(chǎn)生的剩余污泥量，kgMLSS/kgBOD5,其值為：a=0.6(TS0/BOD5+1)-0.6私072M.072(T-15)1/tTS+0.08X1.072(T-15)(16)式中TS、BOD5一一分別為進(jìn)水中懸浮固體濃度及BOD5濃度，kg/m3污水水溫，C由式(9)計(jì)算之Vmin系為同時(shí)滿足活性污泥沉降幾何面積以及既定沉淀歷時(shí)條件下的沉降距離，此值將大于現(xiàn)行方法中所推算的Vmin。必須指出的是，實(shí)際的污泥沉降距離應(yīng)考慮排水歷時(shí)內(nèi)的沉降作用，該作用距離稱之為保護(hù)高度Hbo同時(shí)，SBR池內(nèi)混合液從完全動(dòng)

38、態(tài)混合變?yōu)殪o止沉淀的初始510min內(nèi)污泥仍處于紊動(dòng)狀態(tài)，之后才逐漸變?yōu)閴嚎s沉降直至排水歷時(shí)結(jié)束。它們之間的關(guān)系可由下式表示：vs(ts+td-10/60)=AH+Hb(17)(18)由式(18)代入式(17)并作相應(yīng)變換改寫為：650AHmax/TSSVI(ts+td-10/60)=AV/A+Hb(19)式中一一污泥沉降速度，m/hMLSSmax當(dāng)水深為Hmax時(shí)的MLSS,kg/m3ts、td分別為污泥沉淀歷時(shí)和排水歷時(shí)，h式(19)中SVI、Hb、ts、td均可據(jù)經(jīng)驗(yàn)假定，Ts、AV均為已知，Hmax可依據(jù)鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓或曝氣機(jī)有效水深設(shè)置，A為可求，同時(shí)求得AH,使其在許可的排水變幅范圍內(nèi)

39、保證允許的保護(hù)高度。因而，由式(10)、(11)可分別求得Hmin、Vmin和反應(yīng)池容。3工程算例設(shè)計(jì)基本條件某城鎮(zhèn)平均污水處理量為10000m3/d,進(jìn)、出水質(zhì)見(jiàn)表1。表1設(shè)計(jì)進(jìn)、出水質(zhì)項(xiàng)目CODCr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)NH3-N(mg/L)NO3-N(mg/L)TP(mg/L)水溫(C)pH進(jìn)水380200200400415出水602020550.569SBR池容計(jì)算按前述設(shè)計(jì)方法及推薦采用的參數(shù)，以及提出的總污泥量綜合計(jì)算法和相應(yīng)的參數(shù)推求公式，依表1的要求進(jìn)行SBR池容計(jì)算。為便于結(jié)果比較，該工程設(shè)SBR池2座，交替分批進(jìn)水，周期長(zhǎng)6h,Hmax=4.2m,變化系數(shù)k2=1.2,計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。表2單個(gè)SBR池參數(shù)及結(jié)果比較設(shè)計(jì)參數(shù)一法二法三法四法新法NvkgBOD5/(m3d)0.500.24NvkgBOD5/(kgMLSSd0.255(0.074)(0.074)0.074SVI(mL/g)90150(120)(120)120MLSSmax(mg/L)3000(3235)(3235)3235a