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1、关于活性污泥工艺中剩余污泥量计算的讨论 我国大部分城市(镇)污水处理厂采用的是传统活性污泥法或其变型工艺,其生物系统产生的剩余污泥量往往存在着设计值与实际值相差较为悬殊的现象,这在不设初沉池系统的活性污泥工艺,如Ａ/Ｏ法、Ａ2/Ｏ法、ＡＢ法、氧化沟、ＳＢＲ中更为普遍。究其根源,或是污泥产率系数的设计取值与实际运行有差距,或是没有考虑进水中不可降解及惰性悬浮固体对剩余污泥量的影响。本文就上述两个问题进行讨论。1 剩余污泥量计算方法 在活性污泥工艺中,为维持生物系统的稳定,每天需不断有剩余污泥排出。它们主要由两部分构成,一是由降解有机物ＢＯＤ所产生的污泥增殖,二是进水
2、中不可降解及惰性悬浮固体的沉积。因此,剩余干污泥量可以用式(1)计算: ΔＸ=(Ｙ1+Ｋｄθｃ)Ｑ(ＢＯＤｉ-ＢＯＤｏ)+ｆＰＱ(ＳＳｉ-ＳＳｏ)(1) 式中ΔＸ———系统每日产生的剩余污泥量, ｋｇＭＬＳＳ/ｄ; Ｙ———污泥增殖率,即微生物每代谢1ｋｇＢＯＤ所合成的ＭＬＶＳＳｋｇ数; Ｋｄ———污泥自身氧化率,ｄ-1; θｃ———污泥龄(生物固体平均停留时间),ｄ; Ｙ1+Ｋｄθｃ———污泥净产率系数,又称表观产率(Ｙｏｂｓ); Ｑ———污水流量,ｍ3/ｄ; ＢＯＤｉ,ＢＯＤｏ———进、出水中有机物ＢＯＤ
3、浓度,ｋｇＢＯＤ/ｍ3; ｆＰ———不可生物降解和惰性部分占ＳＳｉ 的百分数; ＳＳｉ,ＳＳｏ———进、出水中悬浮固体ＳＳ浓度,ｋｇＳＳ/ｍ3。 德国排水技术协会(ＡＴＶ)制订的城市污水设计规范中给出了剩余污泥量的计算表达式[1]。此式与式(1)本质相同,只是更加细致,考虑了活性污泥代谢过程中的惰性残余物(约占污泥代谢量的10%左右)及温度修正。综合污泥产率系数ＹＢＯＤ(以ＢＯＤ计,包含不可降解及惰性ＳＳ沉积项)写作: ＹＢＯＤ=06×(1+ＳＳｉＢＯＤｉ)-(1-ｆｂ)×06×008×θｃ×ＦＴ1+008×θｃ×ＦＴ(2) ＦＴ=1702
4、(Ｔ-15)(3) 式中ｆｂ———微生物内源呼吸形成的不可降解部分,取值01; ＦＴ———温度修正系数。 比较(1),(2)两式,可知在ＡＴＶ标准中动力学参数Ｙ,Ｋｄ分别取值0．6和0．08ｄ-1,进水中不可降解及惰性悬浮固体(ｆＰ部分)占总进水ＳＳ的60%。由于剩余污泥中挥发性部分所占比例与曝气池中ＭＬＶＳＳ与ＭＬＳＳ的比值大体相当,因此剩余干污泥量也可以表示成下式: ΔＸ=ＹｏｂｓＱ(ＢＯＤｉ-ＢＯＤｏ)ｆ(4) 式中ｆ=ＭＬＶＳＳＭＬＳＳ;其他符号意义同前。 式(4)与式(1)是一致的,均需确定Ｙｏｂｓ。2 Ｙｏｂｓ的确定表观产率 Ｙｏ
5、ｂｓ=Ｙ1+Ｋｄθｃ具有明确的物理含义,我国《室外排水设计规范》(ＧＢＪ14-87)第6．6．2条明确规定“在20℃,有机物以ＢＯＤ计时,污泥产率系数Ｙ其常数为0．4～0．8。如处理系统无初次沉淀池,Ｙ值必须通过试验确定。”同款还规定了Ｋｄ20℃的常数值0．04～0．075ｄ-1。从中可以看出,Ｙ值变化幅度达100%,Ｋｄ的变化幅度达875%。对于不设初沉池的活性污泥系统,常常将已有类似污水处理厂的运行经验,作为设计上的参考。表1是几种典型活性污泥工艺Ｙｏｂｓ(或Ｙ,Ｋｄ)取值情况。 对于运行中的污水处理厂,可通过长期运行工况参数,如θｃ,Ｆ(污泥负荷
6、,ｋｇＢＯＤ/(ｋｇＭＬＶＳＳ·ｄ))求得Ｙｏｂｓ实际值,或回归出适用于该厂的Ｙ,Ｋｄ值。Ｙｏｂｓ用θｃ,Ｆ表示为:Ｙｏｂｓ=1θｃＦ(5) 据实际运行参数并利用式(5)计算得出的北京市方庄污水处理厂(传统活性污泥工艺)和酒仙桥污水处理厂(氧化沟工艺)的污泥净产率系数,见表2。从表2可见,对于传统活性污泥工艺,文献推荐值与实际测定值非常接近;但对于氧化沟,二者有明显差距,其它不设初沉池的活性污泥工艺亦存在着类似的问题。事实上,由于各个污水处理厂的运行条件千差万别,必然会造成Ｙｏｂｓ(或Ｙ,Ｋｄ)不完全相同,有时差别还很大。 3 ｆＰ和ｆ的取值
7、由式(1)可知,为正确估计和计算活性污泥工艺中的剩余污泥量,合理确定不可降解及惰性部分占总进水ＳＳ的比例是关键。大量的实践表明,进入曝气池的悬浮颗粒物质除部分有机物质发生水解而液化外,仍有40%～60%将以剩余污泥的形式排出系统[8]。对一般城市污水而言,由这部分物质所引起的剩余污泥量在排出的总剩余污泥量中占相当的比例,是不能忽略的。 进水ＳＳ中不可降解及惰性(无机)部分所占的比例,在德国ＡＴＶ标准中取0．6。根据我国污水处理厂的经验,此值略高,因此我国大部分设计中取值05。根据酒仙桥厂运行参数计算得的ｆＰ值为042(见表3)。若系统存在初沉池,经
