污泥負荷過高如何調(diào)整

1、污泥負荷過高如何調(diào)整 正在發(fā)表回答，請稍候 您輸入的內(nèi)容將會在您成功登錄之后自動發(fā)表。 1污泥膨脹現(xiàn)象的研究在活性污泥膨脹早期的研究中，人們對于廢水水質(zhì)、運行條件和絲狀菌過度生長之間的關(guān)系非常關(guān)注。對于水質(zhì)的影響，不同的研究者的觀點是一致的。在大量的實踐中總結(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

2、較，工業(yè)廢水更易發(fā)生膨脹1。 對于運行條件對膨脹的影響，人們的認識很不一致。在實際生產(chǎn)的報道中負荷低會引起膨脹，負荷高也會引起膨脹；低溶解氧會引起膨脹，高溶解氧也會引起膨脹；完全混合曝氣池會發(fā)生膨脹，推流式曝氣池也會發(fā)生膨脹；低CN比(或CP比)引起膨脹，高CN比(或CP 比)也會引起膨脹等等1-3。由于很多因素會造成污泥膨脹，對膨脹的報道眾說紛紜，使得人們對于污泥膨脹問題望而生畏。污泥膨脹問題是污水處理工藝中相對比較復(fù)雜的一個問題。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30多種，所以實際活性污泥膨脹問題異常復(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

3、活性污泥工藝的設(shè)計上國外大都采用低負荷系統(tǒng)，所以研究和報道的大部分是低負荷基質(zhì)限制型膨脹。國內(nèi)設(shè)計規(guī)范建議的負荷范圍是屬于中等負荷(0.3kgBOD5/(kgMLSS·d)，在實際應(yīng)用中人們總是希望系統(tǒng)經(jīng)濟，而采用高負荷，這就造成國內(nèi)大部分污泥膨脹類型不同于國外。最后有時某些研究者研究的單一目的性防礙了對污泥膨脹現(xiàn)象的全面地觀察。2高負荷污泥膨脹的試驗現(xiàn)象 作者在水解-好氧工藝開發(fā)的小試和中試中，曾觀察到嚴重的污泥膨脹問題，對于控制污泥膨脹的各種措施進行了研究，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題，但是除加

4、填料的方法外，都不能很好地長期控制污泥膨脹的發(fā)生4。經(jīng)過分析，這類的膨脹問題與低負荷(基質(zhì)限制)膨脹是不同的。在小試和中試中負荷分別為0.65kgBOD5/(kgMLSS·d) 0.85 kg BOD5/(kgMLSS·d)。荷蘭De Man等人在處理UASB出水時，采用相對高的負荷( 0.3kgBOD5/( kgMLSS·d)0.6kgBOD5/(kgMLSS·d)，也發(fā)生污泥膨脹。為了解決這個問題，他們在低負荷(0.12kgBOD5/(kgMLSS·d)下運行，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)在停留時間和能

5、耗方面沒有明顯的優(yōu)勢。3高負荷污泥膨脹的控制 3.1負荷和溶解氧的影響采用城市污水負荷為0.4kgBOD5/(kgMLSS·d)0.8kgBOD5/(kgMLSS·d)，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)。一般認為在溶解氧為1.0mg/L2.0mg/L條件下運行的曝氣池不會發(fā)生污泥膨脹，而試驗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

6、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SVI下降到300mL/g。一般污泥膨脹發(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倍泥齡以上的時間。在一個污泥齡的時間內(nèi)，觀察到污泥沉降性能的明顯改善后，由于時間問題沒有繼續(xù)進行觀察。 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)工藝不加填料時的SVI對比。加設(shè)軟性填料系統(tǒng)總停留時間為4h，負荷在0.4kgBOD5/(kgMLSS·d)0.8kgBOD5/(kgMLSS·d

7、)之間。從圖 2可見，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行，在后期停留時間延長1倍。負荷降低1倍，SVI仍在200mL/g 500mL/g之間，遠高于加填料系統(tǒng)(SVI平均在100mL/g左右)。從填料池的分析來看，填料上附著生長的微生物以硫絲菌、021N型菌絲狀菌為主。填料池對有機酸的去除率高達80%，對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促進因素，有利于絮狀菌的生長。 事實上，填料池也相當(dāng)一個選擇器，其將絲狀菌固著于填料上在第一個池子中選擇性地充分生長，但不進入活性

8、污泥絮體之中。而絮狀菌在第二個池內(nèi)生長，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負荷，菌膜的脫落是次要因素。對于有機負荷的降低，是從兩方面進行，首先是對有機物的直接去除，這個作用在分設(shè)的填料池中最為明顯。其次是填料上生長的微生物量，增加了系統(tǒng)中總的生物量，從而降低了有機負荷。加填料控制污泥膨脹的方法很簡單，但缺點是增加了一定的投資，還有填料的更換問題。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池型和曝氣強度對污泥膨脹的影響 對城市污水在高負荷下進行如下對比試驗，負荷同為0.4kgBOD5/(kgMLSS·d)0.8kgBO D5/(kgMLSS&

9、#183;d)，停留時間為4h，氣、水比為(3.45)1。在試驗中發(fā)現(xiàn)呈推流式曝氣 (圖3) 的SVI要比同樣運轉(zhuǎn)條件下的完全混合曝氣池的高100左右。在試驗中氣、水比為3.51的情況下，推流式曝氣池的SVI上升到450mL/g左右，二沉池污泥面不斷上升，污泥溢流，發(fā)生污泥膨脹。強制排泥后，污泥濃度不斷下降。這時增加曝氣量之后，雖SVI略有下降，但由于污泥濃度恢復(fù)較慢。負荷比初始值要大的多，接近1.0kgBOD5/(kgMLSS·d)，SVI最終仍在350mL/g左右。 這個試驗不但說明了溶解氧(宏觀)在控制污泥膨脹中的重要作用，同時說明曝氣池中實際 (微觀)的溶解氧濃度的不同對于膨

10、脹的影響。在兩個池子停留時間、曝氣量、水質(zhì)、負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，在整個試驗期間里一直等于零。而在完全混合曝氣池中溶解氧濃度為2.0mg/L。這表明在高負荷的曝氣池的運轉(zhuǎn)中，推流式曝氣池不利于改善污泥沉降性能。因為當(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。其原因在于首端負荷過高，嚴重缺氧造成絲狀菌從絮體中伸展出來爭奪氧氣，同時在后段的絲狀菌由于可以從主體溶液中

11、直接吸取營養(yǎng)，比絮體本身中的菌膠團菌有更高的生長速率，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。從試驗結(jié)果來看，在曝氣池頭部的溶解氧保持在2.0mg/L(強化曝氣或再生池) ，可以有效地控制污泥膨脹。 3.4回流污泥射流強化曝氣 在以上研究和分析的基礎(chǔ)上，在推流曝氣池的首端采用回流污泥經(jīng)過射流曝氣器進行強化曝氣，并輔以原有的中微孔曝氣器，這時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，這時射流攜帶空氣量很小。通過對回流污泥單獨射流和增加曝氣量的試驗結(jié)果的比較，可以得出如下結(jié)論：回流污泥射流對于污泥

12、膨脹的控制作用，不是由于射流過程中對于絮體的切割，造成絲狀菌長度及生態(tài)環(huán)境變化而造成的結(jié)果，而是由射流過程中高的傳質(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菌生長的條件，抑制了絲狀菌的生長，從而控制了污泥膨脹。在首端強化曝氣可采用回流污泥射流，也可采用加大首端曝氣強度(供氣量)。從試驗結(jié)果來看，其對污泥膨脹的控制作用是十分有效的。這就為高負荷類型的污泥膨脹的控制提供了多種選擇方案。 4討論和結(jié)論 4.1廣義的選擇器理論在以上的分析和研究的基礎(chǔ)上，可對選擇器的概念進行擴展。事實上，所謂選擇即在一個容器中造成利于某種微生物生長的條件，從而達到使其不斷增殖的目的。選擇器可分為3種不同

13、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)利用兩類細菌不同的生長速率選擇性地培養(yǎng)和發(fā)展菌膠團細菌，使其成為曝氣池中的優(yōu)勢菌。 (2)間歇進水型：如SBR反應(yīng)器等類型是在時間和空間上造成選擇。 (3)廣義的選擇器(低溶解氧型膨脹)：在較高負荷下，由于菌膠團細菌具有高的攝取、貯存有機物的能力，結(jié)果沒有充分氧化有機物，造成飽和現(xiàn)象。使得菌膠團細菌實際生長速率低于絲狀菌。同時也發(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、再生池和強化曝氣池等方法，恢復(fù)菌膠團細菌的降解能力、提高供氧能力和降低負荷來控制污泥膨脹。 4.2防止污泥膨

14、脹的設(shè)計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)計階段就防止污泥膨脹的發(fā)生。為此對不同的污水水質(zhì)，采取適當(dāng)?shù)姆乐刮勰嗯烀浀墓に?，在負荷的選擇上避免容易引起污泥膨脹的負荷范圍，在運行過程中調(diào)整正確的運行參數(shù)，這都是十分重要的。即使這樣由于生產(chǎn)、生活的發(fā)展，也會引起污水水質(zhì)、水量變化而對污水廠的穩(wěn)定運行發(fā)生影響。因此，在設(shè)計階段要盡可能準(zhǔn)備幾種有效的控制污泥膨脹的備用手段，是一個設(shè)計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)計考慮。其曝氣池的進水為完全溶解性、有機酸含量高、易引起污泥膨脹的污水。曝氣池設(shè)計污泥負荷為 0.4kgBOD5/(kgML

15、SS·d)，為中、高負荷易引起污泥膨脹。雖然在這個設(shè)計參數(shù)下已經(jīng)過小試、中試證明可以避免污泥膨脹的發(fā)生，但在設(shè)計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。進水和回流污泥有兩個可能的進入點A、B ，同時設(shè)有進氣管調(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行方式，下面分別一一說明。 (1)推流式運行方式進水與回流污泥都從A點進入池子，沿廊道折返前進。 (2)為減輕首端的負荷兩點進水運行方式回流污泥仍沿A點進入，進水分別沿A、B兩點進入池內(nèi)，以免造成首端長期缺氧的

16、情況。 (3)強化曝氣調(diào)整進氣閥門造成首端曝氣強度明顯高于其它部位，可減緩首端缺氧的情況。 (4)再生式運行方式進水沿B點進入池內(nèi)，回流污泥在小池內(nèi)再生，可以克服高負荷膨脹。 (5)選擇器按推流式的運行方式，首端池本身就是一個好氧選擇器。事實上，對于某些情況按高負荷設(shè)計的曝氣池在運行初期，往往是低負荷運行。因此，本例也是有實際意義的。 (6)其它運行方式上述各種運行方式進行組合，可以更加增加單項技術(shù)的效果。例如強化曝氣和二點進水方式相組合。 以上的各種運行方式大部分在實踐中證實對污泥膨脹有一定的控制作用，并且在設(shè)計中考慮，一不用增加投資、二不要增加運行費用，只要調(diào)整閥門和運行方式即可，這充分說

17、明合理設(shè)計的重要作用。在以上方式不能很好地解決膨脹問題時，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際污水處理廠的設(shè)計中，只要選擇12項最為有效的備用方案即可。 參考文獻 1王凱軍. 活性污泥膨脹機理與控制. 北京：中國環(huán)境出版社，1 993 2Antonia O Lau,Peter F. Strom and David Jenkins. The Competitive Growth of Fl

18、 ocf orming and Filamentous Bacteria: a Model for Activated Sludge Bulking. Journal W PCF,1984,56(1):24 3J Chudoba et al. Control of Activity Sludge Filamentous Bulking:Experimental Verification of a Kinetic Selection Theroy. Water Res,1985,19(2):567 4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：100

19、037北京市環(huán)境保護科學(xué)研究院 北京水環(huán)境技術(shù)與設(shè)備研究中心     yutiandeluoye   2009-01-28 19:25:10 SBR反應(yīng)池池容計算系指傳統(tǒng)的序批式活性污泥反應(yīng)池，而不包括其他SBR改進型的諸多反應(yīng)池(如ICEAS、CASS、MSBR等)池容的計算。 現(xiàn)針對存在的問題提出一套以總污泥量為主要參數(shù)的綜合設(shè)計方法，供設(shè)計者參考。 1 現(xiàn)行設(shè)計方法 1.1 負荷法 該法與連續(xù)式曝氣池容的設(shè)計相仿。已知SBR反應(yīng)池的容積負荷或污泥負荷、進水量及進水中BOD5濃度，即可由下式迅速求得SBR池容： 容積負荷法 V=nQ0C0Nv (1) Vmin

20、=SVI·MLSS106·V 污泥負荷法 Vmin=nQ0C0·SVINs (2) V=Vmin+Q0 1.2 曝氣時間內(nèi)負荷法 鑒于SBR法屬間歇曝氣，一個周期內(nèi)有效曝氣時間為ta，則一日內(nèi)總曝氣時間為nta，以此建立如下計算式： 容積負荷法 V=nQ0C0tcNv·ta (3) 污泥負荷法 V=24QC0nta·MLSS·NS (4) 1.3 動力學(xué)設(shè)計法 由于SBR的運行操作方式不同，其有效容積的計算也不盡相同。根據(jù)動力學(xué)原理演算(過程略)，SBR反應(yīng)池容計算公式可分為下列三種情況： 限制曝氣 V=NQ(C0-Ce)tfMLSS

21、·Ns·ta (5) 非限制曝氣 V=nQ(C0-Ce)tfMLSS·Ns(ta+tf) (6) 半限制曝氣 V=nQ(C0-Ce)tfLSS·Ns(ta+tf-t0) (7) 但在實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)上述方法存有以下問題： 對負荷參數(shù)的選用依據(jù)不足，提供選用參數(shù)的范圍過大例如文獻推薦Nv=0.11.3kgBOD5/(m3·d)等，而未考慮水溫、進水水質(zhì)、污泥齡、活性污泥量以及SBR池幾何尺寸等要素對負荷及池容的影響； 負荷法將連續(xù)式曝氣池容計算方法移用于具有二沉池功能的SBR池容計算，存有理論上的差異，使所得結(jié)果偏?。?在計算公式中均出現(xiàn)了SVI、

22、MLSS、Nv、Ns等敏感的變化參數(shù)，難于全部同時根據(jù)經(jīng)驗假定，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； 曝氣時間內(nèi)負荷法與動力學(xué)設(shè)計法中試圖引入有效曝氣時間ta對SBR池容所產(chǎn)生的影響，但因其由動力學(xué)原理演算而得，假定的邊界條件不完全適應(yīng)于實際各個階段的反應(yīng)過程，將有機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有機碳去除的影響，使得在同一負荷條件下所得SBR池容驚人地偏大。 上述問題的存在不僅不利于SBR法對污水的有效處理，而且進行多方案比較時也不可能全面反映SBR法的工程量，會得出投資偏高或偏低的結(jié)果。 針對以上問題，提出了一套以總污泥量為主要參數(shù)的S

23、BR池容綜合設(shè)計方法。 2 總污泥量綜合設(shè)計法 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和排水階段歷時內(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)最大周期進水量求算貯水容積，兩者之和即為所求SBR池容。并由此驗算曝氣時間內(nèi)的活性污泥濃度及最低水深下的污泥濃度，以判別計算結(jié)果的合理性。其計算公式為： TS=naQ0(C0-Cr)tT·S (8) Vmin=AHminTS·SVI·10-3 (9) Hmin=Hmax-H (10) V=Vmin+V (11) 式中TS單個SBR池內(nèi)干污

24、泥總量，kg tT·S總污泥齡，d ASBR池幾何平面積，m2 Hmax、Hmin分別為曝氣時最高水位和沉淀終了時最低水位，m H最高水位與最低水位差，m Cr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-Z·Cse·1.42(1-ek1t) (12) 式中Cse出水中懸浮物濃度，kg/m3 k1耗氧速率，d-1 tBOD實驗時間，d Z活性污泥中異養(yǎng)菌所占比例，其值為： Z=B-（B2-8.33Ns·1.072(15-T)）0.5 (13) B=0.555+4.167(1+TS0/BOD5)Ns·1.072(

25、15-T) (14) Ns=1/a·tT·S (15) 式中a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)-0.6×0.072×1.072(T-15)1/tT·S+0.08×1.072(T-15) (16) 式中TS、BOD5分別為進水中懸浮固體濃度及BOD 5濃度，kg/m3 T污水水溫， 由式(9)計算之Vmin系為同時滿足活性污泥沉降幾何面積以及既定沉淀歷時條件下的沉降距離，此值將大于現(xiàn)行方法中所推算的Vmin。 必須指出的是，實際的污泥沉降距離應(yīng)考慮排水歷

26、時內(nèi)的沉降作用，該作用距離稱之為保護高度Hb。同時，SBR池內(nèi)混合液從完全動態(tài)混合變?yōu)殪o止沉淀的初始510min內(nèi)污泥 仍處于紊動狀態(tài)，之后才逐漸變?yōu)閴嚎s沉降直至排水歷時結(jié)束。它們之間的關(guān)系可由下式表示： vs(ts+td-10/60)=H+Hb (17) vs=650/MLSSmax·SVI (18) 由式(18)代入式(17)并作相應(yīng)變換改寫為： 650·A·HmaxTS·SVI(ts+td-10/60)=V/A+Hb (19) 式中 vs污泥沉降速度，m/h MLSSmax當(dāng)水深為Hmax時的MLSS，kg/m3 ts、td分別為污泥沉淀歷時和排水

27、歷時，h 式(19)中SVI、Hb、ts、td均可據(jù)經(jīng)驗假定，Ts、V均為已知，Hmax可依據(jù)鼓風(fēng)機風(fēng)壓或曝氣機有效水深設(shè)置，A為可求，同時求得H，使其在許可的排水變幅范圍內(nèi)保證允許的保護高度。因而，由式(10)、(11)可分別求得Hmin、Vmin和反應(yīng)池容。 3 工程算例 3.1 設(shè)計基本條件 某城鎮(zhèn)平均污水處理量為10000m3/d，進、出水質(zhì)見表1。 表1 設(shè)計進、出水質(zhì) 項目 CODCr(mg/L) BOD5(mg/L) SS(mg/L) NH3-N(mg/L) NO3-N(mg/L) TP(mg/L) 水溫() pH 進水 380 200 200 40 0 4 15 出水 60 2

28、0 20 5 5 0.5 69 3.2 SBR池容計算 按前述設(shè)計方法及推薦采用的參數(shù)，以及提出的總污泥量綜合計算法和相應(yīng)的參數(shù)推求公式，依表1的要求進行SBR池容計算。為便于結(jié)果比較，該工程設(shè)SBR池2座，交替分批進水，周期長6h，Hmax=4.2m，變化系數(shù)k2=1.2，計算結(jié)果見表2。 表2 單個SBR池參數(shù)及結(jié)果比較 設(shè)計參數(shù)一法二法三法四法新法 NvkgBOD5/(m3·d) 0.50 0.24 NvkgBOD5/(kgMLSS·d 0.255 (0.074) (0.074) 0.074 SVI(mL/g) 90 150 (120) (120) 120 MLSSm

29、ax(mg/L) 3000 (3235) (3235) 3235 akgMLSS/(kgBOD5·d) 0.906 tT·S(d) 15 TS(kg) (12571) (12571) 12571 Z(%) 0.302 ta(h) (3.0) (3.0) ts+td(h) 1.0+1.0 A(m2) 476 438 1984 1798 925 H(m) 3.07 2.85 2.57 2.57 1.62 Vmin(m3) 540 588 3234 2931 2386 V(m3) 2000 1838 8333 7550 3886 V(m3) 1460 1250 5099 4619

30、 1500 HRT(h) 9.6 8.8 40.0 36.2 18.7 注：一法至四法依次指：容積負荷法、總污泥負荷法、曝氣時間內(nèi)負荷法、動力學(xué)設(shè)計法，新法系指總污泥量綜合設(shè)計法； 前四種方法中參數(shù) A、H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)計方法評價 根據(jù)表2結(jié)果進行合理性分析，對SBR池容設(shè)計的各種方法作綜合評價如下： 曝氣時間內(nèi)負荷法和動力學(xué)設(shè)計法所得池容明顯偏大，停留時間過長，H已超出允許范圍，實際的MLSSmax僅為1508 mg/L和1655

31、mg/L，要達到假定的活性污泥濃度必須使總污泥齡達30d左右，這樣則污泥負荷過小，不利于除磷脫氮。故該兩法若用于目前的設(shè)計，尚有待改進和完善，但其設(shè)想及動力學(xué)的理論原理和對SBR池容設(shè)計的進步將具有一定的研究價值。 容積負荷法和總污泥負荷法實質(zhì)上系屬同一種方法，當(dāng)采用相應(yīng)參考文獻中的設(shè)計參數(shù)時所得池容偏小、停留時間過短、H也已超出允許范圍；當(dāng)負荷參數(shù)采用總污泥量綜合設(shè)計法的公式推算值時，則所得SBR池容趨于合理、偏差縮小，但仍然存有H、Hmax等參數(shù)與沉降速度、沉淀面積及保護高度之間的關(guān)系相脫節(jié)的缺陷，最終將影響處理效果。 因此該兩法宜謹慎采用，特別是對公式中的負荷參數(shù)應(yīng)以通過計算代替假設(shè)，但

32、對式(15)應(yīng)進行修正，以與該兩法的計算公式相適應(yīng)。 總污泥量綜合設(shè)計法中所考慮的因素及出發(fā)點均與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題及缺陷。通過包括硝化、反硝化和厭氧三個反應(yīng)階段所需反應(yīng)歷時及階段污泥齡的校核計算(方法略)得三個階段的反應(yīng)歷時分別為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池容完全能滿足進行除磷脫氮的需要，且維持了合理的負荷及活性污泥濃度。 從有關(guān)參數(shù)得知：總污泥量綜合設(shè)計法SBR池容合理；H在允許范圍內(nèi)；MLSSmax=3235mg/L，在30004000mg/L之間；Ns=0.074kgBOD

33、5/(kgMLSS·d)，在0.060.10kgBOD5/(kgMLSS·d)范圍內(nèi)；Nn=0.013kgNH3-N/(kgMLSS·d)，符合除磷脫氮負荷要求；MLSSmin=5269mg/L近似于6000mg/L；V/V=38.6%40%，符合最佳充水比。 該法在所有設(shè)計參數(shù)中除SVI、ts、td按經(jīng)驗假定外，均依據(jù)進水水質(zhì)由公式推算而得，不會產(chǎn)生與其他現(xiàn)行方法的矛盾。同時在推求池容過程中確定了SBR池的幾何尺寸，這是其他方法所不及的。 電 話：(0571)88821434 88072824×6910 收稿日期：2002-03-22參考資料：1230

34、     angel7733   2009-01-28 19:25:10 SBR反應(yīng)池池容計算系指傳統(tǒng)的序批式活性污泥反應(yīng)池，而不包括其他SBR改進型的諸多反應(yīng)池(如ICEAS、CASS、MSBR等)池容的計算。 現(xiàn)針對存在的問題提出一套以總污泥量為主要參數(shù)的綜合設(shè)計方法，供設(shè)計者參考。 1 現(xiàn)行設(shè)計方法 1.1 負荷法 該法與連續(xù)式曝氣池容的設(shè)計相仿。已知SBR反應(yīng)池的容積負荷或污泥負荷、進水量及進水中BOD5濃度，即可由下式迅速求得SBR池容： 容積負荷法 V=nQ0C0Nv (1) Vmin=SVI·MLSS106·V 污泥負荷法 Vmi

35、n=nQ0C0·SVINs (2) V=Vmin+Q0 1.2 曝氣時間內(nèi)負荷法 鑒于SBR法屬間歇曝氣，一個周期內(nèi)有效曝氣時間為ta，則一日內(nèi)總曝氣時間為nta，以此建立如下計算式： 容積負荷法 V=nQ0C0tcNv·ta (3) 污泥負荷法 V=24QC0nta·MLSS·NS (4) 1.3 動力學(xué)設(shè)計法 由于SBR的運行操作方式不同，其有效容積的計算也不盡相同。根據(jù)動力學(xué)原理演算(過程略)，SBR反應(yīng)池容計算公式可分為下列三種情況： 限制曝氣 V=NQ(C0-Ce)tfMLSS·Ns·ta (5) 非限制曝氣 V=nQ(C0

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

37、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； 曝氣時間內(nèi)負荷法與動力學(xué)設(shè)計法中試圖引入有效曝氣時間ta對SBR池容所產(chǎn)生的影響，但因其由動力學(xué)原理演算而得，假定的邊界條件不完全適應(yīng)于實際各個階段的反應(yīng)過程，將有機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有機碳去除的影響，使得在同一負荷條件下所得SBR池容驚人地偏大。 上述問題的存在不僅不利于SBR法對污水的有效處理，而且進行多方案比較時也不可能全面反映SBR法的工程量，會得出投資偏高或偏低的結(jié)果。 針對以上問題，提出了一套以總污泥量為主要參數(shù)的SBR池容綜合設(shè)計方法。 2 總污泥量綜合設(shè)計法 該法是以提供SBR反

38、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和排水階段歷時內(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)最大周期進水量求算貯水容積，兩者之和即為所求SBR池容。并由此驗算曝氣時間內(nèi)的活性污泥濃度及最低水深下的污泥濃度，以判別計算結(jié)果的合理性。其計算公式為： TS=naQ0(C0-Cr)tT·S (8) Vmin=AHminTS·SVI·10-3 (9) Hmin=Hmax-H (10) V=Vmin+V (11) 式中TS單個SBR池內(nèi)干污泥總量，kg tT·S總污泥齡，d ASBR池幾何平面積，

39、m2 Hmax、Hmin分別為曝氣時最高水位和沉淀終了時最低水位，m H最高水位與最低水位差，m Cr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-Z·Cse·1.42(1-ek1t) (12) 式中Cse出水中懸浮物濃度，kg/m3 k1耗氧速率，d-1 tBOD實驗時間，d Z活性污泥中異養(yǎng)菌所占比例，其值為： Z=B-（B2-8.33Ns·1.072(15-T)）0.5 (13) B=0.555+4.167(1+TS0/BOD5)Ns·1.072(15-T) (14) Ns=1/a·tT·S (

40、15) 式中a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)-0.6×0.072×1.072(T-15)1/tT·S+0.08×1.072(T-15) (16) 式中TS、BOD5分別為進水中懸浮固體濃度及BOD 5濃度，kg/m3 T污水水溫， 由式(9)計算之Vmin系為同時滿足活性污泥沉降幾何面積以及既定沉淀歷時條件下的沉降距離，此值將大于現(xiàn)行方法中所推算的Vmin。 必須指出的是，實際的污泥沉降距離應(yīng)考慮排水歷時內(nèi)的沉降作用，該作用距離稱之為保護高度Hb。同時，SBR池內(nèi)混合液

41、從完全動態(tài)混合變?yōu)殪o止沉淀的初始510min內(nèi)污泥 仍處于紊動狀態(tài)，之后才逐漸變?yōu)閴嚎s沉降直至排水歷時結(jié)束。它們之間的關(guān)系可由下式表示： vs(ts+td-10/60)=H+Hb (17) vs=650/MLSSmax·SVI (18) 由式(18)代入式(17)并作相應(yīng)變換改寫為： 650·A·HmaxTS·SVI(ts+td-10/60)=V/A+Hb (19) 式中 vs污泥沉降速度，m/h MLSSmax當(dāng)水深為Hmax時的MLSS，kg/m3 ts、td分別為污泥沉淀歷時和排水歷時，h 式(19)中SVI、Hb、ts、td均可據(jù)經(jīng)驗假定，Ts、

42、V均為已知，Hmax可依據(jù)鼓風(fēng)機風(fēng)壓或曝氣機有效水深設(shè)置，A為可求，同時求得H，使其在許可的排水變幅范圍內(nèi)保證允許的保護高度。因而，由式(10)、(11)可分別求得Hmin、Vmin和反應(yīng)池容。 3 工程算例 3.1 設(shè)計基本條件 某城鎮(zhèn)平均污水處理量為10000m3/d，進、出水質(zhì)見表1。 表1 設(shè)計進、出水質(zhì) 項目 CODCr(mg/L) BOD5(mg/L) SS(mg/L) NH3-N(mg/L) NO3-N(mg/L) TP(mg/L) 水溫() pH 進水 380 200 200 40 0 4 15 出水 60 20 20 5 5 0.5 69 3.2 SBR池容計算 按前述設(shè)計方法及推薦采用的參數(shù)，以及提出的總污泥量綜合計算法和相應(yīng)的參數(shù)推求公式，依表1的要求進行SBR池容計算。為便于結(jié)果比較，該工程設(shè)SBR池2座，交替分批進水，周期長6h，Hmax=4.2m，變化系數(shù)k2=1.2，計算結(jié)果見表2。 表2 單個SBR池參數(shù)及結(jié)果比較 設(shè)計參數(shù)一法二法三法四法新法 NvkgBOD5/(m3·d) 0.50 0.24 NvkgBOD5/(kgMLSS·d 0.255 (0.074) (0.074) 0.074 SVI(mL/g) 90 150 (120) (120) 120 MLSSmax(mg/L