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什么是污泥負(fù)荷、去除負(fù)荷、有機(jī)負(fù)荷、容積負(fù)荷?它們之前到底有啥關(guān)系?
發(fā)布日期:2022-12-15 來(lái)源:轉(zhuǎn)載 閱讀:1253
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水友小王問(wèn):我在學(xué)習(xí)污水的生物處理過(guò)程中,遇到幾個(gè)概念一直搞不清楚——有機(jī)負(fù)荷、去除負(fù)荷、污泥負(fù)荷、容積負(fù)荷之間到底是啥關(guān)系?

水友老張解答道:一般來(lái)說(shuō),有機(jī)負(fù)荷有兩種表示方式:污泥負(fù)荷和容積負(fù)荷,而在這兩個(gè)概念中,你Z需要掌握的就是污泥負(fù)荷。

畢竟,眾多研究都表明了一個(gè)事實(shí),即污泥負(fù)荷影響著污泥的凝聚、沉降性能以及系統(tǒng)對(duì)污染物的去除效率,用污泥負(fù)荷來(lái)表示有機(jī)負(fù)荷比容積負(fù)荷更為貼近微生物的生長(zhǎng)規(guī)律。

那么,既然污泥負(fù)荷這么重要,我們就很有必要好好了解它的計(jì)算方式,與其他控制指標(biāo)的關(guān)系、以及它對(duì)污染物去除率的影響。


一、污泥負(fù)荷的計(jì)算及一般控制區(qū)間

1、什么是污泥負(fù)荷、承受負(fù)荷和去除負(fù)荷?如何計(jì)算?

污泥負(fù)荷是指單位質(zhì)量的污泥微生物在一定時(shí)間內(nèi)所得基質(zhì)的量,單位為kgCOD( BOD) /( kgMLSS·d) 。

污泥負(fù)荷在微生物代謝方面的含義就是F/M比值,它代表了微生物量與食物量之間的一種平衡關(guān)系,直接影響活性污泥的增長(zhǎng)速率、有機(jī)污染物的去除效果效率、氧的利用率以及污泥的沉降性能。

污泥負(fù)荷(F以BOD5表示,M以MLSS表示)的計(jì)算公式如下:

F/M==(BOD5×Q)/曝氣池中活性污泥總量

其中,曝氣池中活性污泥總量=曝氣池有效容積×MLSS。

(由于一些污水廠沒有條件測(cè)定BOD5,所以污泥負(fù)荷計(jì)算也可用CODcr來(lái)取代BOD5。因?yàn)榫湍骋惶幚硌b置而言,其污水的BOD/COD一般情況下是相對(duì)穩(wěn)定的。)

此處需要特別說(shuō)明的是,上面我們所介紹的污泥負(fù)荷只是大致反映了曝氣池中單位質(zhì)量的活性污泥每天所能接納的BOD5量,而不能反映所能去除的BOD5量。

因此,在實(shí)際的運(yùn)行管理中應(yīng)采用污泥的BOD5去除負(fù)荷。

二者的計(jì)算不同在于:前者的F用曝氣池每天進(jìn)水BOD5的總量表示,是污泥的承受負(fù)荷;而后者的F用曝氣池每天去除的BOD5的總量表示,是污泥的去除負(fù)荷。

在日常運(yùn)行管理中,后者往往更具指導(dǎo)意義,能反映出處理裝置的實(shí)際處理能力。

2、F/M的一般控制區(qū)間

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數(shù)據(jù)來(lái)源/《活性污泥法工藝控制》:F/M參考控制值

值得一提的是,上圖提到的這些控制區(qū)間數(shù)據(jù),僅可用于參考,并不能作為定理或者切實(shí)準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)。

畢竟,隨著環(huán)保政策越來(lái)越嚴(yán)格,國(guó)家對(duì)出水標(biāo)準(zhǔn)也提出了更高的要求,這就迫使我們把生化處系統(tǒng)的F/M必須控制得更低,否則很難做到達(dá)標(biāo)排放。

當(dāng)然,維持較低F/M時(shí),也會(huì)出現(xiàn)很多不良表現(xiàn)......

在低負(fù)荷情況下的不良表現(xiàn)——

?曝氣池和二沉池容易產(chǎn)生浮渣;

?放流水容易夾帶顆粒物;

?有水力貨荷沖擊時(shí),容易導(dǎo)致活性污泥流出二沉池。

在高負(fù)荷時(shí)的不良表現(xiàn)——

?污泥沉降性差,上清液渾濁,液面白色泡沫多;

?有機(jī)物去除率低,氦氮去除率低,抗沖擊負(fù)荷差;

?溶解氧消耗大,非活性污泥類原生動(dòng)物占優(yōu)勢(shì)。


二、污泥負(fù)荷與其他控制指標(biāo)的關(guān)系

1、F/M與SV30之間的關(guān)系

活性污泥控制在不同的F/M階段,其表現(xiàn)的沉降特性是不一樣的。

1)當(dāng)F/M過(guò)低時(shí),SV30表現(xiàn)為:

液面容易看到浮渣層;活性污泥色澤較深;沉降過(guò)程較迅速;上清液帶有細(xì)小顆粒;沉降的活性污泥壓縮性好。

2)當(dāng)F/M過(guò)高時(shí),SV30表現(xiàn)為:

污泥界面不夠清晰;活性污泥色澤呈單粽黃色;絮凝沉降速度相對(duì)緩慢;上清液渾濁;沉降的活性污泥階段壓縮性差。

值得一提的是,通過(guò)沉降比的表現(xiàn)也可以從側(cè)面了解活性污泥的污泥負(fù)荷概況,避免出現(xiàn)單單純靠計(jì)算帶來(lái)的誤判。

2、F/M與MLSS之間的關(guān)系

從上文污泥負(fù)荷的計(jì)算公式看,F(xiàn)/M與MLSS的關(guān)系十分密切。

一般來(lái)說(shuō),我們分析F/M的目的就是為了能夠更系統(tǒng)地了解到進(jìn)水有機(jī)物濃度對(duì)應(yīng)當(dāng)下的活性污泥濃度是否合適,以此來(lái)指導(dǎo)調(diào)整活性污泥的濃度值,Z終得出活性污泥濃度與進(jìn)水有機(jī)物濃度的Z佳比例。

在實(shí)際工作中,大家可能都會(huì)遇到一個(gè)問(wèn)題,那就是過(guò)大的排泥速率會(huì)導(dǎo)致活性污泥濃度快速下降,等到活性污泥濃度每日分析結(jié)果出來(lái)的時(shí)候,再去改變操作,往往為時(shí)已晚,難以迅速恢復(fù)。

同樣的,過(guò)小的排泥速率會(huì)導(dǎo)致排泥效果不明顯,如果排泥量低于活性污泥的增長(zhǎng)量,我們還會(huì)發(fā)現(xiàn)污泥濃度隨著排泥的進(jìn)行反而還會(huì)上升。

因此,如何控制合理的排泥,將F/M控制在合理范圍對(duì)我們工作來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。而這就需要我們平時(shí)多多積累排泥的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),特別是在不同活性污泥濃度情況下,對(duì)應(yīng)排泥量的曲線還是非常有必要作的。

3、F/M與DO之間的關(guān)系

F/M與DO的關(guān)系,類似于我們上面提到的F/M與MLSS之前的關(guān)系,這里就不過(guò)多解釋了。

概括起來(lái)講,就是在較低F/M情況下,同樣降解一定量的有機(jī)物,所消耗的溶解氧相對(duì)來(lái)說(shuō)要更高。

這是因?yàn)楫?dāng)F/M過(guò)低時(shí),相應(yīng)的活性污泥濃度處在一個(gè)過(guò)剩的范圍內(nèi),這部分過(guò)剩的活性污泥越多,消耗額外的溶解氧自然也就越來(lái)越多了。

當(dāng)搞清楚這層關(guān)系后,我們?cè)谒幚磉^(guò)程中就可以通過(guò)F/M來(lái)達(dá)到節(jié)能降耗的目的了——在保持處理效果的前提下,盡量提高F/M,以避免不必要的曝氣消耗。


三、污泥負(fù)荷對(duì)污染物去除率的影響

1、F/M對(duì)COD去除效率的影響

以A2/O為例,活性污泥對(duì)COD的去除率隨F/M的增加呈先升高后下降的變化。

?當(dāng)進(jìn)水F/M介于0.15~0.28kgCOD/(kgMLSS·d)時(shí),系統(tǒng)對(duì)COD的去除效果Z好。

?當(dāng)進(jìn)水F/M<0.15kgCOD/(kgMLSS·d)時(shí), F/M越高COD降解速率越快。

?當(dāng)進(jìn)水F/M>0.28kgCOD/(kgMLSS·d)時(shí),COD降解速率顯著下降。這主要是因?yàn)樵诟逨/M條件下,水力停留時(shí)間較短,微生物對(duì)有機(jī)物的吸附和氧化不充分,從而導(dǎo)致COD去除率減小。

值得一提的是,在低溫條件下,當(dāng)活性污泥A2/O系統(tǒng)的進(jìn)水F/M分別為0.22、0.31和0.39kgCOD/(kgMLSS·d)時(shí),系統(tǒng)對(duì)COD的去除率隨著負(fù)荷的增大而減小,平均去除率由87.2%下降至80.7%。

這是由于在低溫條件下,微生物的生理活性受到抑制,導(dǎo)致其對(duì)有機(jī)物的降解能力有限,所以在此條件下降低F/M可以提高系統(tǒng)對(duì)COD的去除能力。

2、F/M對(duì)氨氮去除效率的影響

在活性污泥A2/O工藝中,NH3-N的去除率與F/M呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,低F/M有利于系統(tǒng)對(duì)NH3-N去除。

?低F/M運(yùn)行時(shí),水力停留時(shí)間較長(zhǎng),有利于NH3-N和NO2--N被充分氧化;當(dāng)系統(tǒng)的F/M介于0.14~0.28kgCOD/(kgMLSS·d)時(shí),NH3-N的去除率Z高,平均去除率達(dá)96.1%。

?而高F/M下,水力停留時(shí)間較短,NH3-N無(wú)法被充分硝化形成NO3--N。

同時(shí),有研究研究表明,亞硝酸鹽氧化菌(NOB)的Z佳生長(zhǎng)溫度為25~30℃,氨氧化菌(AOB)的Z佳生長(zhǎng)溫度為28℃,溫度不僅影響著NOB的生長(zhǎng)速率,還影響硝化反應(yīng)的進(jìn)程。

當(dāng)溫度低于10℃時(shí),NOB的活性受到明顯抑制,當(dāng)溫度降至5℃以下時(shí),硝化反應(yīng)基本停止。

當(dāng)溫度為7.5~11.5℃時(shí),隨著活性污泥A2/O系統(tǒng)進(jìn)水F/M的提高,NH3-N去除率隨之降低。

在進(jìn)水NH3-N平均濃度為30.9mg/L條件下,當(dāng)F/M由0.22kgCOD/(kgMLSS·d)提高到0.39kgCOD/(kgMLSS·d)時(shí),出水NH3-N濃度由12.3mg/L增加到13.9mg/L,平均去除率也由60.2%降低到53.1%。

3、F/M對(duì)磷去除效率的影響

聚磷菌屬于低溫耐冷菌,低溫對(duì)活性污泥A2/O系統(tǒng)除磷效率的影響并不是十分顯著。

有研究數(shù)據(jù)表明,在低溫條件下,當(dāng)系統(tǒng)的進(jìn)水F/M分別為0.22、0.31、0.39kgCOD/(kgMLSS·d)時(shí),進(jìn)水TP平均濃度分別為5.73、5.41和5.2mg/L,出水TP平均濃度分別為1.21、0.89和0.67mg/L,系統(tǒng)對(duì)TP的平均去除率分別為78.9%、83.8%和87.4%。不難看出,TP的去除率并沒有顯著的變化。


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