生物处理的工艺计算是污水处理工程设计和运行管理的基础, 目前一般只是在污水处理工程的设计过程中采用生物计算, 而在污水厂运行过程中却很少应用。笔者以某一采用AO工艺的污水处理厂的工艺运行为例进行生物计算分析, 以确定合理的污泥浓度, 排泥量, 鼓风量等运行参数, 并对运行中的能耗进行了分析。计算公式均取自《活性污泥工艺简明原理及设计计算》[1]。
设计规模为2万吨/天, 最低水温取8℃, 进水水质参数见表1。
曝气池污泥浓度4000mg/l, 设计污泥龄13.5d, 设计有效池容9700立方米, 停留时间11.7h。设计鼓风机流量为100m3/min, 设计每天排除绝干剩余污泥量2.9吨。
该污水厂实际污水处理量通常在1.6万吨/天, 进水水质如下。 (如表2)
进入冬季后减少排泥量, 使污泥浓度维持在3000mg/L左右, 夏季加大污泥排放量, 使污泥浓度维持在1500mg/L。鼓风量则根据溶解氧的指示进行调整, 通常维持在70m3/min左右。
首先根据水温确定合适的污泥龄, 求得冬季污泥龄为9.1d, 夏季为3.1d。根据污泥龄以及SS和BOD5实际每日去除量, 求得冬季污泥产泥系数YBOD为0.78kg污泥/吨水, 夏季产泥系数YBOD为0.82kg污泥/吨水。
在确定的池容下, 根据进水BOD5浓度和产泥系数, 求得冬季污泥负荷为0.1 6 k g B O D/k g M L S S, 夏季污泥负荷为0.4 5 k g B O D/k g M L S S。相应实际需求的污泥浓度分别为冬季1 6 3 5 m g/L, 夏季为5 8 3 m g/l, 绝干剩余污泥量为冬季1.7 4吨/天, 夏季1.8 3 t/天。
根据实际污泥龄和实际水温, 求得单位BOD去除量所需要的氧量OVc, 冬季为1.05, 夏季为0.98, 相应的总需氧量AOR冬季为4184kg/d, 夏季为4056kg/d。
根据水温计算需氧量修正系数k0冬季为1.4 1, 夏季为1.4 5, 从而求得标准需氧量S O R冬季为5 9 0 5 k g/d, 夏季为5 8 6 7 k g/天, 冬季鼓风量为58.6m3/min, 夏季为58.2m3/m i n。
将上述各项计算结果与设计结果的比较, 结果列于下表。 (如表3)
根据上表比较, 我们发现, 实际需要的运行参数与设计参数的确大相径庭。从上表可见夏季计算需求的污泥量很少, 似乎不合常理。但考虑到本厂实际进水量偏少, 进水指标低于设计值, 以及夏季污泥生化能力较强的特点, 污泥浓度的确可以适度减少, 但实际运行中一般控制在1000mg/L以上。
出于管理方便, 运行工艺人员在冬季和夏季分别将污泥浓度保持在3000mg/L和1500mg/L, 因此曝气池的排泥量和需氧量都会与上述计算值产生较大幅度的偏离, 应进一步计算。
对上述三项进行多次迭代计算, 在水温12℃, MLSS为3000mg/l时, 实际污泥龄为186d, 污泥产泥系数为0.70, 每日实际排放剩余污泥量为1.57d/t;在水温为23℃, MLSS为1500mg/l时, 实际污泥龄为9.4天, 污泥产泥系数为0.69, 每日实际排放剩余污泥量为15 5 d/t。
根据上述实际水温和实际污泥龄, 求得冬季实际OVC为1.19, 夏季OVC为1.21, 最后计算得冬季实际鼓风量为64立方米/min, 夏季实际鼓风量为67m3/min。一般保持风量在70m3/min左右是适宜的。
对表中的各参数进行比较, 冬季根据实际MLSS调整的鼓风量较计算MLSS下需求的鼓风量高出9.4%, 夏季高出15.6%, 平均高出125%;冬季实际浓度下排出的剩余污泥量较计算浓度下需求的剩余污泥量低9.8%, 夏季低153%, 平均低12.6%。
通过比较, 我们看到, 当实际污泥浓度高于计算需求的污泥浓度时, 系统对鼓风量的需求增加了, 但同时剩余污泥量的排放减少了。我们可以依据上述比较结果进行工艺运行中的节能降耗的经济分析。
根据耗电量测算, 在流量为70m3/min时, 鼓风机实际消耗功率约为98kw, 则年耗电量为87.6万度。按实际风量平均高于计算浓度下需求风量的12.5%计, 每年实际增加电耗为9.7万度, 按照每度电0.7元的当地价格, 增加成本6.8万元。
在实际污泥浓度下, 每日排出剩余污泥量按照冬季和夏季的平均值计算为1.56t/d, 则年排出5 6 9 t。按照经济核算, 污泥处理成本为1250元/t干污泥 (含脱水和运输的成本及污泥最终处置成本) 。如果实际污泥浓度下的排泥量普遍低于计算浓度下所需的排泥量12.6%, 则每年减少排泥量71.1t, 年节约污泥处理费用8.9万元。
根据上述测算, 减少污泥的排放量可以使总体成本降低。但随着污泥最终处置技术的提高, 污泥最终处置成本可能会大大降低, 根据上述计算, 可以认为污水厂目前的调控方式是适宜的。
在污水厂运行过程中, 既可以根据来水的水质水量情况随时计算合理的污泥浓度和排泥量、鼓风量等参数, 也可以维持确定的污泥浓度, 计算合理的排泥量和鼓风量, 而且还能够根据污泥处理成本和鼓风量耗电成本的比较, 确定更合理的污泥浓度, 充分实现污水处理节能降耗的效果。因此, 生物计算不仅应该在设计过程中被重视, 在污水处理设施运行中也应该发挥重要作用, 以保障我国众多污水处理厂的良好运营。
摘要：利用工艺计算, 根据现有池容和进水条件, 确定合理需要的污泥浓度, 进而计算出相应的剩余污泥排放量和鼓风曝气量。然后针对实践中的运行, 在确定污泥浓度下进行鼓风量和排泥量的需求分析。对因实际污泥浓度与计算浓度偏离而引起的鼓风耗电成本上升和剩余污泥处置成本下降进行了经济比较。
关键词：生物计算,污泥浓度,鼓风量,排泥量,节能降耗
[1] 周雹.活性污泥工艺简明原理及设计计算[M].北京, 中国建筑工业出版社, 2005:14～31.
[2] 周雹, 周丹, 等.活性污泥工艺的设计计算方法探讨[J].中国给水排水, 2001, 17 (5) :45～49.
[3] 给排水设计手册[M].第五册.北京:中国建筑工业出版社, 1986:313～315.
推荐阅读：
模糊控制技术在污水处理曝气系统的应用07-16
城市污水处理厂试运行06-06
某污水处理厂集控室PLC控制系统07-13
超滤技术在生活污水回用处理中的开发与应用06-02
膜生物反应器处理市政污水中试研究07-24
编制污水处理厂可行性研究报告所需资料06-18
造纸污水的处理07-19
污水处理的实习报告09-11
