城市污水处理厂污泥量计算方法_吴帆

第42卷第2期

2009年4月武汉大学学报(工学版)Engineering Journal of Wuhan U niv ersity Vo l .42No .2Apr .2009收稿日期:2008-06-30

作者简介:吴　帆(1985-),女,硕士研究生,主要从事水污染控制及废水资源化研究,E -mail :w ufan7116241@ .文章编号:1671-8844(2009)02-0244-04

城市污水处理厂污泥量计算方法

吴　帆,程晓如

(武汉大学土木建筑工程学院,湖北武汉　430072)

摘要:

从城市污水处理厂污泥的组成及处理工艺方面,归纳了城市污水处理厂污泥量的计算方法,统一参数的取值,使污泥量的计算结果与实际更相符.将污泥分为初沉污泥和剩余污泥,根据初沉污泥的产泥原理,给出了两种初沉污泥计算方法;着重对剩余污泥量计算进行探讨,将剩余污泥分为生物污泥和非生物污泥,从生物污泥的产泥机理、Y 和K d 的取值及影响条件、S e 的取值等方面对生物污泥量的计算公式做出了分析,对于非生物污泥量的3种计算方法,根据公式的意义指出3种计算公式的适用条件,明确了污泥量计算的概念.最后总结了城市污水处理厂设初沉池与不设初沉池时污泥量的各种计算方法.

关键词:

污泥量;初沉污泥;剩余污泥;计算公式中图分类号:T U 992　　　文献标志码:A

Calculation methods of sludge volume in

municipal sewage treatment plant

W U Fan ,CH ENG Xiaoru

(Schoo l o f Civil and A rchitectural Eng ineering ,Wuhan U niver sity ,W uhan 430072,China )

Abstract :According to the composition and treatment process of sludge in munic ipal sewage treatment plant ,this paper concludes calculation methods of sludge volume ,unifies the value of parameters and makes the calculation re -sults to fit well with the practice .The sludge is divided into primary sludge and surplus sludge .Two calculation methods about the primary sludge are presented based on the production princ iple .The article puts emphasis on discussion of surplus sludge volume ;and the surplus sludge is divided into biological and non -biological .It analyzes calculation methods of biological sludge through production principle ,the value and influence condition of Y and K d and the value of S e .As fo r the three calculation methods of non -biological sludge ,the paper points out the applica -ble condition based on the formula meaning and makes clear the concept of calculation of sludge volume .Finally ,various calculation methods of sludge volume are summarized with or without the primary sedimentation tank in municipal sewage treatment plant .

Key words :sludge volume ;prim ary sludge ;surplus sludge ;calculation formulas

在处理城市污水的过程中,必然伴随着大量污

泥的产生.一个完整的城市污水处理厂不光只有污

水处理,还应有完善的污泥处理设施.因此,污泥量

计算正确与否将直接影响到污泥处理设施的合理设

计.目前国内城市污水处理厂对污泥量的计算虽然

理论分析比较统一,但是对于具体的计算公式,各种

参考资料却不尽相同,往往由于公式中参数的选择、

取值不同,导致污泥量的计算结果也相差悬殊[1].

城市污水二级处理厂的污泥来源主要是初沉污泥和剩余污泥,分别来自初沉池和二沉池.本文主要针对两种污泥量的计算进行分析讨论.1　初沉污泥量的计算初沉池的作用是对污水中密度较大的固体悬浮物进行沉淀分离.初沉污泥主要是悬浮物在重力作用下沉淀形成的,因此初沉污泥量有两种计算方

　第2期吴　帆,等:城市污水处理厂污泥量计算方法

法[2].

1)根据原污水悬浮物浓度及沉淀效率计算:

W=CηQ

(1-P1)ρ

(1)式中:W为初沉污泥量,m3·d;Q为污水厂平均日流量,m3/d;C为进入初沉池污水中悬浮物浓度,g/ L;η为初沉池沉淀效率;P1为污泥含水率;ρ为初沉池污泥密度,以1000kg/m3计.

2)根据设计人口及产泥量标准计算:

W=S N

1000

(2)式中:W为初沉污泥量,m3/d;S为每人每日污泥量,L/(人·d);N为设计人口.

选用那个公式取决于设计的原始资料,在设计人口不明确的情况下可选用第一种计算方法,初沉池的去除效率一般取50%,污泥含水率为95%～97%[3].

2　剩余污泥量的计算

在活性污泥工艺中,为维持生化反应系统的稳定,每天需不断有剩余污泥排出,主要由两部分构成,一是生物污泥,即由降解有机物BOD所产生的污泥增殖;二是非生物污泥,即进水中不可降解及惰性悬浮固体的积累.

2.1　生物污泥的计算

2.1.1　计算方法

生物污泥是降解有机物产生的活性污泥,是合成代谢与内源代谢两项活动的差值.一方面微生物对可生物降解的有机物通过合成代谢转化为新的细胞物质,另一方面微生物通过自身内源呼吸的作用使细胞物质减少.

1)按传统计算法:

ΔX1=Y(S o-S e)Q-K d VX v

式中:ΔX1为由降解有机物所产生的污泥增殖,kg/ d;V为生物反应池的容积,m3;(S o-S e)Q为每日的有机污染物降解量,kg/d;X v为生物反应池内混合液挥发性悬浮固体平均浓度(g M LVSS/L);Y为污泥产率系数,即微生物每代谢1kg BOD所合成的M LVSS kg数;K d为活性污泥微生物的自身氧化率(或衰减系数),d-1;S o为生物反应池进水五日生化需氧量,kg/m3.

传统计算法中以污泥浓度作为主要的计算参数,没有考虑污泥龄等因素对污泥量及污泥组成的影响,若有关参数取值不当,可能会出现ΔX<0的计算结果[1].

2)按污泥龄计算:

ΔX1=(Y

1+k d·θc

)Q(S o-S e)=Y obs Q(S o-S e)

(3)式中:θc为污泥龄;Y ob s为污泥表观产率或净产率系数.其余同前.

按上述两种方法计算的污泥量均反映了降解有机物引起的异养微生物的增值与内源呼吸衰减值的差值.随着氮磷去除要求的不断提高,污泥龄已成为活性污泥系统设计和运行的关键参数.污泥龄反映了微生物在反应系统中的平均停留时间,泥龄越长,微生物降解有机污染物的时间越长,对有机污染物降解越彻底,同时自身代谢的强度也越大,最终导致污泥产量降低.

2.1.2　Y和K d的取值及影响条件

Y表示微生物降解利用单位质量的有机物所产生的细胞原生质的量(kgVSS/kg BOD5),宜根据试验资料确定,无试验资料时,一般取0.4～0.8[4].进水中不同类型的基质会引起污泥内微生物菌群的变化,不同菌群的微生物其细胞产率系数不同,这可能是造成污泥产率差异的根本原因;温度的变化不影响污泥产率的变化,原因可能在于代谢相同基质的污泥内的微生物菌群相同,因此其细胞产率也相同,不受温度影响[5].产率系数Y的降低将直接减少剩余污泥的产量.

衰减系数K d表明了单位时间内单位质量微生物所减少的质量,K d的值取决于微生物种类、所利用的基质、温度的变化.根据Hebre的内源呼吸理论,活性微生物的衰亡速率与微生物量成正比,这是因为细胞的维持能需求是由细胞体自身氧化所提供的[5].生物量越大,需要的维持能越高,细胞的衰减速率就越快.同时细胞量的减少原因除了内源呼吸外,还可能包括食物链中的捕食作用、由于不利的环境条件引起的溶胞现象等.温度较高的条件下,内源呼吸作用较强,导致污泥减量显著.20℃时K d的数值为0.04～0.075,衰减系数K d值应以当地冬季和夏季的污水温度进行修正,并按下列公式计算[4]:

K d T=K d20·(θT)T-20(4)式中:K d T为T℃时的衰减系数,d-1;K d20为20℃时的衰减系数,d-1;T为设计温度,℃;θT为温度系数,采用1.02～1.06.

2.1.3　S e的取值

两种方法中都用到了S e,但是S e的取值为要求达到的出水BOD5浓度还是其中溶解性BOD5的浓度,不同参考书选取结果不同.文献[4]指出S e应

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武汉大学学报(工学版)第42卷

为出水BOD5浓度.

二沉池的主要作用是泥水分离,实际运行中,会

有少量悬浮固体(活性污泥)随处理水流出.因此要求

达到的排放标准中的BOD5包含了溶解性和非溶解

性的有机物.在进行污泥量等工艺计算时,S e的取值

应选择溶解性的BOD5浓度,才能使计算结果与实际

情况相吻合.关于溶解性B OD5浓度的计算如下:

对于氧化沟工艺[6]:

S1=S e-1.42VSS

TSS

×TS S×(1-e-0.23×5)

(5)

其他活性污泥法:

S1=S e-7.1K d·f1·SS e(6)式中:S1为溶解性BOD5的浓度;S e为出水BOD5的浓度;K d为活性污泥自身氧化系数;f1为二沉池出水SS中的VSS所占比例;SS e为二沉池出水悬浮固体浓度.

2.2　非生物污泥的计算

由于原污水中有相当量的惰性悬浮固体,它们原封不动地沉积到污泥中,在许多不设初次沉淀池的处理工艺中其值更甚.计算剩余污泥量必须考虑原水中惰性悬浮固体的含量,否则计算所得的剩余污泥量往往偏小.

目前非生物污泥的计算方法有3种[6,7]:

1)ΔX2=Q(SS o-VSS o)-Q·SS e(7)式中:ΔX2为不可降解的有机悬浮物和无机悬浮物,kg/d;SS o为生物反应池进水悬浮物浓度,kg/ m3;VSS o为生物反应池进水挥发性悬浮物浓度, kg/m3;S S e为二沉池出水悬浮物浓度,kg/m3.

S S是指水样经过过滤得到的悬浮固体,即非溶解性固体.VSS是指SS中挥发性悬浮固体.考虑原水中惰性悬浮固体所占的比例,是准确计算这部分污泥量的关键[7].式(7)将原水中挥发性固体全部当作可以生物降解的,事实上可挥发性悬浮固体中也包含了难生物降解的部分,并且忽略了出水S S中惰性悬浮固体所占比例,这可能就是计算结果与实际相差所在.

2)ΔX2=f p·Q·(S S0-SS e)(8)式中,f p为悬浮固体污泥转换率.

式(8)直接利用参数f p来衡量,意义明确,但是f p的取值随进水水质、处理工艺以及出水水质的不同而发生变化,没有较为准确的参考数据,需要经验和实验等方法得到.进水SS中不可降解及惰性(无机)部分所占的比例,在德国A TV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0.5.若系统存在初沉池,经过初次沉淀后的出水,f值会有所降低,通常为0.3左右[1].

3)ΔX2=Q·(1-f b·f1)·(SS o-S S e)(9)式中:f b为进水VSS中可生化部分的比例;f1为进水SS中VSS所占的比例.

式(9)更为精细地考虑了惰性悬浮固体所占的比例,指出了挥发性悬浮固体中不可生化降解的部分,此方法可以通过实验确定f b和f1的值,计算结果可以更加接近实际情况.

2.3　剩余污泥量的计算

剩余污泥是指从二次沉淀池、生物反应池(沉淀区或沉淀排泥时段)排出系统的活性污泥,所以有

ΔX=ΔX1+ΔX2(10)式中,ΔX为剩余污泥量,kg/d.

3　污泥量计算

城市污水处理厂污泥产量的计算,根据是否设有初沉池可按以下方法计算:

1)设有初沉池时,有两种计算方法[8,9]:

方法(一):

Q s=W+ΔX1+ΔX2

X r

(11)

式中:Q s为每日系统中排出的污泥量,m3/d;W为初沉污泥量,m3/d;X r为回流污泥浓度,g/L.

因为初沉池主要是去除部分悬浮固体,所以当设计有初沉池,在计算ΔX2时,S S o应为进入生化处理工艺的悬浮固体浓度,f p、f b的取值比不设初沉池时要小,也应选用进入生化处理工艺的悬浮固体做实验来确定.

方法(二):

Q s=W+

ΔX1

f X r

(12)

式中:f为M LVSS/M LSS的值.由于剩余污泥中挥发性部分所占比例与曝气池中M LVSS与M LSS 的比值大体相当,ΔX1可认为是挥发性剩余污泥量(kgVSS/d).设有初沉池时f一般取0.7～0.8.

2)不设初沉池时,污水厂每日产生的污泥量即为剩余污泥量,也有两种计算方法:

方法(一):

Q s=

ΔX1+ΔX2

X r

(13)　　方法(二):

Q s=

ΔX1

fX r

(14)　　不设初沉池时,进入好氧池的活性污泥中灰分比例会增加,其M LVSS/M LSS值(即f值)会降

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　第2期吴　帆,等:城市污水处理厂污泥量计算方法

低,从国内城市污水处理厂的实际运行数据来看,f 值一般为0.4～0.6,多在0.5左右[10].

4　结　语

1)城市污水处理工艺中,污泥量为初沉污泥与剩余污泥之和.剩余污泥量计算方法基本是围绕污泥的组成而定,但是具体计算公式还是多种多样,因此在这方面我们仍需努力的地方一是公式的概念明确统一,二是通过实验进一步缩小参数的取值范围,使计算结果与实际运行情况更加符合.

2)对于城市污水,原水SS中不可降解及惰性悬浮固体的比例,设有初沉池时取值小于不设初沉池时.

3)计算降解有机物产生的污泥量时,出水S e 的取值应为溶解性BOD5的值.

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(上接第195页)

公式形式较为复杂不利于推广应用,进一步的研究中将对其实现程序化,增加其适用性.

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/e1c1.html