在進行后續的討論之前,先來把上期公眾號遺留下來的幾個問題解決一下。首先是上期提到的公式5,公式6,上期文章中,公式5,6為:
在這兩個公式中,沒有計算體積,因此這兩個公式計算出來的并不是污泥濃度,而是污泥總量,在實際的運行中,很少用污泥總量來衡量日常的運行,而且化驗室也主要做污泥濃度而不是污泥總量,因此需要把這個計算成污泥濃
度,需要再進一步的計算,就是除以相應的生物池體積。
在選擇生物池體積的時候,需要注意的是,這里應該選擇生物池的那一部分體積來進行計算,由于這個公式主要計算的是硝態氮轉化為氮氣的反硝化過程,在生物池內這個過程主要發生在缺氧區,因此這個體積就主要是指反硝化區的體積。如果廠內的工藝是A2O以及改良型A2O工藝的話,主要就是指缺氧區的體積;如果是硝化反硝化交替進行的工藝,就要以整體的體積進行計算,比如氧化溝,CASS等工藝。
所以最終的計算公式就會變成:
公式全部推導完成后,來簡單舉一個例子進行一下實例的計算。
案例分析:北方某地污水廠,設計處理能力為2萬噸,設計小時流量為833m3/h,實際處理能力為1.5萬噸,處理工藝采用的A2O工藝+高效沉淀池+轉盤過濾的工藝。生物池體積分別為:厭氧池1666m3,設計停留時間HRT為2小時,缺氧池4165m3,設計停留時間HRT為5小時,好氧池12500m3,設計停留時間15小時,實測生物池內的MLVSS/MLSS大約在55~60%之間,年平均進水水質COD370mg/L,BOD為175mg/L,進水總氮為58mg/L,生物池各個月度實測溫度為下表:
運營人員在具備這些數據以后,在1.5萬噸進水量的情況下,計算在各個月度的溫度下,應該控制的污泥濃度。
首先需要計算的是在當前的水量下,生物池內各個處理段的實際停留時間:
在當前處理水量下的小時平均流量:
來計算保證出水BOD達標的情況下的最低的揮發性污泥濃度,BOD的去除在上文提到,主要認為在好氧池進行,對于其他的去除量為了計算方便忽略不計,因此使用公式
也就是說為了保證BOD達到10mg/L的達標出水指標,需要保持好氧池內1320mg/L的MLVSS濃度。廠內實測的污泥有機份MLVSS/MLSS在55~60%之間,因此可以計算出MLSS濃度為:
MLSS=1320÷55%=2400mg/L
因此在實際控制中,生物池為了保證BOD達標需要保持MLSS為2400mg/L。
再來繼續看脫氮反應的污泥濃度,首先來看各個月份的檢測溫度表:
從年度的平均檢測的溫度可以看到溫度大體可以分為幾個溫度區間,冬季12~3月份在10℃左右,春秋兩季在15℃左右,夏季在20℃左右,這樣在工藝控制中,就以這三個溫度進行控制,由于水溫是一個逐步變化的過程,污泥濃度的工藝控制也需要一個比較漫長的過程,所以我們一般選擇春秋兩季為工藝調試階段,在這兩個季節運行人員可以進行濃度的調控。要注意溫度逐步變化,但是調控不可能精準調整,因此我們就選擇幾個平均數值,通過平均值計算可以得出冬季的10℃,春秋的15℃,夏季的20℃。因此我們就計算這三個溫度下的脫氮污泥濃度,出水總氮為了保證有一定的緩沖,采用12mg/L為計算值(一級A排放標準為15mg/L)。
首先用公式(3)來計算20℃下的反硝化速率:
也就是說在20℃下,系統保持出水總氮達標反硝化的污泥濃度MLSS需要達到4072mg/L。
再來看15℃的情況:
也就是說在15℃下,系統保持出水總氮達標反硝化的污泥濃度MLSS需要達到5200mg/L。
最后來看10℃的情況:
也就是說在10℃下,系統保持出水總氮達標反硝化的污泥濃度MLSS需要達到6630mg/L。
通過這一系列的計算,就可以得出污水廠在現階段的進水條件下,為了達到BOD/COD達標出水需要保持曝氣池里的MLSS濃度為2400mg/L,為了保證出水總氮達標需要保持的污泥濃度MLSS為:20℃時為4072mg/L,也就是4100mg/L,15℃時為5200mg/L,10℃時為6630mg/L。
注意這些濃度都比BOD降解的污泥濃度要高,這是由于反硝化的速率明顯低于異養菌降解BOD的速率造成的,為了保證出水的總氮達標,因此要優先考慮總氮的去除,也就是選用的污泥濃度為脫氮的污泥濃度。轉化成季節性的統計也就是夏季保持在4100mg/L,春秋兩季為5200mg/L,冬季為6630mg/L。所以這樣也從理論計算上說明了四季分明的污水廠,在不同的季節需要控制不同的污泥濃度的原因。當然這些計算基于很多理想狀態下的數據,可能和實際運行有一定的出入。
實際運行人員采集的實際運行數據越多,越真實的反應水質情況,工藝運行情況的時候,這個數據計算出來的也就越準確,運行數據的計算是一個無限逼近真實值的過程,在實際運行中,大家也可以以計算數據為基準進行調控,進行計算后調控,然后根據實際的情況不斷修正計算值,最終達到最佳的控制參數范圍。