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运行中如何选择合理的污泥浓度?(下)

北极星水处理网  来源:治污者说    2020/6/8 13:49:50  我要投稿  
所属频道: 水处理  关键词:活性污泥 污泥浓度 MLSS

北极星水处理网讯:在进行后续的讨论之前,先来把上期公众号遗留下来的几个问题解决一下。首先是上期提到的公式5,公式6,上期文章中,公式5,6为:

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在这两个公式中,没有计算体积,因此这两个公式计算出来的并不是污泥浓度,而是污泥总量,在实际的运行中,很少用污泥总量来衡量日常的运行,而且化验室也主要做污泥浓度而不是污泥总量,因此需要把这个计算成污泥浓

度,需要再进一步的计算,就是除以相应的生物池体积。

在选择生物池体积的时候,需要注意的是,这里应该选择生物池的那一部分体积来进行计算,由于这个公式主要计算的是硝态氮转化为氮气的反硝化过程,在生物池内这个过程主要发生在缺氧区,因此这个体积就主要是指反硝化区的体积。如果厂内的工艺是A2O以及改良型A2O工艺的话,主要就是指缺氧区的体积;如果是硝化反硝化交替进行的工艺,就要以整体的体积进行计算,比如氧化沟,CASS等工艺。

所以最终的计算公式就会变成:

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其中:Nwv为生物池水温为t℃下的挥发性污泥浓度(MLVSS kg/m3)

V代表反硝化区(缺氧池)体积(m3)

Q为进水水量(m3/d)

TN0为进水的硝酸盐氮的浓度(mg/L)

TNe为出水的硝酸盐氮的浓度(mg/L)

SDNRt为温度为t℃时的反硝化速率KgNO3-N/(kgMLVSS·d)

公式全部推导完成后,来简单举一个例子进行一下实例的计算。

案例分析:北方某地污水厂,设计处理能力为2万吨,设计小时流量为833m3/h,实际处理能力为1.5万吨,处理工艺采用的A2O工艺+高效沉淀池+转盘过滤的工艺。生物池体积分别为:厌氧池1666m3,设计停留时间HRT为2小时,缺氧池4165m3,设计停留时间HRT为5小时,好氧池12500m3,设计停留时间15小时,实测生物池内的MLVSS/MLSS大约在55~60%之间,年平均进水水质COD370mg/L,BOD为175mg/L,进水总氮为58mg/L,生物池各个月度实测温度为下表:

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运营人员在具备这些数据以后,在1.5万吨进水量的情况下,计算在各个月度的温度下,应该控制的污泥浓度。

首先需要计算的是在当前的水量下,生物池内各个处理段的实际停留时间:

在当前处理水量下的小时平均流量:

15000÷24=625m3/h

厌氧池停留时间:

1666÷625=2.67h

缺氧池停留时间:

4165÷625=6.66h

好氧池停留时间:

12500÷625=20h

来计算保证出水BOD达标的情况下的最低的挥发性污泥浓度,BOD的去除在上文提到,主要认为在好氧池进行,对于其他的去除量为了计算方便忽略不计,因此使用公式(2)来进行计算时,体积采用的是好氧池的体积,Fw采用0.15 KgBOD5/(kgMLVSS·d):

1.jpg

出水水质的BOD以10mg/L计算,则可以计算出挥发性污泥浓度为:

Nwv={15000×[(175-10)÷1000]}÷(12500×0.15)

=2475÷1875

=1.32kg/m3

=1320g/m3

=1320mg/l

也就是说为了保证BOD达到10mg/L的达标出水指标,需要保持好氧池内1320mg/L的MLVSS浓度。厂内实测的污泥有机份MLVSS/MLSS在55~60%之间,因此可以计算出MLSS浓度为:

MLSS=1320÷55%=2400mg/L

因此在实际控制中,生物池为了保证BOD达标需要保持MLSS为2400mg/L。

再来继续看脱氮反应的污泥浓度,首先来看各个月份的检测温度表:

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从年度的平均检测的温度可以看到温度大体可以分为几个温度区间,冬季12~3月份在10℃左右,春秋两季在15℃左右,夏季在20℃左右,这样在工艺控制中,就以这三个温度进行控制,由于水温是一个逐步变化的过程,污泥浓度的工艺控制也需要一个比较漫长的过程,所以我们一般选择春秋两季为工艺调试阶段,在这两个季节运行人员可以进行浓度的调控。要注意温度逐步变化,但是调控不可能精准调整,因此我们就选择几个平均数值,通过平均值计算可以得出冬季的10℃,春秋的15℃,夏季的20℃。因此我们就计算这三个温度下的脱氮污泥浓度,出水总氮为了保证有一定的缓冲,采用12mg/L为计算值(一级A排放标准为15mg/L)。

首先用公式(3)来计算20℃下的反硝化速率:

SDNR=0.3Fw+0.029 (3)

SDNR=0.3×0.15+0.029A

=0.074 KgNO3-N/(kgMLVSS·d)

再用公式(5)来计算20℃下的反硝化污泥浓度:

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Nwv={15000×[(58-12)÷1000]}÷(4165×0.074)

=690÷308

=2.24kg/m3

=2240mg/L

MLSS为2240÷0.55=4072mg/L

也就是说在20℃下,系统保持出水总氮达标反硝化的污泥浓度MLSS需要达到4072mg/L。

再来看15℃的情况:

首先用公式(4)来计算15℃下的反硝化速率,Ø为温度常数,一般取值为1.05::

SDNRt=SDNR•Ø(t-20) (4)

SDNRt=0.074×1.05(15-20)

=0.074×0.78

=0.058 KgNO3-N/(kgMLVSS·d)

再用公式(5)来计算15℃下的反硝化污泥浓度:

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Nwv={15000×[(58-12)÷1000]}÷(4165×0.058)

=690÷241

=2.86kg/m3

=2860mg/L

MLSS为2860÷0.55=5200mg/L

也就是说在15℃下,系统保持出水总氮达标反硝化的污泥浓度MLSS需要达到5200mg/L。

最后来看10℃的情况:

首先用公式(4)来计算10℃下的反硝化速率,Ø为温度常数,一般取值为1.05:

SDNRt=SDNR•Ø(t-20) (4)

SDNRt=0.074×1.05(10-20)

=0.074×0.61

=0.045 KgNO3-N/(kgMLVSS·d)

再用公式(5)来计算10℃下的反硝化污泥浓度:

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Nwv={15000×[(58-12)÷1000]}÷(4165×0.045)

=690÷189

=3.65kg/m3

=3650mg/L

MLSS为3650÷0.55=6630mg/L

也就是说在10℃下,系统保持出水总氮达标反硝化的污泥浓度MLSS需要达到6630mg/L。

通过这一系列的计算,就可以得出污水厂在现阶段的进水条件下,为了达到BOD/COD达标出水需要保持曝气池里的MLSS浓度为2400mg/L,为了保证出水总氮达标需要保持的污泥浓度MLSS为:20℃时为4072mg/L,也就是4100mg/L,15℃时为5200mg/L,10℃时为6630mg/L。注意这些浓度都比BOD降解的污泥浓度要高,这是由于反硝化的速率明显低于异养菌降解BOD的速率造成的,为了保证出水的总氮达标,因此要优先考虑总氮的去除,也就是选用的污泥浓度为脱氮的污泥浓度。转化成季节性的统计也就是夏季保持在4100mg/L,春秋两季为5200mg/L,冬季为6630mg/L。所以这样也从理论计算上说明了四季分明的污水厂,在不同的季节需要控制不同的污泥浓度的原因。当然这些计算基于很多理想状态下的数据,可能和实际运行有一定的出入。实际运行人员采集的实际运行数据越多,越真实的反应水质情况,工艺运行情况的时候,这个数据计算出来的也就越准确,运行数据的计算是一个无限逼近真实值的过程,在实际运行中,大家也可以以计算数据为基准进行调控,进行计算后调控,然后根据实际的情况不断修正计算值,最终达到最佳的控制参数范围。

原标题:运行中如何选择合理的污泥浓度?(下)

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