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由于污泥回流是污水处理厂保证出水水质的一个主要工艺环节,因而在水量、水质大幅度变化的情况下,如何控制活性污泥回流量、回流比就成为运行操作的关键,一旦控制失当,整个水厂的运行将面临瘫痪危险。通过污泥回流,随生化池出水进入二沉池而沉淀下来的污泥被送回系统,以维持其中稳定的活性污泥量(MLSS)和正常的处理过程。在工艺上和实际运行中, 由于回流污泥的流量与进水量有较大关系,因此常常以回流污泥量与进水流量的比值来说明流量的大小,称为污泥回流比,以 R 表示。
一、关于污泥回流系统的控制
具体有以下4种方法:
1、保持污泥回流量QR恒定
恒定回流量是最常用、最简单的控制方法。通常白天与夜间可按两个不同的设定值来控制回流污泥量。
该方法不考虑进水负荷变化,而是按一定流量控制污泥回流,因此它并不是最理想的控制方法,更适用于进水流量Q相对恒定或波动不大的情况。
如一般大型污水处理厂,其进水流量相对变化小,而且可以通过泵前集水井与管道存水,实现均衡进水,在液位可承受范围内恒定流量,此时采用定QR控制简单便利易实现。
但如果进水流量变化较大,会导致污泥在二沉池和生物反应池中重新分配,产生一系列问题。
当Q增大时,部分生物反应池中的污泥会转移到二沉池,使MLSS降低,但此时生物反应池却需要较高的MLSS去处理增加的污水;同时二沉池内污泥增加会导致泥位上升,有污泥流失的可能。
当Q减小时,部分污泥会从二沉池转移到生物反应池,使MLSS升高,但此时生物反应池却并不需要太高的MLSS。
2、保持污泥回流比R恒定
与进水流量Q成一定比例来控制回流污泥量,如回流污泥浓度RSSS不变,那么MLSS也能维持不变。
但根据回流污泥浓度RSSS与二沉池表面负荷Q/A、污泥沉降性能参数k、n的关系式,
我们可以发现,回流污泥浓度随着二沉池表面负荷、污泥沉降性能的变化而变化,很难维持MLSS不变。
相关研究为了分析恒定QR控制和R控制对活性污泥系统的影响,假设二沉池表面负荷Q/A为0.6,回流比R=40%,MLSS=4000mg/L,污泥沉降性能保持不变(k=20,n=0.3),然后利用上述关系式计算MLSS的变化,并计算污泥负荷F/M及二沉池固体负荷的变化。具体数据见下表:
由实验数据看,无论是实施恒定回流量控制,还是实施恒定回流比控制,水量的变化造成MLSS和F/M的变化都是一致的,即:
从变化的幅度看,通过恒定污泥回流量QR控制时,水量变化造成MLSS和F/M的变化较大,对生物反应池的稳定运行不利,但二沉池固体负荷可保持不变,有利于二沉池的稳定运行。
对比恒定污泥回流比R控制,虽然使生物反应池对水量变化的缓冲能力有所提高,但对二沉池的运行影响相对较大。
综上所述,无论是恒定QR、还是恒定R,都不算是污泥回流控制的最佳选择,操作人员还应根据工艺条件的变化,采取更加积极的控制策略,保证污水处理厂的稳定高效运行。
3、保持混合液污泥浓度MLSS恒定
在活性污泥法中,MLSS通常都控制在3000mg/L左右。所谓的恒定MLSS控制是指尽可能使MLSS维持一定的目标值。
操作人员可根据进水流量Q、回流污泥浓度RSSS和混合液污泥浓度MLSS的目标值,计算能让MLSS达到目标值所需要的回流量,然后按这个量进行控制。
值得一提的是,恒定MLSS控制的控制范围和有效控制时间都受到二沉池中污泥储存量的限制。
因此,只有设置回流污泥储存池才能实现严格的恒定MLSS控制。
4、保持污泥负荷F/M恒定
所谓恒定F/M控制是使有机物量F和微生物量M的比值保持在适宜范围内的控制方法。
与恒定MLSS控制相比,该控制更需要设置回流污泥储存池。但即使这样,在进水水量变化很大时(如超过20%)也难以做到定F/M控制。
值得一提的是,无论是恒定MLSS控制,还是恒定F/M控制,都是按照RSSS与MLSS调节回流比。
相关研究对恒定MLSS控制和定F/M控制进行比较,假设二沉池表面负荷Q/A为0.6, 回流比R=40%,MLSS=4000mg/L,污泥沉降性能保持不变(k=20,n=0.3),水量变化时维持MLSS或F/M不变,需要的回流比R,以及由此产生的其他影响,结果如下表。
从上表数据可知,实施恒定MLSS控制时,生物反应池和二沉池都受一定影响,但能适应较大的流量变化,要求二沉池有较强的储泥能力。
而实施恒定F/M控制时,适于水量变化不大时,可保证生物系统稳定,对二沉池则有一定影响,如水量变化超过20%,定F/M控制不可行。
根据情况定期或随时调整回流量或回流比, 无疑可使系统总是处于较佳状态,但相应增加了运行控制的难度。
二、污泥回流控制方法比较
将水量发生变化时恒定回流量QR控制、恒定回流比R控制、恒定MLSS控制、恒定F/M控制四种污泥回流控制方法对系统性能的影响综合分析,结果如下:
1、保持污泥回流量QR恒定进行控制
主要考虑二沉池的稳定, 但对生物反应池影响较大, 对水量变化的适应性不强。
2、保持回流比R恒定进行控制
是一种很好的选择,与恒定MLSS控制比, 对污泥负荷 F/M的影响要大些, 可能会影响处理效果, 但对二沉池的影响小。这种控制策略对水量变化有一定的适应性。
3、保持MLSS恒定进行控制
无疑是一种较佳的控制策略,对水量变化有很好的适应性,对系统总体影响小,但对二沉池有一定要求,需要能承受较大的固体表面负荷,且有足够的储泥空间。
4、保持F/M恒定进行控制
虽然可保证污泥负荷的相对稳定,对生物处理有利,但对系统其他性能的影响很大,对设施能力的要求也很高,不适合于水量有较大变化的情况, 因此采用这种控制策略具有很大的局限性。
综上所述,恒定回流比R控制与恒定MLSS控制都是很好的污泥回流控制策略。
1、若工艺设计允许F/M有一定变化,则可选择恒定回流比R控制策略;
2、若二沉池能力有余量, 可选择恒定MLSS控制策略;
3、若在水量变化不大、回流系统能力满足要求的情况下,可选择采用恒定回流量QR控制和恒定F/M控制。
参考资料:[1]张国宁, 于丽昕, 念东. 混合液污泥浓度与污泥回流系统控制策略研究[J]. 给水排水, 2008, 34(9):4.
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