污水處理運行中控制參數的計算方法研究

　　生物處理的工藝計算是污水處理工程設計和運行管理的基礎，目前一般只是在污水處理工程的設計過程中采用生物計算，而在污水廠運行過程中卻很少應用。筆者以某一采用AO工藝的污水處理廠的工藝運行為例進行生物計算分析，以確定合理的污泥濃度，排泥量，鼓風量等運行參數，并對運行中的能耗進行了分析。計算公式均取自《活性污泥工藝簡明原理及設計計算》。
　　1　技術現狀
　　1.1設計條件及設計運行參數
　　設計規模為2萬噸／天，最低水溫取8℃，進水水質參數見表1。
　　曝氣池污泥濃度4000mg／1，設計污泥齡13.5d，設計有效池容9700立方米，停留時間11.7h。設計鼓風機流量為100m³／min，設計每天排除絕干剩余污泥量2.9噸。
　　1.2行狀況
　　該污水廠實際污水處理量通常在1.6萬噸／天，進水水質如下。(如表2)
　　進入冬季后減少排泥量，使污泥濃度維持在3000mg／L左右，夏季加大污泥排放量，使污泥濃度維持在1500mg／L。鼓風量則根據溶解氧的指示進行調整，通常維持在70m³／min左右。
　　2　根據實際進水指標計算合理的運行參數
　　2.1合理的污泥濃度及剩余污泥排放量的確定
　　首先根據水溫確定合適的污泥齡，求得冬季污泥齡為9.1d，夏季為3.1d。根據污泥齡以及SS和BOD實際每日去除量，求得冬季污泥產泥系數YBOD為0.78kg污泥／噸水，夏季產泥系數YBOD為0.82kg污泥／噸水。
　　在確定的池容下，根據進水BOD5濃度和產泥系數，求得冬季污泥負荷為0.16kgBOD／kgMLSS，夏季污泥負荷為0.45kgBOD／kgMLSS。相應實際需求的污泥濃度分別為冬季1635mg／L，夏季為583mg／1，絕干剩余污泥量為冬季1.74噸／天，夏季1.83t／天。
　　2.2鼓風量需求的計算
　　根據實際污泥齡和實際水溫，求得單位BOD去除量所需要的氧量OVc，冬季為1.05，夏季為0.98，相應的總需氧量AOR冬季為4184kg／d，夏季為4056kg／d。
　　根據水溫計算需氧量修正系數k0冬季為1.41，夏季為1.45，從而求得標準需氧量SOR冬季為5905kg／d，夏季為5867kg／天，冬季鼓風量為58.6m³／min，夏季為58.2m³／min。
　　將上述各項計算結果與設計結果的比較。結果列于下表。(如表3)
　　根據上表比較，我們發現，實際需要的運行參數與設計參數的確大相徑庭。從上表可見，夏季計算需求的污泥量很少，似乎不合常理。但考慮到本廠實際進水量偏少，進水指標低干設計值，以及夏季污泥生化能力較強的特點，污泥濃度的確可以適度減少，但實際運行中一般控制在1000mg／L以上。3根據實際污泥濃度對計算進行調整
　　
　　出于管理方便，運行工藝人員在冬季和夏季分別將污泥濃度保持在3000mg／L和1500mg／L，因此曝氣池的排泥量和需氧量都會與上述計算值產生較大幅度的偏離，應進一步計算。
　　3.1確定濃度下剩余污泥排放量的計算
　　對上述三項進行多次迭代計算，在水溫12℃，MLSS為3000mg／1時，實際污泥齡為18.6d，污泥產泥系數為0.70，每日實際排放剩余污泥量為1.57d／t；在水溫為23℃，MLSS為1500mg／1時，實際污泥齡為9.4天，污泥產泥系數為0.69，每日實際排放剩余污泥量為1.55d／t。
　　3.2確定濃度下所需鼓風量進行計算。
　　根據上述實際水溫和實際污泥齡，求得冬季實際OVC為1.19，夏季OVC為1.21，最后計算得冬季實際鼓風量為64立方米／min，夏季實際鼓風量為67m³／min。一般保持風量在70m³／min左右是適宜的。
　　3.3兩種情況下計算運行參數的比較(如表4)
　　對表中的各參數進行比較，冬季根據實際MLSS調整的鼓風量較計算MLSS下需求的鼓風量高出9.4％，夏季高出15.6％，平均高出12.5％；冬季實際濃度下排出的剩余污泥量較計算濃度下需求的剩余污泥量低9.8％，夏季低15.3％，平均低12.6％。
　　4　兩種情況下能耗的比較分析
　　通過比較，我們看到，當實際污泥濃度高于計算需求的污泥濃度時，系統對鼓風量的需求增加了，但同時剩余污泥量的排放減少了。我們可以依據上述比較結果進行工藝運行中的節能降耗的經濟分析。
　　4.1鼓風耗電成本的比較
　　根據耗電量測算，在流量為70m³／min時，鼓風機實際消耗功率約為98kw，則年耗電量為87.6萬度。按實際風量平均高于計算濃度下需求風量的12.5％計，每年實際增加電耗為9.7萬度，按照每度電0.7元的當地價格，增加成本6.8萬元。
　　4.2污泥處理成本的比較
　　在實際污泥濃度下，每日排出剩余污泥量按照冬季和夏季的平均值計算為1.56t／d，則年排出569t。按照經濟核算，污泥處理成本為1250元／t干污泥(含脫水和運輸的成本及污泥最終處置成本)。如果實際污泥濃度下的排泥量普遍低于計算濃度下所需的排泥量12.6％，則每年減少排泥量71.1t，年節約污泥處理費用8.9萬元。
　　4.3綜合成本比較
　　根據上述測算，減少污泥的排放量可以使總體成本降低。但隨著污泥最終處置技術的提高，污泥最終處置成本可能會大大降低，根據上述計算，可以認為污水廠目前的調控方式是適宜的。
　　5　結語
　　在污水廠運行過程中，既可以根據來水的水質水量情況隨時計算合理的污泥濃度和排泥量、鼓風量等參數，也可以維持確定的污泥濃度，計算合理的排泥量和鼓風量，而且還能夠根據污泥處理成本和鼓風量耗電成本的比較，確定更合理的污泥濃度，充分實現污水處理節能降耗的效果。因此，生物計算不僅應該在設計過程中被重視，在污水處理設施運行中也應該發揮重要作用，以保障我國眾多污水處理廠的良好運