污水調勻整合處理模式研究

呂寧 曾浩

(廣東中節能環保有限公司廣東東莞 523040)

污水調勻整合處理模式研究

呂寧 曾浩

(廣東中節能環保有限公司廣東東莞 523040)

污水處理廠調勻池的設計及操作管理問題雖是老生常談，但實際使用上，卻往往容易被忽視，因而影響污水廠處理功能的整體表現。本文在探討污水處理中調勻池的使用的基礎上，綜合四種調勻處理方式，提出了污水調勻整合模式，并進行相應的實驗驗證，以求為更好的處理污水提供必要的借鑒與參考。

污水；調勻；整合；處理模式

1 污水處理中調勻池的使用

由于廢水處理單元的設計基準通常時假定廢水水質、水量為穩定狀態，忽略進流廢水短暫變異及波動，但實際上，污水處理廠的污水水質與水量變化相當大且其變化時有不同，受假日、季節性、生產周期及每日產量多少等因素影響，使廢水性質產生顯著差異，各處理單元的功能表現也隨的而異。為減緩進流廢水水質、水量的變動，提供后續處理單元最佳的操作條件，設置調勻池是一種很好的選擇。曝氣式調勻池有助于去除廢水中的有機物、中和pH值、可確保穩定的水力負荷至后續的處理單元并提升后續處理單元的效率。調勻池的作用是提供濃度高低不同及水量大小不同的廢水相互混合的空間及足夠的水力停留時間，將廢水濃度及流量的變化均勻化，混合后能產生較平穩的出流水。對于活性污泥法的調勻池，不管是于晴天操作的主線式（in-line type）或于雨天操作的側線式（side-line type）調勻池，只要設計及操作得當，均有助于出流水品質的提升。因此，調勻池只要設計及操作得當，對于廢水水質水量確有調勻的作用。

然而，以目前我國而言，絕大部分綜合性工業區均設有聯合污水處理廠，工業區內的工廠需先將其廢水初步處理達污水下水道的納管標準后始準排入下水道中，工業區管理單位并依據其排入污染物的總量予以收費。但由于諸多因素，工廠排出的出流水質不見得均達其納管標準，又由于綜合性工業區的工業類別多，以及季節性及產量變化等因素，使得聯合污水廠進流水的水質及水量變異程度大，且受限于土地空間不足，時有發現調勻池的進流水超過設計進流限值及其出流水超過其后續單元的設計進流限值，甚至使污水廠的放流水超過放流水標準等現象，因此如何有效操作管理調勻池，使能獲致一水質更均勻且水量更平穩的出流水，以維持其后續處理單元的功能，成為了綜合性工業區聯合污水處理廠當前很重要的課題。

目前常用的調勻池設計模式計有累積曲線法（Mass Diagram method）、Novotny andEnglande 法、Quano、矩形波法等，且各模式運算方法不同、考量的參數不同，使得計算過程復雜且耗時。因此本研究嘗試將上述四種調勻池的設計操作模式整合成一個程序，以簡化及效率化調勻池的設計與操作工作。

2 污水調勻整合模式分析

本研究以MATLAB程序整合設計調勻池模式，主程序執行時“MENU”指令使各模式的選取以畫面呈現，以供設計者點選。各模式被點選執行后的主要結果說明如下。一是累積曲線法。進流量的累積曲線及平均出流水量的累積直線將呈現于MATLAB的視窗中。進流量累積曲線的最低切點或最高切點（切線的斜率等于平均出流水量累積直線的斜率）與平均出流水量累積直線的最大距離，對應縱軸即為調勻池需求的體積，該體積設計值也直接輸出于MATLAB的視窗中。依據每月四天（9、20、21及22日）的進流量條件，以累積曲線法設計的調勻池所需體積分別為744、337、404及117m3。二是矩形波模式。矩形波模式是一種考慮進流水量變動的設計方法。為方便比較，假設調勻池HRT與Novotny and Englande模式者同為11.3小時，則月度四天的調勻池體積設計值依矩形波模式計算結果分別為1100、560、416及211m3。三是Novotny and Englande模式。根據連續四天水質監測資料分析結果：調勻池進流水標準偏差值si為211.9 mg/L；調勻池進流水質變異數為44882mg2/L2；調勻池出流水質變異數為1989mg2/L2；調勻池出流水標準偏差值為44.6 mg/L的水質變異。假設調勻池最大的出流水COD濃度500mg/L及累積標準常態值Y=1.65（95%的信度）的條件下，經由Novotny and Englande模式演算結果：調勻池所需的水力停留時間為11.3 hr，體積為1996m3。

3 小結

本研究順利地將常用的四種調勻池模式整合設計成一個主程序，可直接由程序的指令視窗點選設計的模式、輸入及輸出演算結果，可提升調勻池設計及操作管理的效率。針對某工業區聯合污水廠2010年及2011年兩年的調勻池進出流水的水質及水量資料，并進行為期4天，連續24小時的現場采樣分析、記錄，依MATLAB整合模式的演算結果及驗證發現：單純以水量變化為設計參數所得的調勻池體積，比同時考量水質及水量所得者為小；隨著調勻池初始余留體積（V0）設計值的增加，出流水質的變化幅度越小，當V0值大于3Qe后CODe的調勻效果增加有限，V0=3Qe可視為Quano模式設計的較佳值；Novotny and Englande模式運算結果發現，其調勻池體積設計值偏高；比較各不同調勻池的設計模式發現Quano及Novotny and Englande模式在調勻池體積需求設計上具優越性。選擇Quano模式為例說明其在操作管理上的應用：由（初始）余留低水位與調勻池最大出流濃度CODemax減少的比例關系，方便獲知兩者于操作上的對應的變動范圍。以2011年的資料分析結果發現，于初始余留低水位于1.5m～3.0m的彈性操作范圍內，CODemax可減少約3%～11%。

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