城鎮(zhèn)污水處理初沉污泥產(chǎn)率影響因素研究

許 洲

（上海陽(yáng)晨投資股份有限公司，上海市 200080）

0 引言

在污水處理過(guò)程中，初沉池通常設(shè)置在格柵、沉砂池之后，主要去除進(jìn)水中大部分可沉固體和部分有機(jī)物，沉淀物質(zhì)作為初沉污泥排出[1,2]。初沉污泥在污水處理廠總污泥產(chǎn)量中占有一定的比例，其產(chǎn)生量及特性直接關(guān)系其處理途徑。一般來(lái)講，影響初沉污泥產(chǎn)率的主要因素為進(jìn)水水質(zhì)和處理系統(tǒng)的運(yùn)行條件[3]。對(duì)于實(shí)際運(yùn)行的污水處理廠，隨著進(jìn)水的波動(dòng)和工況的改變使污泥實(shí)際產(chǎn)生量與設(shè)計(jì)值存在較大差異[4]，因此準(zhǔn)確了解初沉污泥產(chǎn)率特性對(duì)污水處理廠的運(yùn)行管理均具有指導(dǎo)意義。

本文針對(duì)城鎮(zhèn)污水特性，研究初沉污泥產(chǎn)率與排泥周期、水溫、HRT、進(jìn)水SS等參數(shù)之間的關(guān)系，分析影響初沉污泥產(chǎn)率特性的顯著因素，更好地了解城鎮(zhèn)污水初沉污泥產(chǎn)率特性。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)條件

試驗(yàn)依托長(zhǎng)期運(yùn)行的污水處理裝置，初沉池采用豎流式沉淀池。試驗(yàn)運(yùn)行約10個(gè)月，反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度維持在3.0 g/L。初沉池的排泥周期約為2～9 d，每次排泥約600 L。中試試驗(yàn)運(yùn)行參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 初沉污泥產(chǎn)率研究運(yùn)行參數(shù)

1.2 試驗(yàn)水質(zhì)

本試驗(yàn)進(jìn)水水質(zhì)見(jiàn)表2。

表2 試驗(yàn)進(jìn)水水質(zhì)

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

COD采用哈?？焖傧鈨x；氨氮采用納氏試劑光度法；TN采用過(guò)硫酸鉀氧化紫外分光光度法；TP采用過(guò)硫酸鉀消解鉬酸銨分光光度法；SS和 MLSS采用 105℃干燥減重法；MLVSS采用600℃灼燒減重法[5]。

1.4 初沉污泥產(chǎn)率測(cè)定方法

對(duì)初沉污泥而言，污泥產(chǎn)率主要取決于進(jìn)水SS含量及豎流式初沉池的沉淀效率。初沉污泥產(chǎn)率具體測(cè)定法如下：初沉池進(jìn)出水取混合水樣分析測(cè)定SS濃度，取樣周期為2 h；初沉池排泥周期為2～9 d一次，測(cè)定一個(gè)排泥周期的排泥量，同時(shí)測(cè)定相應(yīng)的初沉污泥濃度。初沉污泥的產(chǎn)率可表示為單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的污泥量與進(jìn)水量的比值。

1.5 初沉污泥產(chǎn)率理論計(jì)算方法

采用污泥處理實(shí)踐手冊(cè)中給出的初沉污泥產(chǎn)量計(jì)算方法，如式（1）所示：

按單位污水產(chǎn)泥量計(jì)算，則：

2 結(jié)果與討論

2.1 排泥周期對(duì)初沉污泥產(chǎn)率的影響

在初沉池HRT為1.0 h、排泥量為600 L/次條件下，研究了排泥周期對(duì)初沉污泥產(chǎn)率的影響，結(jié)果見(jiàn)圖1。從圖中可以看到，當(dāng)排泥周期不大于4 d時(shí)，初沉池實(shí)際污泥產(chǎn)率變化不大，當(dāng)排泥周期超過(guò)4 d時(shí)，初沉池污泥產(chǎn)率驟減，實(shí)際污泥產(chǎn)率/理論污泥產(chǎn)率值也急劇下降，排泥周期為5 d時(shí)的實(shí)際污泥產(chǎn)率是排泥周期為4 d時(shí)的近1/3。排泥周期為5 d時(shí)的實(shí)際污泥產(chǎn)率/理論污泥產(chǎn)率的值為0.26，7 d時(shí)實(shí)際污泥產(chǎn)率/理論污泥產(chǎn)率的值僅為0.11。上述情況可能是由兩種原因造成的：排泥周期延長(zhǎng)，初沉池中污泥厭氧消化降解量增大[6]；污泥厭氧消化產(chǎn)生氣體，使部分污泥隨初沉池出水流失，這也是造成實(shí)際污泥產(chǎn)率/理論污泥產(chǎn)率值較小的主要原因。

圖1 不同排泥周期下的初沉污泥產(chǎn)率

2.2 水溫對(duì)初沉污泥產(chǎn)量的影響

在初沉池HRT為1.0 h、排泥量為600 L/次、排泥周期為7 d條件下，當(dāng)平均水溫分別為30.2℃、25.2℃、19.5℃、16.0℃和 11.0℃時(shí)，初沉池產(chǎn)泥情況見(jiàn)圖2。從圖2中可知，隨著溫度的升高，初沉池污泥產(chǎn)率呈下降趨勢(shì)，實(shí)際污泥產(chǎn)率/理論污泥產(chǎn)率比值也逐漸降低。當(dāng)水溫11℃時(shí)初沉池實(shí)際污泥產(chǎn)率/理論污泥產(chǎn)率比值為0.307，水溫30.2℃時(shí)，實(shí)際污泥產(chǎn)率/理論污泥產(chǎn)率比值僅為0.17，說(shuō)明溫度對(duì)初沉池實(shí)際污泥產(chǎn)率/理論污泥產(chǎn)率比值有一定的影響，水溫較高，初沉池中污泥降解量越大，水溫降低，初沉池內(nèi)沉積污泥厭氧消化量降低。初沉池實(shí)際污泥產(chǎn)率與理論污泥產(chǎn)率間的差值，一方面可能是由水流剪切攪動(dòng)底部沉積污泥使其上浮造成，另一方面可能是由于污泥厭氧消化產(chǎn)生氣體，使部分污泥隨初沉池出水流失造成。

2.3 HRT對(duì)初沉污泥產(chǎn)量的影響

圖2 不同溫度下初沉污泥產(chǎn)率

在排泥周期為2 d，平均水溫25℃，排泥量為600 L/次條件下，研究HRT分別為0.83 h、1.0 h、1.2 h時(shí)對(duì)初沉污泥產(chǎn)量的影響，結(jié)果見(jiàn)圖3。從圖3中可以看到，排泥周期一定的條件下，初沉池實(shí)際污泥產(chǎn)率隨HRT延長(zhǎng)而增加，初沉池實(shí)際污泥產(chǎn)率/理論污泥產(chǎn)率比值也隨之增大。當(dāng)HRT為0.83 h、1 h和1.2 h時(shí)，初沉池實(shí)際污泥產(chǎn)率/理論污泥產(chǎn)率平均值分別為0.50、0.55和0.62。這說(shuō)明，在排泥周期和溫度等運(yùn)行參數(shù)相同的條件下，HRT越長(zhǎng)，沉積在初沉池底部的污泥量越多，實(shí)際污泥產(chǎn)率越高。

圖3 HRT對(duì)初沉污泥產(chǎn)率的影響

2.4 進(jìn)水SS對(duì)初沉污泥產(chǎn)量的影響

在排泥周期為2 d、初沉池HRT為1.0 h、排泥量為600 L/次條件下，研究了進(jìn)水SS對(duì)初沉污泥產(chǎn)量的影響，結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，其它條件相同時(shí)，初沉池實(shí)際污泥產(chǎn)率隨進(jìn)水SS濃度的增大而增大。在排泥周期2 d、HRT為1.0 h下，進(jìn)水SS濃度由159 mg/L升至201 mg/L時(shí)，初沉污泥實(shí)際產(chǎn)率增加了70%。

2.5 初沉污泥產(chǎn)量影響因素方差分析

當(dāng)排泥周期為2～7 d、水溫為11℃～30.2℃、HRT為0.83～1.2 h、進(jìn)水SS為159～201 mg/L時(shí)，對(duì)影響初沉污泥實(shí)際產(chǎn)率/理論產(chǎn)率值的影響因素進(jìn)行方差分析，結(jié)果見(jiàn)表4?？梢钥吹?，在試驗(yàn)范圍內(nèi)，排泥周期因素的方差值遠(yuǎn)高于水溫等其它因素，說(shuō)明排泥周期對(duì)實(shí)際產(chǎn)率/理論產(chǎn)率值影響最大，不同排泥周期下初沉污泥實(shí)際產(chǎn)率與理論計(jì)算值相差較大。實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)重視排泥周期對(duì)初沉污泥產(chǎn)率帶來(lái)的影響。

表3 不同進(jìn)水SS下初沉污泥產(chǎn)率

表4 影響初沉污泥實(shí)際產(chǎn)率/理論產(chǎn)率因素的方差分析

3 結(jié)論

通過(guò)研究初沉池不同排泥周期、水溫、HRT、進(jìn)水SS等工況下初沉污泥產(chǎn)率特性，得到以下結(jié)論：

（1）初沉污泥實(shí)際產(chǎn)率隨排泥周期的延長(zhǎng)呈遞減的趨勢(shì)。當(dāng)排泥周期超過(guò)4 d時(shí)，初沉池污泥產(chǎn)率驟減，實(shí)際產(chǎn)率/理論產(chǎn)率比值也急劇下降。

（2）水溫對(duì)初沉污泥產(chǎn)率有一定影響，隨著水溫升高，初沉污泥實(shí)際產(chǎn)率下降，初沉污泥實(shí)際產(chǎn)率/理論產(chǎn)率比值亦逐漸降低。

（3）初沉污泥實(shí)際產(chǎn)率/理論產(chǎn)率比值隨HRT的增大而增大。HRT越長(zhǎng)，沉積在初沉池底部的污泥量越多，實(shí)際污泥產(chǎn)率越高。

（4）初沉污泥實(shí)際產(chǎn)率隨進(jìn)水SS濃度的增大而增大。

（5）初沉污泥實(shí)際產(chǎn)率相對(duì)理論計(jì)算值較低，排泥周期是影響初沉污泥實(shí)際產(chǎn)率與理論產(chǎn)率比值最顯著的因素。

[1]邵林廣.城市污水處理中初沉池的設(shè)置[J].給水排水,2001,27(9):2-5.

[2]韓劍宏,于衍真,邱立平.水工藝處理技術(shù)與設(shè)計(jì)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版,2007.

[3]吳華明.城市污水處理廠污泥產(chǎn)率的探討[J].中國(guó)市政工程,1998(4):40-42.

[4]吳 帆,程曉如.城市污水處理廠污泥量計(jì)算方法[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào) (工學(xué)版),2009,42(2):244-247.

[5]國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局.水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法(第4版)[M].北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,2002.

[6]任健,李軍,王洪臣.SRT對(duì)初沉污泥水解酸化影響的試驗(yàn)研究[J].中國(guó)給水排水,2009,25(5):15-19.