污泥齡(Sludge Retention Time,簡稱SRT)是指在反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi),微生物從其生成到排出系統(tǒng)的平均停留時間,也就是反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的微生物全部更新一次所需的時間(即污泥齡=活性污泥系統(tǒng)污泥總量/系統(tǒng)每日排出的污泥量)。污泥齡是活性污泥法處理系統(tǒng)設(shè)計和運行的重要參數(shù),能說明活性污泥微生物的狀況,世代時間(所謂世代時間是指微生物繁殖一代所需的時間)長于污泥齡的微生物在曝氣池內(nèi)不可能繁衍成優(yōu)勢種屬。 這里再說一句:網(wǎng)上流傳最廣的硝化菌世代周期為5天左右,反硝化世代周期為15天左右的說法千萬不要信,已經(jīng)不是一位小伙伴問這個問題了,正確的說法是,反硝化3天左右,硝化5天左右! 另外,SRT直接決定著活性污泥系統(tǒng)中微生物的年齡大小。SRT較大時,年長的微生物也能在系統(tǒng)中存在,而SRT較小時,只有年輕的微生物存在,它們的祖輩、父輩早已被剩余污泥帶走。一般來說,年輕的微生物活性高,分解代謝有機污染物的能力強,但凝聚沉降性能較差,而年長的微生物可能已老化,分解代謝能力較差,但凝聚沉降性能較好。通過調(diào)節(jié)SRT可以選擇合理的微生物年齡,使活性污泥既有較強的分解代謝能力,又有良好的沉降性能。傳統(tǒng)活性污泥工藝一般控制SRT在3?5天。 泥齡的長短與污水處理效果有兩方面的關(guān)系: 一方面是泥齡越長,微生物在曝氣池中停留時間越長,微生物降解有機污染物的時間越長,對有機污染物降解越徹底,處理效果越好; 另一方面是泥齡長短對微生物種群有選擇性,因為不同種群的微生物有不同的世代周期,如果泥齡小于某種微生物的世代周期,這種微生物還來不及繁殖就排出池外,不可能在池中生存,為了培養(yǎng)繁殖所需要的某種微生物,選定的泥齡必須大于該種微生物的世代周期。最明顯的例子是硝化菌,它是產(chǎn)生硝化作用的微生物,它的世代周期較長,并要求好氧環(huán)境,所以在污水進(jìn)行硝化時須有較長的好氧泥齡。 當(dāng)污水反硝化時,是反硝化菌在工作,反硝化菌需要缺氧環(huán)境,為了進(jìn)行反硝化,就必須有缺氧段(區(qū)段或時段),隨著反硝化氮量的增大,需要的反硝化菌越多,也就是缺氧段和缺氧泥齡要加長。 泥齡是根據(jù)理論同時又參照經(jīng)驗的累積確定的,按照處理要求和處理廠規(guī)模的不同而采用不同的泥齡,德國ATV標(biāo)準(zhǔn)中單級活性污泥工藝污水處理廠的最小泥齡數(shù)值見《德國標(biāo)準(zhǔn)中活性污泥工藝的最小泥齡表》。
《德國標(biāo)準(zhǔn)中活性污泥工藝的最小泥齡表》中對規(guī)模小的污水廠取大值,是考慮到小廠的進(jìn)水水質(zhì)變化幅度大,運行工況變化幅度大,因而選用較大的安全系數(shù)。 《德國標(biāo)準(zhǔn)中活性污泥工藝的最小泥齡表》中對規(guī)模小的污水廠取大值,是考慮到小廠的進(jìn)水水質(zhì)變化幅度大,運行工況變化幅度大,因而選用較大的安全系數(shù)。 無硝化污水處理廠的最小泥齡選擇4~5d,是針對生活污水的水質(zhì)并使處理出水達(dá)到BOD=30mg/L和SS=30mg/L確定的,這是多年實踐經(jīng)驗的積累,就像污泥負(fù)荷的取值一樣。 有硝化的污水處理廠,泥齡必須大于硝化菌的世代周期,設(shè)計通常采用一個安全系數(shù),以確保硝化作用的進(jìn)行,其計算式為: θc=F(1/μo)——(1) 式中: θc——滿足硝化要求的設(shè)計泥齡,d; F——安全系數(shù),取值范圍2.0~3.0,通常取2.3; 1/μo——硝化菌世代周期,d; μo——硝化菌比生長速率,d-1; μo=0.47×1.103(T-15)——(2) 式中: T——設(shè)計污水溫度,北方地區(qū)通常取10 ℃,南方地區(qū)可取11~12 ℃; 代入式(2)得: μo=0.47×1.103(10-15)=0.288/d 再代入式(1)得: θc=2.3×1/0.288=7.99d 計算所得數(shù)值與《德國標(biāo)準(zhǔn)中活性污泥工藝的最小泥齡表》中的數(shù)值相符,它的理論依據(jù)和經(jīng)驗積累具有普遍意義,并不隨水質(zhì)變化而改變,因此可以在我國設(shè)計中應(yīng)用。 在最新的《室外排水設(shè)計規(guī)范》2021年版中,對單獨脫氮工藝,最小泥齡為11d,單獨除磷工藝,最小泥齡為3.5d,而對于脫氮除磷工藝來說,最小泥齡為10天,與《德國標(biāo)準(zhǔn)中活性污泥工藝的最小泥齡表》相吻合! 泥齡的控制的手段是通過剩余污泥排放來實現(xiàn): 系統(tǒng)中總的污泥量MT包括曝氣池內(nèi)的污泥量Ma,二沉池內(nèi)的污泥量Mc和回流系統(tǒng)內(nèi)的污泥量MR,即:MT=Ma+Mc+MR SRT=(Ma+Mc+MR)/(Mw+Me) 當(dāng)污水處理廠用SRT控制排泥時,可僅考慮曝氣池內(nèi)的污泥量,即MT=Ma。則 SRT=Ma/(Mw+Me) 如果從回流系統(tǒng)排泥,則剩余污泥排放量Mw=RSS·Qw。 式中: Qw——每天排放的污泥體積量,m3; RSS——回流污泥的濃度,mg/L; Me——二沉池出水每天帶走的干污泥量,Me=SSe·Q; SSe——二沉池出水的懸浮物; Q——入流污水量。 綜合上式,每天的排污泥量 Qw=(MLSS/RSS)·(Va/SRT)-(SSe/RSS)·Q 有人不考慮二沉池的水帶走的污泥量Me。實際上,這部分污泥量占排泥量的比例不容忽視,尤其當(dāng)出水SS超標(biāo)時,更不能忽略Me。 【例題】某污水處理廠將SRT控制在5天左右,該廠曝氣池容積Va為5000m3,試計算當(dāng)天回流污泥濃度RSS為4000mg/L,混合液濃度為2500mg/L,出水SSe為30mg/L,入流污水量Q為20000m3/d時,該廠每天應(yīng)排放的剩余污泥量。 解:將Q=20000m3/d,Va=5000m3,MLSS=2500mg/L,RSS=4000mg/L,SRT=5d代入式中,則每天應(yīng)排剩余污泥量: Q-(2500/4000)·(5000/5)-(30/4000)·20000-625-150-475(m3/d) 這種計算簡單,使用方便。適應(yīng)進(jìn)水流量波動不大的情況。當(dāng)進(jìn)水流量發(fā)生變動時,如果回流比保持恒定,則污泥量將在曝氣池和二沉池中隨水量的波動處于動態(tài)分配,此時的MT計算應(yīng)考慮二沉池內(nèi)的污泥量,即: MT=Ma+Mc 泥齡SRT的計算公式為 SRT=(Ma+Mc)/(Mw+Me) Mc可用下式計算 Mc=[(MLSS+RSS)/2]·A·Hs 式中: A——二沉池的表面積,m2(平方米,下同); Hs——二沉池內(nèi)污泥層厚度,m。 則每日排放剩余污泥量為: Qw2=(MLSS/RSS)·(Va/SRT)+[(MLSS+RSS)/2RSS]·[(H·A)/SRT]-(SSe/RSS)·Q 【例題】某廠曝氣池有效容積Va=5000m3,二沉池表面積為625m2(平方米),泥齡SRT=5天,試計算當(dāng)MLSS=2500mg/L,RSS=4000mg/L,二沉池內(nèi)污泥層厚度Hs=0.9m,進(jìn)水流量Q=20000m3/d,出水SS=30mg/L時,該廠每天應(yīng)排放的排泥量? 解:將上述數(shù)據(jù)代入公式: Qw2=[(2500/4000)·(5000/5)]+[(2500+4000)/(2·4000)]·[(0.9·625)/5]-(30/4000)·20000=625+91-150=566(m3/d)
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