水处理小知识|如何计算好氧池的尺寸?

http://www.water.hc360.com2019年12月10日11:17 来源:环保水圈作者:山少爷T|T

慧聪水工业网 好氧池的大小如何计算?

书本上给了很多牛逼哄哄的参数,污泥负荷、容积负荷、水力停留时间、污泥浓度、回流比等等,面对这些概念,初学者一脸懵逼,根本无从下手。

事实上,这些概念并不难懂,只是书写得不行。专业书籍大都写得很生硬,很多都没有交代清各参数的来龙去脉、运用场景、以及相互之间的关联,都不够生动。

所以,山少爷给大家详细捋一捋这些参数,我们以传统活性污泥法为例。

污水被处理掉分为3步——污水流进来污水中的污染物被池中的好氧菌吃掉二沉池泥水分离(清水流出,污泥一部分回流补充流失的泥,一部分剩余的处理掉)。

坦白来讲,不经过计算,只用不断试验的办法也可以找到好氧池的最适尺寸,这就好比盖房子,不经过建筑设计,只通过盖各种尺寸的房子不断尝试也可以找到最适尺寸。

但是,这不是聪明的人类干的事儿,人肯定会在找到最适尺寸后记下来,并且举一反三,探索出一套可以广而行之的方法,科学技术也就是这么来的,水处理技术就是如此。

接下来我们把3个步骤分析一下,看看各个参数是怎么用的。

正式分析前我们有必要先做一个有味道的比喻——生化法就是一门关于人组织微生物吃屎的学问。(下文会频繁用到这个比喻,不适者请退出。)

第一步 污水流进来

处理任何水,首先要关心的无非两点:一是有多少污水要处理,也就是「水量」,表示方法是单位时间的水量,从业人员一般的叫法是“每天多少方”,而且常常省去“每天”。

二是污水中有多少屎(代指各类污染物,如COD、BOD等,本系列所有文章皆同此意),也就是「水质」,表示方法是每项污染物的浓度,如生活污水中的COD一般在200-400mg/L。

水质和水量相乘就可以知道单位时间内屎的总量,也就是单位时间内污染物的总量。

知道了这两大数据,才能知道组织多大规模的微生物来处理水,才知道配置多大的好氧池,也就是后面的环节,这跟看病一个道理,先问诊再下药。

第二步 污水中的污染物被池中的好氧菌吃掉

这就是核心环节了。

带了屎的污水进入到好氧池中,不会立刻出去,要在里面停留一会儿,停下来干嘛?停下来等微生物把水中的屎吃掉,这跟人吃饭一样,不管吃得快慢是需要时间的。

污水从进入好氧池到出去,中间的时间就是「水力停留时间」,就好比人吃饭,屎端上来,不对,是饭菜端上来到吃完中间所需要的时间。

水力停留时间在设计和运营中被视为一个处理周期,相当于人的工作周期,我们一般定为7天,而水力停留时间一般为几个小时。

微生物吃屎是一个周而复始,永不停歇的过程。要知道单个的微生物食量是有限的,是有吃饱的时候的,而且也是有生老病死的。这就要求有新的的微生物补充进来,从哪来?从已有的微生物繁衍而来。

这就出现了一个新的知识点「微生物增殖规律」,相当于是池子里面微生物世界的人口增长规律,而且研究发现这个规律主要由屎的供应量控制。

在氧充足、温度适宜、无毒,关键是屎量供应充足的情况下,微生物会呈现爆炸式增殖,大多数微生物在几十分钟内就可繁殖一代,一天之内就可以繁殖出一个微生物帝国。

而在屎供应量和微生物量配比不同的情况下,微生物会呈现出不同的增值规律,在不同的增值规律下活性污泥又会呈现出不同的状态。

这里“屎的供应量”和“微生物量”的配比就是一个专业概念「食微比F/M:F(即“微生物的食物”、或者说“有机物”、又或者说“屎”,都是一回事儿)/M(微生物量)」。

实际工程中,食微比如果太高,微生物吃屎的速率会很快、繁殖也会很快、好氧池也可以建小一点,但是会有屎吃不干净的问题,这就好比人一旦富裕了就会浪费。

食微比如果太低,微生物吃屎的速度和繁殖的速度都会降低,而池子就要建的大一些,基建成本会升高但是屎会吃得很干净,这就好比人一旦贫穷了就会节省。

这种情况下控制食微比就变得格外重要,而且中间一定有一个最适的情况。

为了更加清楚、准确地表达食微比,更好的利用这一特性,就要用到食物微比的两个表示方法「污泥负荷率」、「容积负荷率」,但本质上这三者的道理是一样的。

负荷说白了就是给单位数量的污泥(内含微生物)在单位时间内分配多少数量的屎(一般用BOD表示),污泥负荷率是指单位重量(kg)的活性污泥在单位时间(d)内被设计要吃掉的屎量(kgBOD);容积负荷率是指单位(立方米)好氧池容积在单位时间(d)内被设计要吃掉的屎量(kgBOD)。

可以发现,污泥负荷率乘以污泥浓度就是容积负荷率。

拎出了这些概念、参数,怎么用、怎么算?

事实上,这些参数都是根据经验确定或者通过其他参数演算出来的。生化池的设计是一个经验和理论相结合的过程,而且很多时候是经验占主导,当然,理论会规定大致的框架和方法。

工程应用中,常用两种方法:

第一种:依据负荷计算

需要的设计参数有进水水质(BOD浓度,检测获得)、进水流量(检测或者估算获得)、污泥负荷(设计规范查询,规范是有经验的成分在里面的)、容积负荷(设计规范查询)。

根据这四个值就可以计算好氧池的容积了,其中容积负荷和污泥负荷的确定意味着污泥浓度也确定了。

在这几个参数已知的情况下,水力停留时间也就可以知道了,即容积除以流量。

这种方法是合规合理的,因为这种方法符合各参数的确定逻辑,也能够最大可能地保证各项指标数据处在合理范围。严格来讲,在工程设计中只能用这种方法。

第二种:依据水力停留时间计算

需要的参数有进水流量(检测或估算获得)和水力停留时间(根据设计师经验),这个方法是对水力停留时间计算公式的逆用。

这种方法理论上来讲是不合规合理的,是依据经验的粗略估算,计算完成后还要校核其容积负荷、污泥负荷是否符合规范值,这就又返回了第一种。

很多要求不严格的工程通常采用这种方法,而且不对负荷进行验算,事实上这是不靠谱的,因为这种方法会产生较大的偏差。

第三步 二沉池泥水分离

好氧池的混合液在二沉池泥水分离后,上清液进入后面的工艺或者直接排放,沉淀的污泥一部分成为剩余污泥处理掉,一部分回流补充好氧池的活性污泥。

责任编辑:童志威

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