活性污泥的性能指标及运行参数的设计

活性污泥的性能指标及运行参数的设计

性能良好的活性污泥应具有良好的吸附氧化性能。吸附性能良好的污泥比较松散,表面积较大,活性和絮凝性能较好,但不一定具有良好的沉淀性能。例如处于膨胀状态的污泥结构松散,絮凝性能较好,但难以沉淀,随水流失,出水水质变差。沉淀性能好的污泥絮凝性能较好,但活性较差。为获得良好的净化效果,应使活性污泥既具有很强的活性又有很好的沉淀性能。评价活性污泥性能的指标及活性污泥系统的控制参数主要有污泥浓度、污泥沉降比、污泥指数、泥龄和污泥回流比等。

1、 污泥浓度

污泥浓度指单位体积混合液含有的悬浮固体量(MLSS)或挥发性悬浮固体量(MLVSS),单位为mg/L或g/L。在活性污泥曝气池中,一般控制MLSS=3-4g/L。

MLSS为混合液中无机物、非活性有机物和活性微生物的总浓度;MLVSS为混合液中挥发性有机物浓度。虽然污泥浓度不等于活性微生物浓度,但在它们之间有着稳定的相关性,所以可用MLSS(或MLVSS)间接代表活性微生物的含量。在其他条件不变的情况下,污泥浓度越高,活性微生物浓度也越高,净化效果越好。

2、污泥沉降比(SV)

污泥沉降比指活性污泥混合液静置沉淀30min,所得污泥层体积与原混合液体积之比(%),即:

污泥沉降比=混合液静置30min所得污泥层体积/原混合液体积 × 100%

混合液沉淀30min所得污泥层的密度接近最大密度,所以30min的沉降比近似等于完全沉降时的沉降比。沉降比的大小同污泥的沉降性能和污泥浓度有关,但相关性比较复杂。污泥浓度相同的混合液,污泥沉降比越大,说明絮体越松散,污泥的沉降性能就越差;污泥沉降性能相同的混合液,污泥沉降比越大,污泥浓度就越大,所以,对于特定的活性污泥处理系统。通常,污泥沉降比的正常范围为15%-30%。

3、污泥体积指数(SVI)

污泥体积指数简称污泥指数(SI),是指曝气池混合液静置沉淀30min所得污泥层中,单位质量的干污泥所具有的体积,单位为mL/g。如果知道SV和MLSS,便可求出SVI。

SVI=SV/MLSS

式中:SVI——污泥指数,mL/g;

SV——污泥沉降比,%;

MLSS——污泥浓度,g/mL。

污泥指数反映了活性污泥的密实性和沉降性能。如果SVI较高,说明污泥松散,沉淀性能较差;如果SVI过高,说明污泥已经膨胀,不易沉淀;如果SVI较低,说明污泥比较密实,沉淀性能较好;如果SVI过低,说明污泥细小密实,含无机物较多,已经老化,此时虽然有较好的沉降性能,但活性和吸附性能都较差。

处理城市污水时,一般控制SVI=50-150为宜。不同性质污水的正常SVI范围差异较大。如果污水中溶解性有机物含量高,正常的SVI可能较高;如果污水中无机悬浮物含量高,正常的SVI值可能较低。特定污水的适宜SVI值应由实验和运行情况确定。污泥指数能较全面地反映污泥的活性和沉淀性能。

4、泥龄

活性污泥系统正常运行的重要条件之一是必须保持曝气池内稳定的污泥量(MLSS)。活性污泥反应的结果,使曝气池内的污泥量增加。此外,在污泥增长的同时,伴随着微生物的老化和死亡,若不及时排出就会导致活性下降。所以,每天必须从系统中排出与增长量相等的活性污泥量,即剩余污泥,以保持污泥量和活性的稳定。

活性污泥排放量越大,系统内污泥更新越快,污泥在系统内停留的时间越短。反应系统内微生物全部更新一遍所需的时间(即生物固体平均停留时间)叫泥龄,以单位为d。

泥龄等于系统内污泥量与每日排出量之比。如泥龄很小,且认为生化反应仅发生在曝气池内,则有:

Cxr H=Vcx/P=Vcx/Qw.Cxr+(Q-Qw).Cxe

式中:V——曝气池反应区容积,m3;

cx——曝气池混合液污泥浓度,kgMLSS/m3。

由于Cx 很小,所以上式可简化为:H=Vcx/Qw.Cxr

由上式可知,剩余污泥排放量越大,泥龄越短。通过控制剩余污泥排放量,便可方便地控制泥龄。世代时间长于污泥龄的微生物在曝气池内不可能形成优势菌种属。如硫化菌在20度时,其世代时间为3d,当H<3d时,硝化菌就不可能在曝气池内大量增殖,不能成为优势种属,就不可能在曝气池内产生硝化反应。

污泥浓度与泥龄有关,而泥龄与剩余污泥排量有关,工程实践中常通过调节剩余污泥排量来控制污泥浓度。剩余污泥排量越大,泥龄越短,污泥浓度就越低,反之亦然。

出水水质与泥龄有关。泥龄长,出水水质好。随着泥龄的延长,污染物去除率很快达到最大值,所以不需要太长的泥龄(0.5-1.0d)就可以取得较高的去除率。但是,泥龄短时微生物浓度低,营养相对丰富,细菌生长很快,絮凝沉淀性能差,易流失,出水水质较差。所以常取H=3-10d。

设计时,既可用有机负荷,也可用泥龄作为设计参数。但控制污泥负荷比较困难,需测定有机物浓度和污泥量。而控制泥龄比较简单,调节剩余污泥排放量即可。所以,常采用泥龄作设计参数。如果需要较高的基质去除率,则应选用较小的H值;如需要污泥有较好的絮凝沉淀性能,则应选用中等大小的H值;如果要使微生物的净增量很小,则应选用较长的H值。

5、污泥回流比

假设出水所夹带的污泥量、剩余污泥排放量及污泥增长量都可以忽略不计,则在稳定状态下,进入二沉池的污泥量等于污泥回流量,即:

cx(Q+Qr)=Qr.Cxr

式中:r——污泥回流比

Qr——回流污泥流量

Cxr ——回流污泥浓度

由上式可知,通过调节污泥回流比即可控制混合液污泥浓度,根据所要求的 cx和测得的Cxr,就可算出污泥回流比r的值。