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弘偉環境:生化系統污泥回流控制策略

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為什么要對污泥回流進行控制?說到底,是為了使污泥在生物反應池和二沉池中合理地分配。通過調整回流比R,可將生物反應池中MLSS增加或減少,進而影響污泥負荷F/M、污泥代謝活性、出水水質、污泥產率、沉降性能等一系列性能指標。當然,針對不同的活性污泥工藝, 選擇不同的回流比會有很大差異。 
 
一般來說,傳統活性污泥系統的回流污泥量變化范圍為進水流量的30%~50%。像A2/O生物脫氮除磷、氧化溝等這些工藝的回流比可能高達50%~100%,甚至更高。因此,在實際運行中,操作人員應根據進水水質水量的波動和污泥沉降性能的變化,對回流比進行調整。
 

1、關于污泥回流系統的控制

 
具體有以下4種方法:
 
1、保持污泥回流量QR恒定
 
恒定回流量是最常用、最簡單的控制方法。通常白天與夜間可按兩個不同的設定值來控制回流污泥量。 
 
該方法不考慮進水負荷變化,而是按一定流量控制污泥回流,因此它并不是最理想的控制方法,更適用于進水流量Q相對恒定或波動不大的情況。
 
如一般大型污水處理廠,其進水流量相對變化小,而且可以通過泵前集水井與管道存水,實現均衡進水,在液位可承受范圍內恒定流量,此時采用定QR控制簡單便利易實現。
 
但如果進水流量變化較大,會導致污泥在二沉池和生物反應池中重新分配,產生一系列問題。
 
當Q增大時,部分生物反應池中的污泥會轉移到二沉池,使MLSS降低,但此時生物反應池卻需要較高的MLSS去處理增加的污水;同時二沉池內污泥增加會導致泥位上升,有污泥流失的可能。
 
當Q減小時,部分污泥會從二沉池轉移到生物反應池,使MLSS升高,但此時生物反應池卻并不需要太高的MLSS。
 
2、保持污泥回流比R恒定
 
與進水流量Q成一定比例來控制回流污泥量,如回流污泥濃度RSSS不變,那么MLSS也能維持不變。
 
 
 
但根據回流污泥濃度RSSS與二沉池表面負荷Q/A、污泥沉降性能參數k、n的關系式,
 
我們可以發現,回流污泥濃度隨著二沉池表面負荷、污泥沉降性能的變化而變化,很難維持MLSS不變。
 
相關研究為了分析恒定QR控制和R控制對活性污泥系統的影響,假設二沉池表面負荷Q/A為0.6,回流比R=40%,MLSS=4000mg/L,污泥沉降性能保持不變(k=20,n=0.3),然后利用上述關系式計算MLSS的變化,并計算污泥負荷F/M及二沉池固體負荷的變化。具體數據見下表:
 
水量變化時定回流量和定回流比污泥回流控制的影響 (SVI一定)
 
 
由實驗數據看,無論是實施恒定回流量控制,還是實施恒定回流比控制,水量的變化造成MLSS和F/M的變化都是一致的,即:
 
  • 進水流量增大,MLSS降低,F/M迅速升高;
  • 進水流量減小,MLSS升高,F/M迅速降低。
 
從變化的幅度看,通過恒定污泥回流量QR控制時,水量變化造成MLSS和F/M的變化較大,對生物反應池的穩定運行不利,但二沉池固體負荷可保持不變,有利于二沉池的穩定運行。
 
對比恒定污泥回流比R控制,雖然使生物反應池對水量變化的緩沖能力有所提高,但對二沉池的運行影響相對較大。
 
綜上所述,無論是恒定QR、還是恒定R,都不算是污泥回流控制的最佳選擇,操作人員還應根據工藝條件的變化,采取更加積極的控制策略,保證污水處理廠的穩定高效運行。
 
3、保持混合液污泥濃度MLSS恒定
 
在活性污泥法中,MLSS通常都控制在3000mg/L左右。所謂的恒定MLSS控制是指盡可能使MLSS維持一定的目標值。
 
操作人員可根據進水流量Q、回流污泥濃度RSSS和混合液污泥濃度MLSS的目標值,計算能讓MLSS達到目標值所需要的回流量,然后按這個量進行控制。
 
值得一提的是,恒定MLSS控制的控制范圍和有效控制時間都受到二沉池中污泥儲存量的限制。
 
  • 進水量很小時,二沉池中污泥停留時間過長可能引起污泥上浮或污泥質量與活性下降;
  • 進水流量很大時,二沉池又不能提供足夠的回流污泥量。

 

因此,只有設置回流污泥儲存池才能實現嚴格的恒定MLSS控制。
 
4、保持污泥負荷F/M恒定
 
所謂恒定F/M控制是使有機物量F和微生物量M的比值保持在適宜范圍內的控制方法。
 
與恒定MLSS控制相比,該控制更需要設置回流污泥儲存池。但即使這樣,在進水水量變化很大時(如超過20%)也難以做到定F/M控制。
 
值得一提的是,無論是恒定MLSS控制,還是恒定F/M控制,都是按照RSSS與MLSS調節回流比。 
 
相關研究對恒定MLSS控制和定F/M控制進行比較,假設二沉池表面負荷Q/A為0.6, 回流比R=40%,MLSS=4000mg/L,污泥沉降性能保持不變(k=20,n=0.3),水量變化時維持MLSS或F/M不變,需要的回流比R,以及由此產生的其他影響,結果如下表。
 
水量變化時定MLSS和定 F/M污泥回流控制的影響 (SVI一定)
 
 
從上表數據可知,實施恒定MLSS控制時,生物反應池和二沉池都受一定影響,但能適應較大的流量變化,要求二沉池有較強的儲泥能力。
 
而實施恒定F/M控制時,適于水量變化不大時,可保證生物系統穩定,對二沉池則有一定影響,如水量變化超過20%,定F/M控制不可行。
 
根據情況定期或隨時調整回流量或回流比, 無疑可使系統總是處于較佳狀態,但相應增加了運行控制的難度。
 

2、污泥回流控制方法比較

 
將水量發生變化時恒定回流量QR控制、恒定回流比R控制、恒定MLSS控制、恒定F/M控制四種污泥回流控制方法對系統性能的影響綜合分析,結果如下:
 
水量變化時不同污泥回流策略對系統性能的影響
 
 
1、保持污泥回流量QR恒定進行控制
 
主要考慮二沉池的穩定, 但對生物反應池影響較大, 對水量變化的適應性不強。
 
2、保持回流比R恒定進行控制
 
是一種很好的選擇,與恒定MLSS控制比, 對污泥負荷 F/M的影響要大些, 可能會影響處理效果, 但對二沉池的影響小。這種控制策略對水量變化有一定的適應性。 
 
3、保持MLSS恒定進行控制
 
無疑是一種較佳的控制策略,對水量變化有很好的適應性,對系統總體影響小,但對二沉池有一定要求,需要能承受較大的固體表面負荷,且有足夠的儲泥空間。
 
4、保持F/M恒定進行控制
 
雖然可保證污泥負荷的相對穩定,對生物處理有利,但對系統其他性能的影響很大,對設施能力的要求也很高,不適合于水量有較大變化的情況, 因此采用這種控制策略具有很大的局限性。
 
綜上所述,恒定回流比R控制與恒定MLSS控制都是很好的污泥回流控制策略。
 
1、若工藝設計允許F/M有一定變化,則可選擇恒定回流比R控制策略;
 
2、若二沉池能力有余量, 可選擇恒定MLSS控制策略;
 
3、若在水量變化不大、回流系統能力滿足要求的情況下,可選擇采用恒定回流量QR控制和恒定F/M控制。
2021年11月23日 10:13
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