在污
水處理中,從規(guī)劃設(shè)計(jì)到運(yùn)行維護(hù),其間總會(huì)遇到形形色色的問題,如在設(shè)計(jì)計(jì)算中拿不準(zhǔn)參數(shù)該如何選取、污泥齡如何確定,在運(yùn)行中對(duì)于不同水質(zhì)在工藝選取、異常情況發(fā)生又該作何應(yīng)對(duì)?如果你也遇到過如下困惑,看看有實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)的污師們是如何出招的;同樣如果你是從業(yè)多年的污師,面對(duì)環(huán)保菜鳥提出的這15個(gè)問題又會(huì)如何做講解呢?
問題1:好氧池有污泥回流的時(shí)候,二沉池的設(shè)計(jì)計(jì)算中水量是按(1+R)Q還是按Q計(jì)算,看到有的按(1+R)Q計(jì)算中心導(dǎo)流筒,但池直徑按Q計(jì)算的,也有按1+Q計(jì)算的,還有按Q計(jì)算的。該怎么區(qū)分呢?
回答:正常的進(jìn)水管道和中心導(dǎo)流筒部位,按照(1+R)Q來計(jì)算,池容按照Q計(jì)算。
原因:進(jìn)水的水量是(1+R)Q,這部分水都要經(jīng)過管道和中心筒,從中心導(dǎo)流筒出來:Q走池表面從出水堰出水,RQ走池底排泥和回流管道不經(jīng)過池表面,所以用表面負(fù)荷計(jì)算時(shí)只用Q。但是如果采用AO出水上清液作為硝化液回流,那么這個(gè)“R內(nèi)*Q”要計(jì)算了。
問題2:硝化反應(yīng)負(fù)荷及反硝化負(fù)荷及污泥齡與溫度有無關(guān)系,譬如我10℃,取硝化負(fù)荷在0.01,是不是說我15或者20-30也可以取這個(gè)值還是說要變動(dòng)一些?污泥齡同樣的道理,是不是說有硝化的時(shí)候,在溫度10℃我污泥齡取到50多天,那么溫度到30℃的時(shí)候我污泥齡要取高或低?
回答:都有影響,溫度高時(shí)負(fù)荷可以高一點(diǎn),污泥齡相應(yīng)減少了。
問題3:一般有CODb:N,那么這個(gè)比值中COD是指什么?是單純的碳含量還是產(chǎn)生COD的有機(jī)+無機(jī)含量?還是BOD的含量?N是元素含量還是氨氮或有機(jī)氮的含量呢?單位是什么?
回答:請(qǐng)注意,CODb的意思是微生物降解的COD,這個(gè)COD高于BOD5,具體值很難測量,一般都是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算。
無論是“碳氮比”還是“CODcr”中的C,都不是指碳元素,而是指需氧量,是有機(jī)物可以消耗DO的量,單位mg/L。
在好氧討論碳氮比時(shí),一般按照可生物降解的有機(jī)物的需氧量來計(jì),討論厭氧時(shí),因本身就是范圍值,一般都按照CODcr來計(jì)。
N元素:有機(jī)氮被分解后形成氨氮,氨氮可以被微生物利用,亞硝酸氮和硝酸氮也可以被利用,轉(zhuǎn)化略微復(fù)雜一些而已,但一些難以分解的N元素就不好講了。所以大多數(shù)情況可以用TN來計(jì),特殊的也是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)做一些數(shù)據(jù)調(diào)整。
問題4:反硝化一般要求碳氮比在3-5的范圍,那么這個(gè)CN比又是指的是什么?是分子還是元素?是質(zhì)量比還是摩爾比?
回答:單位上,“C”按照需氧量的單位即mg/L來算,“N”按照各種氮(NH3-N、TKN、TN、NO2-N、NO3-T)的氮元素計(jì),單位按照mg/L來算。因?yàn)槎邔?duì)應(yīng)的水量是相同的,當(dāng)然也就可以把濃度比轉(zhuǎn)化為質(zhì)量比(這是加藥量計(jì)算的方法),沒事可做的時(shí)候換成mol比也是打發(fā)時(shí)間的好主意。
問題5:污泥齡是如何確定的,如何來控制?究竟是用排泥量確定還是用其他來確定排泥量?
回答:泥齡、F/M等與其說是運(yùn)行的控制參數(shù),不如說是設(shè)計(jì)方面的參數(shù),在工藝控制中只是運(yùn)行參數(shù)。實(shí)際運(yùn)行中排泥量通常是根據(jù)MLSS值加上經(jīng)驗(yàn)值來控制的,在SVI相對(duì)穩(wěn)定的情況下,也可用SV30來參考。
問題6:為何氨氮晚于BOD被氧化?
回答:
(1)底物利用速率與微生物濃度成正比,生活污水的活性污泥系統(tǒng)中,自養(yǎng)硝化菌占約5%,異養(yǎng)菌約占30%以上,因此,以COD為能量來源的異養(yǎng)菌在數(shù)量上占優(yōu),因此反應(yīng)速率占優(yōu);
(2)底物濃度很低時(shí),反應(yīng)速度隨底物濃度的增加而急驟加快,兩者呈正比關(guān)系,表現(xiàn)為一級(jí)反應(yīng)。若以生活污水為例,COD假設(shè)300mg/L,氨氮30mg/L,因此,在底物濃度角度,COD占優(yōu);
(3)同化作用,如果按細(xì)胞干重,微生物細(xì)胞中氮含量12.5%,碳含量約有53%,同化作用去除COD和氨氮,可見去除COD量大些,占優(yōu);
(4)氧化產(chǎn)能方面,氨氧化產(chǎn)能242~357kJ/mol,可被亞硝酸菌利用5%~10%,亞硝酸鹽氧化產(chǎn)能64~87kJ/mol,能量利用率5%~10%,葡萄糖的有氧呼吸產(chǎn)能為2872.1kJ/mol,同樣能量利用率下,有機(jī)物分解產(chǎn)能占優(yōu),異養(yǎng)菌世代周期遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于自養(yǎng)(異養(yǎng))硝化菌。
總結(jié)來看,在BOD絕對(duì)值較高(不是C/N比)的情況下,硝化菌獲得氧的能力較差,因此硝化作用較弱,這可以解釋一個(gè)現(xiàn)象,即硝化效果不好時(shí),加大回流量可以提高氨氮氧化率;這是因?yàn)榛亓骺梢韵♂孊OD,從而讓硝化菌提前具備硝化能力、延長硝化時(shí)間。硝化菌比例高或者菌膠團(tuán)凝聚硝化菌能力弱的時(shí)候,硝化菌會(huì)游離于菌膠團(tuán)外,導(dǎo)致硝化菌的流失。同時(shí),硝化菌還易于附著在填料表面。
問題7:MLSS可用懸浮物的方法測定嗎?
回答:MLSS只是很粗略地表示污泥中微生物量的多少,當(dāng)然不能用懸浮物的方法測定,因?yàn)镸LSS包括固定固體和揮發(fā)固體二類,固定固體是無機(jī)物,揮發(fā)固體是有機(jī)物+微生物,如果用懸浮物的方法測定。一些溶解性的有機(jī)物和游離細(xì)菌就流失了。
問題8:有關(guān)接觸氧化池,1)在放空時(shí),填料上污泥能存活多少時(shí)間?2)當(dāng)處理能力下降時(shí),要不要投加營養(yǎng)?3)對(duì)于泡沫,加煤油消泡是否有效?
回答:
1)接觸氧化池放空后并不是生物膜污泥能存活多長的問題,而是要避免軟性填料曬干而板結(jié),板結(jié)后再浸放水中就很難再伸展開,要防止這樣的情況出現(xiàn);
2)接觸氧化池處理能力的下降應(yīng)從多因素考慮,其中生物膜的厚度控制很重要,膜太厚會(huì)嚴(yán)重影響處理能力,還要注意池放空時(shí)只能緩緩放,否則掛有大量生物膜的軟性填料架會(huì)倒塌或變形;
3)化學(xué)性泡沫用水噴淋較有效,不能直接用水沖,個(gè)人不建議用煤油之類的方法消泡。
問題9:接觸氧化裝置生物膜培養(yǎng)過程中發(fā)現(xiàn)生物膜形成后又會(huì)脫落,如何解決和避免呢?
回答:生物膜形成而大部分又脫落是很正常的現(xiàn)象,一般脫落后第二次或第三次重新形成后才算是掛膜成功,也就是說第一次生物膜形成不能算掛膜成功,如果第一次掛膜后沒有大量脫落是偶然的,經(jīng)一兩次脫落后才能形成。雖有些絕對(duì),但多數(shù)情況如此。
問題10:三溝式氧化溝在運(yùn)行管理中有哪些注意事項(xiàng)?
回答:首先要根據(jù)實(shí)際情況確定好運(yùn)行周期的時(shí)間,然后確定周期內(nèi)各運(yùn)行階段的時(shí)間。運(yùn)行階段應(yīng)先確定C階段段時(shí)間,因?yàn)镃階段是泥水分離時(shí)間。
還要調(diào)整好轉(zhuǎn)刷的浸沒深度,使其具有很好的充氧能力和混合推動(dòng)力,池內(nèi)的所有轉(zhuǎn)刷的浸沒深度要一致。轉(zhuǎn)刷的浸沒深度應(yīng)在靜止?fàn)顟B(tài)下通過出水堰門來調(diào)節(jié),即在氧化溝進(jìn)水而不曝氣的狀態(tài)下用出水堰門的升降來調(diào)節(jié),當(dāng)轉(zhuǎn)刷處于合適的浸沒深度時(shí),出水堰門的開度即為轉(zhuǎn)刷運(yùn)行時(shí)的開啟限位。二條側(cè)溝的所有出水堰門開啟狀態(tài)下的限位應(yīng)該基本相同。
應(yīng)該根據(jù)廢水的特性和本裝置的實(shí)際情況,通過試運(yùn)行來確定日常運(yùn)行的最佳模式并輸入可控編程器,進(jìn)行運(yùn)行控制。當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)應(yīng)該及時(shí)調(diào)整運(yùn)行模式,如:因污泥沉降性能差而造成沉淀溝泥水分離困難使出水帶泥時(shí),應(yīng)該增加C階段的時(shí)間,相應(yīng)減少其它階段的時(shí)間。
二條側(cè)溝出水堰的開閉狀態(tài)是根據(jù)設(shè)定的工藝要求自控的,半個(gè)周期二條側(cè)溝的切換中,在預(yù)設(shè)定時(shí),原出水溝的堰門應(yīng)在另一預(yù)沉溝的出水堰門全部都開啟后再關(guān)閉,以防原預(yù)沉溝在出水的初始時(shí)間漂泥。自控系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí),可通過手動(dòng)控制來運(yùn)行。手動(dòng)控制時(shí),各設(shè)備的開閉時(shí)間和順序應(yīng)該嚴(yán)格按運(yùn)行模式進(jìn)行,并與自動(dòng)控制程序相同。
污泥負(fù)荷和泥齡的計(jì)算中的生化部分容積可將氧化溝總?cè)莘e*總生化時(shí)間與總水力停留時(shí)間之比。
問題11:如果UASB排泥時(shí)控制不當(dāng),造成污泥流失怎么辦?如何恰當(dāng)控制排泥量?
回答:如同好氧活性污泥工藝有“三相平衡”的調(diào)節(jié)一樣,各類厭氧裝置的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)也要根據(jù)運(yùn)行狀況來控制的,如泥、水二相平衡的調(diào)節(jié),使反應(yīng)器的容積負(fù)荷控制在一個(gè)合適的范圍。
容積負(fù)荷(這里指污泥所點(diǎn)的容積)是通過排泥量來控制的,也受限于廢水水量和濃度。當(dāng)廢水量增加或廢水濃度增加時(shí),為了保持負(fù)荷平衡,就要少排泥或不排泥,提高系統(tǒng)的污泥量,反之則多排泥以減少系統(tǒng)污泥量。此外還要考慮很多受限因素,如:系統(tǒng)的污泥量過多,雖然可降低容積負(fù)荷,但會(huì)使污泥的膨脹度增高,影響泥水分離;排泥量太多,則會(huì)造成容積負(fù)荷過高,使VFA/ALK的比值升高,影響處理效果。這些都要根據(jù)具體情況通過試湊法來確定的,有些方面則靠經(jīng)驗(yàn)。
問題12:談?wù)?00:5:1與難降解工業(yè)廢水。
回答:教科書里講BOD:N:P=100:5:1,這里的BOD不是BOD5而是BODL或者bCOD。通常易生化廢水大約有1/3轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,2/3被同化為細(xì)胞,按照細(xì)菌結(jié)構(gòu)簡式算下來基本就是100:5:1。按道理說,不同的負(fù)荷對(duì)應(yīng)不同的表觀增長率,負(fù)荷愈高表觀增長率也越大,因此營養(yǎng)鹽的需求自然越多。
延時(shí)曝氣自然需要的營養(yǎng)鹽會(huì)少。但是這里有一個(gè)大前提——內(nèi)源呼吸系數(shù)為定值。但是個(gè)人認(rèn)為溶解氧越高內(nèi)源呼吸系數(shù)越大,或許在高溶解氧下細(xì)菌自溶的比例多一些,但是未經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí);另一個(gè)原因是原生及后生動(dòng)物會(huì)隨著溶解氧的提高而增多,動(dòng)物的吞噬作用引起細(xì)菌減量,變現(xiàn)為內(nèi)源呼吸系數(shù)的增加,而這一點(diǎn)已經(jīng)是許多人的共識(shí)。
內(nèi)源呼吸系數(shù)的另一個(gè)表現(xiàn)是底物匱乏引起的菌體死亡,底物既包括了可生化碳源、也包括營養(yǎng)鹽,為了確保COD達(dá)到最低值,我們只有一個(gè)選擇,那就是寧可氮磷多加一些。而所有這些都是為了一個(gè)目的——降低內(nèi)源呼吸系數(shù),進(jìn)而得到最大的污泥產(chǎn)率。
首先,剩余污泥越多,通過吸附攜帶出的難降解COD越多。其次,死亡的菌體會(huì)部分轉(zhuǎn)化為難降解COD,導(dǎo)致出水COD提高。另外難降解工業(yè)廢水處理工程的一個(gè)共同點(diǎn)是生化時(shí)間很長。
關(guān)于這一點(diǎn)我的理解是:在好氧環(huán)境中可能也存在類似水解酸化的作用,微生物的胞外酶對(duì)某些難降解物質(zhì)的催化作用可能比較弱,但是弱不等于沒有,長時(shí)間的催化反應(yīng)有可能提高出水水質(zhì),其實(shí)這在部分工程里已經(jīng)得到證實(shí)。對(duì)于難降解工業(yè)廢水,總結(jié)起來大概就是:低溶解氧、長停留時(shí)間、高污泥濃度、足夠的營養(yǎng)鹽。
問題13:采用AB法工藝,為何前面一般不設(shè)初沉池?
回答:這樣有利于A池處理功能的提高,由于A段的廢水直接由排水系統(tǒng)而來,廢水中原本就有的細(xì)菌和懸浮物及膠狀物的共存體也具有一定的絮凝性和粘附力,再與回流污泥混合后,相互間發(fā)生絮凝與吸附,此時(shí)難沉降的懸浮物、膠體物質(zhì)在得到絮凝、吸附和粘結(jié)后與可沉降的懸浮物一起沉降,并隨剩余污泥排出,使A段中以非生物降解的途徑去除的有機(jī)物量大大提高,可保證B段的運(yùn)行穩(wěn)定。
問題14:厭氧池投加填料可以強(qiáng)化除磷嗎?
回答:傳統(tǒng)生化除磷工藝,利用的是活性污泥法中的PAOs,它的除磷原理是厭氧狀態(tài)下釋放磷,好氧狀態(tài)下過量吸收磷。只有當(dāng)它完整的經(jīng)歷兩個(gè)狀態(tài),并最終以剩余污泥的形式與水分離,才能有效地達(dá)到生物除磷的目的。
在傳統(tǒng)AO工藝中,PAOs跟隨懸浮的好氧活性污泥不斷地經(jīng)歷厭氧-好氧的過程和新生污泥-排放污泥的過程,可以滿足上述條件。但是在填料法中,細(xì)菌要求被附著在填料上形成生物膜,導(dǎo)致微生物存在空間固定,這樣只有通過時(shí)間上的方法才能實(shí)現(xiàn)厭氧好氧的交替過程,就是間歇曝氣了。
另一方面,生物膜法“污泥齡”較長,剩余污泥量很少,而生物除磷的本質(zhì)就是磷隨泥走,所以二者存在一定的矛盾。最后一點(diǎn)特殊的,傳統(tǒng)的A池,一般用潛水?dāng)嚢铏C(jī)等保持泥水混合,防止短流;加入填料后,嚴(yán)重阻礙水的流動(dòng),難免不帶來污泥淤積,水力短流等現(xiàn)象。
問題15:談?wù)刅FA與堿度、與厭氧系統(tǒng)pH的關(guān)系。
回答:VFA多,并不一定pH低,堿度高,并不一定pH高。VFA多,會(huì)導(dǎo)致pH有下降的可能,同時(shí)也會(huì)在高濃度產(chǎn)生VFA抑制;堿度在不影響pH過堿的前提下,越多越好。
一個(gè)厭氧系統(tǒng)正常運(yùn)行下的出水VFA和堿度范圍值不可控制,是由水的特性造成的,刻意追求是沒必要的;運(yùn)行堿度比較高的厭氧系統(tǒng),出水檢測采用蒸餾法時(shí)可以允許較高的VFA濃度。
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