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1、状态点分析法用于污水处理厂二沉池优化运行的探讨胡海涛1汪慧贞1王文海1甘一萍2周军2郝二成2(1北京建筑工程学院, 北京100044; 2北京城市排水集团有限责任公司, 北京100022摘要二沉池是影响污水处理厂出水水质的重要处理单元, 二沉池状态点分析法是固体通量理论的扩展和延长, 对指导二沉池的优化运行有好用价值。探讨了各种状态点的各种因素及其相互关系, 并通过试验用状态点法对北京某污水处理厂二沉池的实际运行状况进行了分析, 结果表明, 状态点法的分析结果与二沉池实际运行状况相符合, 可以刚好检查、分析二沉池的运行。关键词状态点分析法污水处理厂二沉池影响因素Study on the app
2、lication of f inal clarif ier plantHu Haitao 1, 1, Gan Y iping 2, Zhou J un 2, Hao Ercheng 2(B i y of Civil En gi neeri ng and A rchitect ure , B ei j i ng 100044, Chi na;2. B j i ng M unici p al D rai na ge Co. , L t d. , B ei j i ng 100022, Chi na Abstract :Final clarifier is an important p rocess
3、 unit and affect s effluent quality. The State Point Analysis (SPA is an extension of t he solids flux t heory. It has t he practical value for guiding final clarifier to run smoot hly. Influence factors of t he State Point and t heir relations are st udied. Moreover , based on t he SPA , t he pract
4、ical operation of final clarifier of a wastewater treat ment plant in Beijing is analyzed by test s. The result of SPA is coincide wit h t he practical operation of final clarifier , t his can check and analyze t he operation of final clarifier in time.K eyw ords :Wastewater t reat ment plant ; Stat
5、e Point Analysis (SPA ; Final clarifier ; Influence factors在以活性污泥处理工艺为主的污水处理厂中, 二沉池运行对污水处理厂的出水水质有着至关重要的影响, 一旦二沉池运行出现问题, 出水SS 就会明显增加1, 导致出水水质恶化。在我国, 各污水处理厂通常用出水SS 来检验二沉池的运行, 这种方法简洁易行, 但结果相对滞后。运用状态点分析法不仅可以检验二沉池的运行状况、活性污泥的沉降性能, 还可预料潜在的问题以便及早实行对策, 对保证二沉池的稳定运行和出水水质具有指导意义和好用价值。“十一五”国家科技支撑安排重点项目(2006BAC19B
6、01 。1状态点分析法概述状态点分析法以状态点图为基础, 是固体通量理论的扩展和延长。状态点图(见图1 包括静沉通量曲线、底流率直线和溢流率直线, 底流率和溢流率直线的交点被定义为状态点(图1中点3 , 它反映了二沉池内流量平衡关系2。图1中的静沉通量曲线对状态点位置以及二沉池运行状况分析有重要影响。因此, 最好通过现场的成层沉淀试验3来获得精确的数据, 保证分析结果的精确性。图1中溢流率(Overflow Rate , OR 直线的斜率代表沉淀池中向上的出水流速。上升流速等于污水进水流量与沉淀池总面积的比值, 计算见式(1 。42给水排水Vol. 35No 122009式(1 、式(2 可知
7、, 溢流率和底流率都随之增大, 状态点的位置因此垂直向上移动(见图2 。反之, 状态点的位置向下移动 。图1二沉池状态点OR =Q/A (12图2式中Q 污水进水流量,m 3/h ;A 沉淀池总的沉降面积,m 。2. 2(R 底流率(Underflow Rate , U R 流所产生的沉淀池内的向下流速, , 方向向下, R =Q R A, 在很大。若其他因素不, , 回流污泥量增多, 污泥向下, 在图3中就表现为底流率线斜率增大。由式(3 、式(4 可推知:二沉池表面固体负荷率增加, 预期回流的污泥浓度减小, 但状态点的位置恒定不变, 反之亦然4 。(2式中Q R ,m 3/h 。另外, 图
8、1中点1代表的是固体通量G kg/(m 2h , 二沉池运行稳定时, 它与沉淀池的固体负荷率(Solid Loading Rate ,SL R 相等, 见式(3 。S L R =G =X (Q +Q R /A(3式中X 混合液悬浮固体浓度,mg/L 。图1中点2代表的是预期回流污泥浓度(Expected U nderflow Concent ration , EUC , 它是底流率直线同表示固体浓度的X 轴的交点, 代表沉淀处于稳定状态下的回流污泥浓度预期值, 见式(4 。但由于种种缘由, 实际回流污泥浓度往往与预期值有肯定差别。EU C =(Q +Q R X /Q R图3回流比的影响2. 3
9、混合液悬浮固体浓度(X (4混合液悬浮固体浓度确定了底流率线在坐标轴上的截距。由式(3 和式(4 可推知, 随着X 增大, 二沉池表面固体负荷率和预期回流污泥浓度都随之增大, 在图4中表现为状态点的位置和底流率线同时向右上方平移, 反之则向下平移 。2关键影响因素分析状态点图反映了进水流量(Q 、沉淀池直径(D 、回流比(R 、混合液悬浮固体浓度(X 以及污泥容积指数(S V I 等参数之间的相互关系。因已建污水处理厂沉淀池直径已定, 在此就不赘述。2. 1污水进水流量(Q 进水流量确定了出水溢流率和底流率直线的斜率, 即流量的波动对二沉池的溢流率和底流率都有影响。保持恒定回流比, 随着进水流
10、量的提高, 依据图4 混合液固体浓度的影响给水排水Vol. 35No 122009432. 4污泥容积指数(SV I SV I 值反映活性污泥的凝合、沉降性能, 从而影响静沉通量曲线的走势。SV I 值低, 活性污泥沉降性能良好, 静沉通量曲线高且宽, 有利于泥水分别, 二沉池澄清及浓缩功能不易受影响, 出水水质稳定; 反之, 静沉通量曲线矮且窄, 出水水质易受影响。3实例分析本探讨通过试验, 用状态点法对北京某污水处理厂二沉池的实际运行状况进行了分析。考察不同SV I 值和进水流量改变对二沉池状态点的影响。3. 1二沉池设计及运行参数该厂采纳的是中心进水、周边出水辐流式沉淀池, 表1为其设计
11、参数, 表2为试验期间该二沉池的实际运行状况。表1二沉池设计参项目参数设计流量SSh 3(/m /%/m /mg/L /万m /d /m 250. 4. 485050%110%4. 0200040002SVI 值下降到78mL/g 左右, 污, 所以出水SS 仍和2月份相近。到7月份, X 下降到4000mg/L , 状态点的位置平移到点3, 这时底流率直线在静沉通量曲线下方, 二沉池正常运行, 出水SS 下降到8. 85mg/L 。3. 3不同进水流量的影响当进水流量发生改变时, 操作人员运用状态点分析法可以随时了解二沉池的工作状况, 从而有针对性地调整运行参数。从27月, 随着居民用水量的
12、增加和雨季的来临, 污水处理厂的进水流量明显增长, 有时还超过了设计流量, 但污泥的SV I 值也由100mL/g 下降到70mL/g , 其沉降性能有所改善, 因此在相同的停留时间内 , 二沉池中的泥水分别照旧很完全, 出水中SS 含量能够稳定保持在10mg/L 左右(见表2 。以4月份实际状态点图(见图6 为例,4月20日进水流量增至36. 5万m 3/d , 超出了二沉池的设计处理实力(25万m 3/d , 状态点位置从点2上升到点1, 因而出现了图6中的阴影部分。即污水量增加影响了二沉池浓缩功能, 因部分污泥从曝气池转移到了二沉池, 造成二沉池的泥面上升。实测的数据也证明了这一状况:曝
13、气池污泥浓度X 从4月19日的4675mg/L 降至4月20日的4195mg/L 。但由于该超负荷状态持续时间短暂, 进水量很快削减, 转移到二沉池中的污泥又回到曝气池中,4月21日X 回升至4890mg/L , 系统复原到原来状态, 状态点的位置也回到图6中点2。此例说明系表2二沉池实际运行参数月份进水量Q 回流污泥量曝气池平平均平均温出水SS33/万m /d Q R /万m /d 均X /mg/L SVI/mL/g 度/mg/L17. 2817. 2817. 2835004500400098. 0978. 1470. 1715. 519. 525. 511. 211. 58. 85215.
14、 017. 0418. 523. 5719. 026. 53. 2不同 SV I 值和X 的影响依据现场成层沉降试验实测获得的数据绘制二沉池的状态点图, 如图5示。由于活性污泥的SV I 值不同, 图5中三条静沉通量曲线的高度、宽度差别很大。2月份的平均SV I 值约为100mL/g , 静沉通量曲线相对较矮且窄;7月份的平均SV I 值下降到70mL/g , 此时的静沉通量曲线最高、最宽。活性污泥的SV I 值小, 静沉通量曲线就会高而宽, 反之则矮而窄。对于生活污水及城市污水, SV I 值宜介于70100mL/g 之间。混合液悬浮固体的浓度X 也会影响状态点的位置。在2月份期间, X 只
15、有3500mg/L 左右, 状态点的位置最低(点1 , 这时底流率直线和静沉通量曲线几乎相切, 二沉池处于临界负荷的运行状态。在4月份期间, X 维持在4500mg/L , 状态点的位44给水排水Vol. 35No 122009(2 进水流量的改变也影响二沉池的功能, 若超过其处理实力, 状态点图中会出现静沉通量曲线外的阴影部分。这表示二沉池泥水分别不完全, 储泥区的泥位会上升, 影响出水水质。(3 假如二沉池的澄清效果不志向, 可以适当降低活性污泥的SV I 值, 改善其沉降性能, 并加强系统自身调整实力; 假如进水流量改变引起二沉池泥位上升, 可以调整污泥回流量, 加快底部污泥回流的速度, 保证出水水质的稳定。总之, 、分析二沉池的运行, 。, es C M V. Determination of t he requiredfor activated sludge final clarifiers based on a unified database. Water Research , 1999, 33(8 :188418942郭亚兵, 胡钰贤. 污水处理工艺中的状态点分析法运用分析. 太原图
