摘要：好氧系統(tǒng)是污水處理常見(jiàn)的一個(gè)工藝單元，我們通過(guò)向好氧池供氣，利用好養(yǎng)微生物分解有機(jī)污染物，于是有些人就認(rèn)為“水中的溶解氧越高，好氧的處理效果就越好”，事實(shí)真的是這樣嗎？眾所周知，好氧處理系統(tǒng)主要工藝原理是利用好氧微生物的代謝，將廢水中的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)害的二氧化碳和水，氧是其維持微生物正常的生命活動(dòng)所必須的。但是溶解氧越高，好氧系統(tǒng)處理效果就會(huì)越好嗎？在解答這個(gè)問(wèn)題前，先理解好氧系統(tǒng)中食微比的概念。以常用的活性污泥系統(tǒng)為例，每天供給曝氣池的BOD的總量與曝氣池中活性污泥的總量之比即為食微比（其中供給的BOD可以看作是提供給微生物的食物）食微比計(jì)算公式如下：F/M=Q*BOD5/(MLVSS*Va)F：Food代表食物，進(jìn)入系統(tǒng)的食物量(BOD)M：Microorganism代表活性物質(zhì)量(污泥量)Q：水量，BOD5：進(jìn)水BOD5的值MLVSS：活性污泥濃度Va：曝氣池容積通常食微比的合適范圍為0.1-0.25kgBOD5/kgMLSS.d之間，食微比過(guò)高說(shuō)明微生物食物過(guò)剩，曝氣池處于高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，食微比過(guò)低則曝氣池處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。食微比過(guò)高與過(guò)低會(huì)出現(xiàn)什么結(jié)果呢？?當(dāng)曝氣池處于合適的食微比范圍運(yùn)行時(shí)，活性污泥絮體結(jié)構(gòu)良好，沉降性能優(yōu)良，出水清澈透明；水處理工程師、廢氣治理工程師、環(huán)境保護(hù)工程師、消防工程師、在線環(huán)境監(jiān)測(cè)工程師、在線環(huán)境運(yùn)維工程師等高級(jí)研修班詳詢18911120767?當(dāng)曝氣池處于高食微比運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，甚至超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由于食物過(guò)剩，活性污泥沉降性能變差，出水渾濁，廢水中的BOD難以被完全降解；?當(dāng)曝氣池處于低食微比運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，由于食物不足，活性污泥容易出現(xiàn)老化現(xiàn)象。長(zhǎng)期低食微比運(yùn)行，可能導(dǎo)致污泥發(fā)生解絮，甚至誘發(fā)活性污泥絲狀菌膨脹。當(dāng)活性污泥出現(xiàn)老化現(xiàn)象并引發(fā)污泥發(fā)生解絮時(shí)，活性污泥絮體結(jié)構(gòu)會(huì)變得較為松散，出水中會(huì)攜帶很多細(xì)小的污泥碎片，導(dǎo)致出水的清澈度下降，水質(zhì)惡化。了解完食微比以后，我們來(lái)看溶解氧對(duì)于處理效果的影響。高溶解氧會(huì)加快微生物的代謝作用。當(dāng)曝氣池處于高食微比運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，維持相對(duì)較高的溶解氧是有利的，可加快廢水中有機(jī)物的降解速率。當(dāng)曝氣池處于低食微比運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果仍然維持較高的溶解氧，由于食物不足，會(huì)促使活性污泥內(nèi)源代謝的加快發(fā)生，終導(dǎo)致活性污泥解絮現(xiàn)象的發(fā)生，即通常所說(shuō)的過(guò)曝氣現(xiàn)象。所以，在好氧系統(tǒng)的運(yùn)行中，溶解氧濃度的控制應(yīng)與食微比的控制密切相關(guān)，高食微比可控制較高的溶解氧濃度，促使有機(jī)污染物的有效降解。而相反，當(dāng)食微比不足時(shí)，則應(yīng)控制相對(duì)較低的溶解氧濃度，降低內(nèi)源代謝的速率，以避免污泥老化及污泥解絮現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)也可以降低電耗和節(jié)約運(yùn)行成本。

在現(xiàn)代廢水處理工藝中，碳源的投加是一項(xiàng)至關(guān)重要的操作步驟。其目的在于通過(guò)提供必要的有機(jī)碳源，促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)和代謝活動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的有效去除。因此，準(zhǔn)確計(jì)算碳源的投加量不僅關(guān)乎處理效率的提升，也直接影響著運(yùn)行成本和環(huán)境效益。01碳源投加量的基本計(jì)算原理碳源投加量的計(jì)算主要基于BOD5/COD比值、反硝化速率以及所需去除的總氮量等因素?；居?jì)算公式可以表示為：碳源投加量（以COD計(jì)）=（反硝化需要的理論COD-廢水原水中的可生化降解COD）×轉(zhuǎn)化系數(shù)。轉(zhuǎn)化系數(shù)通常根據(jù)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)室模擬試驗(yàn)確定。02影響碳源投加量的因素在污水處理過(guò)程中，投加碳源作為微生物生長(zhǎng)和反硝化過(guò)程的必要條件，需要綜合考慮多方面因素，具體包括但不限于以下幾點(diǎn)：水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)：C/N比（碳氮比）：污水中的COD（化學(xué)需氧量）與總氮（TN）或凱氏氮（TKN）之間的比例。為了確保反硝化過(guò)程充分進(jìn)行，通常要求C/N比維持在一個(gè)適宜的范圍，比如4:1至6:1之間，視具體情況可能有所不同。氨氮含量：當(dāng)廢水中氨氮超標(biāo)時(shí)，需要補(bǔ)充碳源以平衡反應(yīng)體系，提高反硝化的完整性。生物處理階段需求：活性污泥培養(yǎng)馴化階段：在這個(gè)階段，微生物需要足夠的碳源以促進(jìn)其快速繁殖和適應(yīng)環(huán)境，如果原水中的碳源不足，就需要額外投加。反硝化工藝：根據(jù)脫氮工藝設(shè)計(jì)，選擇合適的碳源種類和投加點(diǎn)位，保證碳源能在反硝化池內(nèi)得到有效利用，避免流失或過(guò)早消耗。廢水可生化性：有機(jī)物類型和降解難易程度?：不同類型的有機(jī)碳源對(duì)微生物的生物利用率差別較大，應(yīng)選用易于降解的小分子碳源，并考慮其是否能滿足特定條件下微生物的代謝需求。經(jīng)濟(jì)性和安全性：碳源成本：選擇的碳源應(yīng)具有較高的經(jīng)濟(jì)效益，即能實(shí)現(xiàn)較好處理效果的同時(shí)，盡量減少運(yùn)行成本。儲(chǔ)存和使用安全：投加的碳源如甲醇、乙酸等應(yīng)具有良好的儲(chǔ)存穩(wěn)定性和使用安全性，防止泄漏造成環(huán)境污染或安全隱患。工藝控制靈活性：投加點(diǎn)位和方式：根據(jù)工藝流程特點(diǎn)確定較好的投加點(diǎn)位，例如在缺氧區(qū)還是厭氧區(qū)，以及采取連續(xù)投加還是間歇式投加的方式。環(huán)境影響和法規(guī)約束：二次污染風(fēng)險(xiǎn)：確保投加碳源后不會(huì)引發(fā)新的污染物排放問(wèn)題，符合環(huán)保法規(guī)要求。結(jié)合以上所有因素，才能制定出科學(xué)合理的碳源投加策略，有效地改善污水中碳源不平衡的情況并優(yōu)化整個(gè)污水處理系統(tǒng)的性能。03碳源投加量的計(jì)算方法碳源投加量的計(jì)算在廢水處理中是一個(gè)關(guān)鍵步驟，用于補(bǔ)充微生物生長(zhǎng)所需的有機(jī)碳，促進(jìn)生物降解過(guò)程。這里提供兩種不同的計(jì)算方法：基于氮去除需求的簡(jiǎn)易計(jì)算法：當(dāng)以污水中的總凱氏氮（TKN）為參考時(shí)，可以使用以下公式來(lái)計(jì)算必須投加的外部碳源量（以化學(xué)需氧量COD計(jì)）：Cm=20N-C其中，Cm表示需要投加的外部碳源量（mg/l或kg/d，取決于V的單位）；20是CN比，即理論上每克氮所需消耗的碳的質(zhì)量比；N是需要去除的總凱氏氮（TotalKjeldahlNitrogen,TKN）的量（mg/l或kg/d）；C是進(jìn)出水的碳源差值，即污水處理系統(tǒng)中原有可利用的COD與實(shí)際所需COD之間的差距（mg/l或kg/d）?；贑OD差值及COD貢獻(xiàn)率的計(jì)算法：根據(jù)COD差值和COD貢獻(xiàn)率來(lái)確定碳源投加量（適用更廣泛的場(chǎng)景，考慮進(jìn)水、出水以及目標(biāo)COD值）：碳源投加量（kg/d）=COD差值（kg/d）/COD貢獻(xiàn)率這里的COD差值是指處理池的目標(biāo)COD值減去實(shí)際進(jìn)水COD值得到的COD缺口；COD貢獻(xiàn)率是指所添加碳源在生化反應(yīng)過(guò)程中能轉(zhuǎn)化為COD的比例。在實(shí)際應(yīng)用中，選擇合適的計(jì)算方法應(yīng)根據(jù)具體的水質(zhì)參數(shù)、工藝流程以及微生物系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)需求來(lái)確定。

目前城市污水處理廠所產(chǎn)污泥分為三級(jí)，大部分為含水率80%，少部分經(jīng)過(guò)深度處理的污泥含水率為50-60%，極少部分經(jīng)過(guò)干化處理后的污泥含水率40%以下。下面就目前國(guó)內(nèi)常見(jiàn)污泥輸送設(shè)備進(jìn)行探討，從污泥輸送工藝的技術(shù)性能和實(shí)用性等方面進(jìn)行分析比較。帶式輸送機(jī)帶式輸送機(jī)是一種摩擦驅(qū)動(dòng)以連續(xù)方式運(yùn)輸物料的機(jī)械?？梢赃M(jìn)行碎散物料的輸送,也可以進(jìn)行成件物品的輸送。用于水平運(yùn)輸或傾斜運(yùn)輸，使用非常方便。具有輸送量大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、成本低、通用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但是在輸送污泥時(shí),由于污泥含水率較高,粘度大，易粘帶，容易在輸送過(guò)程中引起傳送帶跑偏、打滑，嚴(yán)重影響皮帶的使用壽命。而且?guī)捷斔蜋C(jī)，受場(chǎng)地影響非常大，它布置上一般需要建設(shè)較長(zhǎng)的皮帶走廊，提升高度比較有限，一般傾斜角度不超過(guò)20度。選擇這種輸送方式需要較高的土建費(fèi)用和較大的場(chǎng)地。帶式輸送機(jī)在污泥輸送方面，適用于含水率40%以下的干化后污泥的輸送。適合短距離(小于50m)、低揚(yáng)程(小于20m)污泥的輸送，常用于將熱干化后的污泥輸送到指定位置。帶式輸送機(jī)通過(guò)設(shè)置轉(zhuǎn)向裝置,單臺(tái)皮帶輸送機(jī)即可實(shí)現(xiàn)輸送傾角的變化;但當(dāng)平面上輸送方向發(fā)生轉(zhuǎn)向時(shí)，一般需增設(shè)一級(jí)輸送設(shè)各。螺旋輸送機(jī)螺旋輸送機(jī)屬于無(wú)壓輸送,是較常用的污泥輸送方式之一。螺旋輸送機(jī)通過(guò)旋轉(zhuǎn)的螺旋葉片將污泥向前推移。維持污泥不隨螺旋葉片一起旋轉(zhuǎn)的力是污泥的自重及污泥與機(jī)殼之間的摩擦力。螺旋輸送機(jī)根據(jù)有無(wú)螺旋軸，可以分為有軸螺旋輸送機(jī)和無(wú)軸螺旋輸送機(jī);根據(jù)螺旋數(shù)量多少，可以分為単螺旋輸送機(jī)和雙螺旋輸送機(jī)。它可以在水平及傾斜方向或垂直方向輸送物料，并在輸送物料的同時(shí)可完成混合、攪拌和冷卻等作業(yè)。對(duì)于污泥，螺旋輸送機(jī)適合輸送范圍60%~85%結(jié)構(gòu)比較松散、黏性中等的污泥;適合短距離(小于25m)、低揚(yáng)程(小于8m)污泥的輸送,常用于中小城鎮(zhèn)污水處理廠污泥脫水機(jī)房中,將脫水后的污泥輸送到污泥儲(chǔ)倉(cāng)或汽車槽車。螺旋輸送機(jī)單臺(tái)設(shè)備，只能實(shí)現(xiàn)水平或傾斜方向上的輸送，當(dāng)輸送方向、輸送角度變化時(shí),需增設(shè)一級(jí)輸送設(shè)備。當(dāng)輸送含水率為80%左右的污泥時(shí)，螺旋的輸送傾角不宜大于25度。螺旋輸送機(jī)槽是封閉的，便于短距離輸送易飛揚(yáng)的，連續(xù)均勻地輸送較松散的、黏性適中的、不易結(jié)塊的物料。它可以在線路任意一點(diǎn)裝載,也可以在許多點(diǎn)卸載;在輸送過(guò)程中還可以進(jìn)行混合、攪拌和冷卻作業(yè)。但是同時(shí)它單位功率消耗大、物料易破碎及磨損、對(duì)超載很敏感，由于存在著這樣的缺點(diǎn)，螺旋輸送機(jī)一般只能短距離輸送摩礎(chǔ)性粉末狀、顆粒顆粒狀及小塊狀的散粒物料。其輸送長(zhǎng)度一般為5-30m，在超過(guò)40m時(shí)耗能特別大，很不經(jīng)濟(jì)。螺桿泵在污泥泵送系統(tǒng)中通常采用偏心螺桿泵，其主要工作部件是偏心螺桿(轉(zhuǎn)子)和螺桿村套(定子)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)泵軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),螺桿一方面繞自身的軸線旋轉(zhuǎn),另一方面又沿襯套內(nèi)表面滾動(dòng)，于是形成泵的密封腔，螺桿每旋轉(zhuǎn)1周，密封腔內(nèi)的污泥就向前推進(jìn)1個(gè)螺距，隨著螺、桿的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，被輸送的污泥以螺旋形式從一個(gè)密封腔壓向另一個(gè)密封腔，擠出泵體。泵的易損件定子和轉(zhuǎn)子通常每2個(gè)月到半年更換一次。偏心螺桿泵適用于短距離、小流量、輸送壓力低、連續(xù)輸送污泥的場(chǎng)合。螺桿泵輸送污泥不產(chǎn)生湍流脈動(dòng)現(xiàn)象，對(duì)介質(zhì)基本無(wú)剪切力。螺桿泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)単、一次性投資低。在保證物料潔凈單一的情況下，穩(wěn)定運(yùn)行沒(méi)有問(wèn)題。在工程應(yīng)用中，螺桿泵工作壓力應(yīng)控制在額定壓力的1/2-1/3;泵的轉(zhuǎn)速應(yīng)控制在定、轉(zhuǎn)子相對(duì)滑動(dòng)速度為0.5m/s以下;螺桿泵水平輸送污泥送距離一般不超過(guò)100m;垂直臨界高度為50m，理論壓力較大可達(dá)到4.8兆帕。螺桿泵自身較大的缺陷是定子和轉(zhuǎn)子依靠滑動(dòng)摩擦形成移動(dòng)封閉腔輸送介質(zhì)，所以定子和轉(zhuǎn)子極易磨損。我國(guó)污水廠污泥的含沙量較大，會(huì)加劇定子和轉(zhuǎn)子的磨損速率，這樣不但增加維護(hù)費(fèi)用，而且將直接影響到污泥輸送系統(tǒng)正常運(yùn)行。污泥中的含沙量直接影響螺桿泵的使用壽命。螺桿泵對(duì)污泥含水率適應(yīng)范圍小。很多污水廠污泥的含水率較低可達(dá)75%左右，如此低的含水率會(huì)降低至少20-40%的泵送能力。隨著泵送能力降低，螺桿泵的輸送量亦會(huì)隨之降低，無(wú)法保證連續(xù)按設(shè)計(jì)流量穩(wěn)定工作。由于污泥粘度是影響輸送的重要參數(shù)，而粘度與濃度成正比關(guān)系即濃度越高粘度越大。污泥濃度較高，粘度也隨之增大。在高粘度情況下，螺桿泵工作效率會(huì)大幅降低，運(yùn)行能耗則大幅提高。如污泥中含柔性纖維狀物質(zhì)(如毛發(fā)、植物莖、桿及塑料袋等)，經(jīng)過(guò)泵體前端破碎裝置后，仍然會(huì)纏繞轉(zhuǎn)子，致使密封腔泄漏，系統(tǒng)工作壓力一般可下降50-90%。污泥中不可避免會(huì)含有一定量的柔性纖維狀物質(zhì)，而螺桿泵自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了其無(wú)法保證連續(xù)穩(wěn)定輸送。柱塞泵柱塞泵是依靠柱塞在缸體中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使密封工作容腔的容積發(fā)生變化來(lái)實(shí)現(xiàn)污泥的輸送。柱塞泵具有額定壓力高、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高和流量調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于高壓、大流量、高含固率、雜物較多物料輸送場(chǎng)合。針對(duì)80%含水率的污泥，采用液壓雙缸柱塞泵，含固量高的粘稠物料設(shè)計(jì),系統(tǒng)輸送壓力高(0-24Mpa),輸送流量大(0-80m3),輸送距離遠(yuǎn)(0-1000m)，雜物容忍度大(可以輸送外徑不超過(guò)管道直徑1/2的雜物)，運(yùn)行成本低(易損件數(shù)量少，壽命長(zhǎng)價(jià)格低)具有傳統(tǒng)輸送方式無(wú)可比擬的優(yōu)越特性。柱塞泵瞬時(shí)流量是脈動(dòng)的，因?yàn)樵谥弥校勰嗟奈牒团懦鲞^(guò)程是交替進(jìn)行的，而且活塞在位移過(guò)程中，其速度又在不斷地變化之中，雙缸柱塞泵由于是兩個(gè)缸交替運(yùn)行，所以無(wú)論在管道中是連續(xù)流動(dòng)的，平均流量是恒定的。理論上，泵的流量只取決于泵的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)n(每分鐘往復(fù)次數(shù))、S(活塞行程)、D(活塞直徑)，與排出壓力無(wú)關(guān)，且與輸送介質(zhì)的溫度、粘度等物理、化學(xué)性質(zhì)無(wú)關(guān)。所以說(shuō)泵的流量是恒定的。柱塞泵的排出壓力不能由泵本身限定，而是取決于泵裝置的管道特性，并且與流量無(wú)關(guān)。也就是說(shuō)，如果認(rèn)為輸送液體是不可壓縮的，那么，在理論上可認(rèn)為往復(fù)泵的排出壓力將不受任何限制，即可根據(jù)泵裝置的管道特性，建立泵的任何所需的排出壓力。當(dāng)然，所有往復(fù)泵都有一個(gè)泵的排出壓力的規(guī)定，這不是說(shuō)該泵的排出壓力不會(huì)再升高，而只是說(shuō)，由于原動(dòng)機(jī)額定功率和泵本身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的限制，不允許在超出這一排出壓力下使用而己。柱塞泵原則上可以輸送任何介質(zhì)，幾乎不受介質(zhì)的物理性能和化學(xué)性能的限制。通過(guò)對(duì)泵液壓系統(tǒng)的配置及泵體部分結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，以及制作材質(zhì)的選擇以及加強(qiáng)密封技術(shù)，用柱塞泵輸送污泥沒(méi)有技術(shù)問(wèn)題。