摘要：好氧系統(tǒng)是污水處理常見的一個工藝單元，我們通過向好氧池供氣，利用好養(yǎng)微生物分解有機污染物，于是有些人就認為“水中的溶解氧越高，好氧的處理效果就越好”，事實真的是這樣嗎？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，將廢水中的有機污染物轉化為無害的二氧化碳和水，氧是其維持微生物正常的生命活動所必須的。但是溶解氧越高，好氧系統(tǒng)處理效果就會越好嗎？在解答這個問題前，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）食微比計算公式如下：F/M=Q*BOD5/(MLVSS*Va)F：Food代表食物，進入系統(tǒng)的食物量(BOD)M：Microorganism代表活性物質量(污泥量)Q：水量，BOD5：進水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，食微比過高說明微生物食物過剩，曝氣池處于高負荷運行狀態(tài)，食微比過低則曝氣池處于低負荷運行狀態(tài)。食微比過高與過低會出現(xiàn)什么結果呢？?當曝氣池處于合適的食微比范圍運行時，活性污泥絮體結構良好，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)境保護工程師、消防工程師、在線環(huán)境監(jiān)測工程師、在線環(huán)境運維工程師等高級研修班詳詢18911120767?當曝氣池處于高食微比運行狀態(tài)時，甚至超負荷運行時，由于食物過剩，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；?當曝氣池處于低食微比運行狀態(tài)時，由于食物不足，活性污泥容易出現(xiàn)老化現(xiàn)象。長期低食微比運行，可能導致污泥發(fā)生解絮，甚至誘發(fā)活性污泥絲狀菌膨脹。當活性污泥出現(xiàn)老化現(xiàn)象并引發(fā)污泥發(fā)生解絮時，活性污泥絮體結構會變得較為松散，出水中會攜帶很多細小的污泥碎片，導致出水的清澈度下降，水質惡化。了解完食微比以后，我們來看溶解氧對于處理效果的影響。高溶解氧會加快微生物的代謝作用。當曝氣池處于高食微比運行狀態(tài)時，維持相對較高的溶解氧是有利的，可加快廢水中有機物的降解速率。當曝氣池處于低食微比運行狀態(tài)時，如果仍然維持較高的溶解氧，由于食物不足，會促使活性污泥內(nèi)源代謝的加快發(fā)生，終導致活性污泥解絮現(xiàn)象的發(fā)生，即通常所說的過曝氣現(xiàn)象。所以，在好氧系統(tǒng)的運行中，溶解氧濃度的控制應與食微比的控制密切相關，高食微比可控制較高的溶解氧濃度，促使有機污染物的有效降解。而相反，當食微比不足時，則應控制相對較低的溶解氧濃度，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，同時也可以降低電耗和節(jié)約運行成本。

在現(xiàn)代廢水處理工藝中，碳源的投加是一項至關重要的操作步驟。其目的在于通過提供必要的有機碳源，促進微生物的生長和代謝活動，從而實現(xiàn)對廢水中氮、磷等營養(yǎng)物質的有效去除。因此，準確計算碳源的投加量不僅關乎處理效率的提升，也直接影響著運行成本和環(huán)境效益。01碳源投加量的基本計算原理碳源投加量的計算主要基于BOD5/COD比值、反硝化速率以及所需去除的總氮量等因素。基本計算公式可以表示為：碳源投加量（以COD計）=（反硝化需要的理論COD-廢水原水中的可生化降解COD）×轉化系數(shù)。轉化系數(shù)通常根據(jù)實際工程經(jīng)驗或實驗室模擬試驗確定。02影響碳源投加量的因素在污水處理過程中，投加碳源作為微生物生長和反硝化過程的必要條件，需要綜合考慮多方面因素，具體包括但不限于以下幾點：水質監(jiān)測指標：C/N比（碳氮比）：污水中的COD（化學需氧量）與總氮（TN）或凱氏氮（TKN）之間的比例。為了確保反硝化過程充分進行，通常要求C/N比維持在一個適宜的范圍，比如4:1至6:1之間，視具體情況可能有所不同。氨氮含量：當廢水中氨氮超標時，需要補充碳源以平衡反應體系，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：在這個階段，微生物需要足夠的碳源以促進其快速繁殖和適應環(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)脫氮工藝設計，選擇合適的碳源種類和投加點位，保證碳源能在反硝化池內(nèi)得到有效利用，避免流失或過早消耗。廢水可生化性：有機物類型和降解難易程度?：不同類型的有機碳源對微生物的生物利用率差別較大，應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)濟性和安全性：碳源成本：選擇的碳源應具有較高的經(jīng)濟效益，即能實現(xiàn)較好處理效果的同時，盡量減少運行成本。儲存和使用安全：投加的碳源如甲醇、乙酸等應具有良好的儲存穩(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：投加點位和方式：根據(jù)工藝流程特點確定較好的投加點位，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：二次污染風險：確保投加碳源后不會引發(fā)新的污染物排放問題，符合環(huán)保法規(guī)要求。結合以上所有因素，才能制定出科學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)化整個污水處理系統(tǒng)的性能。03碳源投加量的計算方法碳源投加量的計算在廢水處理中是一個關鍵步驟，用于補充微生物生長所需的有機碳，促進生物降解過程。這里提供兩種不同的計算方法：基于氮去除需求的簡易計算法：當以污水中的總凱氏氮（TKN）為參考時，可以使用以下公式來計算必須投加的外部碳源量（以化學需氧量COD計）：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與實際所需COD之間的差距（mg/l或kg/d）。基于COD差值及COD貢獻率的計算法：根據(jù)COD差值和COD貢獻率來確定碳源投加量（適用更廣泛的場景，考慮進水、出水以及目標COD值）：碳源投加量（kg/d）=COD差值（kg/d）/COD貢獻率這里的COD差值是指處理池的目標COD值減去實際進水COD值得到的COD缺口；COD貢獻率是指所添加碳源在生化反應過程中能轉化為COD的比例。在實際應用中，選擇合適的計算方法應根據(jù)具體的水質參數(shù)、工藝流程以及微生物系統(tǒng)的營養(yǎng)需求來確定。

目前城市污水處理廠所產(chǎn)污泥分為三級，大部分為含水率80%，少部分經(jīng)過深度處理的污泥含水率為50-60%，極少部分經(jīng)過干化處理后的污泥含水率40%以下。下面就目前國內(nèi)常見污泥輸送設備進行探討，從污泥輸送工藝的技術性能和實用性等方面進行分析比較。帶式輸送機帶式輸送機是一種摩擦驅動以連續(xù)方式運輸物料的機械?？梢赃M行碎散物料的輸送,也可以進行成件物品的輸送。用于水平運輸或傾斜運輸，使用非常方便。具有輸送量大、結構簡單、維修方便、成本低、通用性強等優(yōu)點。但是在輸送污泥時,由于污泥含水率較高,粘度大，易粘帶，容易在輸送過程中引起傳送帶跑偏、打滑，嚴重影響皮帶的使用壽命。而且?guī)捷斔蜋C，受場地影響非常大，它布置上一般需要建設較長的皮帶走廊，提升高度比較有限，一般傾斜角度不超過20度。選擇這種輸送方式需要較高的土建費用和較大的場地。帶式輸送機在污泥輸送方面，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。帶式輸送機通過設置轉向裝置,單臺皮帶輸送機即可實現(xiàn)輸送傾角的變化;但當平面上輸送方向發(fā)生轉向時，一般需增設一級輸送設各。螺旋輸送機螺旋輸送機屬于無壓輸送,是較常用的污泥輸送方式之一。螺旋輸送機通過旋轉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的力是污泥的自重及污泥與機殼之間的摩擦力。螺旋輸送機根據(jù)有無螺旋軸，可以分為有軸螺旋輸送機和無軸螺旋輸送機;根據(jù)螺旋數(shù)量多少，可以分為単螺旋輸送機和雙螺旋輸送機。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可完成混合、攪拌和冷卻等作業(yè)。對于污泥，螺旋輸送機適合輸送范圍60%~85%結構比較松散、黏性中等的污泥;適合短距離(小于25m)、低揚程(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房中,將脫水后的污泥輸送到污泥儲倉或汽車槽車。螺旋輸送機單臺設備，只能實現(xiàn)水平或傾斜方向上的輸送，當輸送方向、輸送角度變化時,需增設一級輸送設備。當輸送含水率為80%左右的污泥時，螺旋的輸送傾角不宜大于25度。螺旋輸送機槽是封閉的，便于短距離輸送易飛揚的，連續(xù)均勻地輸送較松散的、黏性適中的、不易結塊的物料。它可以在線路任意一點裝載,也可以在許多點卸載;在輸送過程中還可以進行混合、攪拌和冷卻作業(yè)。但是同時它單位功率消耗大、物料易破碎及磨損、對超載很敏感，由于存在著這樣的缺點，螺旋輸送機一般只能短距離輸送摩礎性粉末狀、顆粒顆粒狀及小塊狀的散粒物料。其輸送長度一般為5-30m，在超過40m時耗能特別大，很不經(jīng)濟。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(轉子)和螺桿村套(定子)。當電動機帶動泵軸轉動時,螺桿一方面繞自身的軸線旋轉,另一方面又沿襯套內(nèi)表面滾動，于是形成泵的密封腔，螺桿每旋轉1周，密封腔內(nèi)的污泥就向前推進1個螺距，隨著螺、桿的連續(xù)轉動，被輸送的污泥以螺旋形式從一個密封腔壓向另一個密封腔，擠出泵體。泵的易損件定子和轉子通常每2個月到半年更換一次。偏心螺桿泵適用于短距離、小流量、輸送壓力低、連續(xù)輸送污泥的場合。螺桿泵輸送污泥不產(chǎn)生湍流脈動現(xiàn)象，對介質基本無剪切力。螺桿泵結構簡単、一次性投資低。在保證物料潔凈單一的情況下，穩(wěn)定運行沒有問題。在工程應用中，螺桿泵工作壓力應控制在額定壓力的1/2-1/3;泵的轉速應控制在定、轉子相對滑動速度為0.5m/s以下;螺桿泵水平輸送污泥送距離一般不超過100m;垂直臨界高度為50m，理論壓力較大可達到4.8兆帕。螺桿泵自身較大的缺陷是定子和轉子依靠滑動摩擦形成移動封閉腔輸送介質，所以定子和轉子極易磨損。我國污水廠污泥的含沙量較大，會加劇定子和轉子的磨損速率，這樣不但增加維護費用，而且將直接影響到污泥輸送系統(tǒng)正常運行。污泥中的含沙量直接影響螺桿泵的使用壽命。螺桿泵對污泥含水率適應范圍小。很多污水廠污泥的含水率較低可達75%左右，如此低的含水率會降低至少20-40%的泵送能力。隨著泵送能力降低，螺桿泵的輸送量亦會隨之降低，無法保證連續(xù)按設計流量穩(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，螺桿泵工作效率會大幅降低，運行能耗則大幅提高。如污泥中含柔性纖維狀物質(如毛發(fā)、植物莖、桿及塑料袋等)，經(jīng)過泵體前端破碎裝置后，仍然會纏繞轉子，致使密封腔泄漏，系統(tǒng)工作壓力一般可下降50-90%。污泥中不可避免會含有一定量的柔性纖維狀物質，而螺桿泵自身的結構特點決定了其無法保證連續(xù)穩(wěn)定輸送。柱塞泵柱塞泵是依靠柱塞在缸體中往復運動，使密封工作容腔的容積發(fā)生變化來實現(xiàn)污泥的輸送。柱塞泵具有額定壓力高、結構緊湊、效率高和流量調節(jié)方便等優(yōu)點，被廣泛應用于高壓、大流量、高含固率、雜物較多物料輸送場合。針對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計,系統(tǒng)輸送壓力高(0-24Mpa),輸送流量大(0-80m3),輸送距離遠(0-1000m)，雜物容忍度大(可以輸送外徑不超過管道直徑1/2的雜物)，運行成本低(易損件數(shù)量少，壽命長價格低)具有傳統(tǒng)輸送方式無可比擬的優(yōu)越特性。柱塞泵瞬時流量是脈動的，因為在柱塞泵中，污泥的吸入和排出過程是交替進行的，而且活塞在位移過程中，其速度又在不斷地變化之中，雙缸柱塞泵由于是兩個缸交替運行，所以無論在管道中是連續(xù)流動的，平均流量是恒定的。理論上，泵的流量只取決于泵的主要結構參數(shù)n(每分鐘往復次數(shù))、S(活塞行程)、D(活塞直徑)，與排出壓力無關，且與輸送介質的溫度、粘度等物理、化學性質無關。所以說泵的流量是恒定的。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，并且與流量無關。也就是說，如果認為輸送液體是不可壓縮的，那么，在理論上可認為往復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。當然，所有往復泵都有一個泵的排出壓力的規(guī)定，這不是說該泵的排出壓力不會再升高，而只是說，由于原動機額定功率和泵本身的結構強度的限制，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，幾乎不受介質的物理性能和化學性能的限制。通過對泵液壓系統(tǒng)的配置及泵體部分結構的優(yōu)化，以及制作材質的選擇以及加強密封技術，用柱塞泵輸送污泥沒有技術問題。