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污泥濃縮
來源：本站 作者：匿名 發(fā)布：2010/6/28 修改：2010/6/28
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污泥處理系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥，含水率很高，體積很大，輸送、處理或處置都不方便。污泥濃縮可使污泥初步減容，使其體積減小為原來的幾分之一，從而為后續(xù)處理或處置帶來方便。首先，經(jīng)濃縮之后，可使污泥管的管徑減小，輸送泵的容量減小。濃縮之后 采用消化工藝時(shí)，可減小消化池容積，并降低加熱量；濃縮之后直接脫水，可減少脫水機(jī)臺數(shù)，并降低污泥調(diào)質(zhì)所需的絮凝劑投加量。
污泥濃縮使體積減小的原因，是濃縮將污泥顆粒中的一部分水從污泥中分離出來。從微觀看，污泥中所含的水分包括空隙水、毛細(xì)水、吸附水和結(jié)合水四部分，如圖1所示。空隙水系指存在于污泥顆粒之間的一部分游離水，占污泥中總含水量的65～85%之間；污泥濃縮可將絕大部分空隙水從污泥中分離出來。毛細(xì)水系指污泥顆粒之間的毛細(xì)管水，約占污泥中總含水量的15～25%之間；濃縮作用不能將毛細(xì)水分離， 必須采用自然干化或機(jī)械脫水進(jìn)行分離。吸附水系指吸附在污泥顆粒上的一部分水分，由于污泥顆粒小，具有較強(qiáng)的表面吸附能力，因而濃縮或脫水方法均難以使吸附水與污泥顆粒分離。結(jié)合水是顆粒內(nèi)部的化學(xué)結(jié)合水，只有改變顆粒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，才可能將結(jié)合水分離。吸附水和結(jié)合水一般占污泥總含水量的10%左右，只有通過高溫加熱或焚燒等方法，才能將這兩部分水分離出來。
污泥濃縮主要有重力濃縮，氣浮濃縮和離心濃縮三種工藝形式。國內(nèi)目前以重力濃縮為主， 但隨著氧化溝、A2/O等污水處理新工藝的不斷增多，氣浮濃縮和離心濃縮將會有較大的發(fā)展。事實(shí)上，這兩種濃縮方法在國外早已有了非常成熟的運(yùn)行實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
一、重力濃縮工藝
1.工藝原理及過程 重力濃縮本質(zhì)上是一種沉淀工藝，屬于壓縮沉淀。濃縮前由于污泥濃度很高，顆粒之間彼此接觸支撐。濃縮開始以后，在上層顆粒的重力作用下，下層顆粒間隙中的水被擠出界面，顆粒之間相互擁擠得更加緊密。通過這種擁擠積壓縮過程，污泥濃度進(jìn)一步提高， 從而實(shí)現(xiàn)污泥濃縮。
污泥濃縮一般采用圓形池，如圖1所示。進(jìn)泥管一般在池中心，進(jìn)泥點(diǎn)一般在池深一半處。排泥管設(shè)在池中心底部的最低點(diǎn)。上清液自液面池周的溢流堰溢流排出。較大的濃縮池一般都設(shè)有污泥濃縮機(jī)，如圖2所示。污泥濃縮機(jī)系一底部帶刮板的回轉(zhuǎn)式刮泥機(jī)。底部污泥刮板可將污泥刮至排泥斗，便于排泥。上部的浮渣刮 板可將浮渣刮至浮渣槽排出。刮泥機(jī)上裝設(shè)一些柵條，可起到助濃作用。主要原理是， 隨著刮泥機(jī)轉(zhuǎn)動，柵條將攪拌污泥，有利于空隙水與污泥顆粒的分離。對濃縮機(jī)轉(zhuǎn)速的要求不像二沉池和初沉池那樣嚴(yán)格，一般可控制在1～4r/h，周邊線速度一般控制在1～4m/min。濃縮池排泥方式可用泵排，也可直接重力排泥。后續(xù)工藝采用厭氧消化時(shí)，常用泵排，因可直接將排除的污泥泵送至消化池。
2.工藝控制
(1)進(jìn)泥量的控制
對于某一確定的濃縮池和污泥種類來說，進(jìn)泥量存在一個(gè)最佳控制范圍。進(jìn)泥量太大，超過了濃縮能力時(shí)，會導(dǎo)致上清液濃度太高，排泥濃度太低，起不到應(yīng)有的濃縮效果；進(jìn)泥量太低時(shí)，不但降低處理量，浪費(fèi)池容，還可導(dǎo)致污泥上浮，從而使?jié)饪s不能順利進(jìn)行下去。污泥在濃縮池發(fā)生厭氣分解，降低濃縮效果表現(xiàn)為兩個(gè)不同的階段:當(dāng)污泥在池中停留時(shí)間較長時(shí)，首先發(fā)生水解酸化，使污泥顆粒粒徑變小，比重減輕，導(dǎo)致濃縮困難；如果停留時(shí)間繼續(xù)延長，則可厭氧分解或反硝化，產(chǎn)生C02和H2S或N2，直接導(dǎo)致污泥上浮。濃縮池進(jìn)泥量可由下式計(jì)算:
Qi=qs•A/Ci (1)
式中，Qi為進(jìn)泥量(m3/d)；Ci為進(jìn)泥濃度(kg/m3)；A為濃縮池的表面積(m2)；qs為固體表面負(fù)荷[kg/ (m2•d)]。
固體表面負(fù)荷qs系指濃縮池單位表面積在單位時(shí)間內(nèi)所能濃縮的干固體量。也的大小與污泥種類及濃縮池構(gòu)造和溫度有關(guān)系，是綜合反映濃縮池對某種污泥的濃縮能力的一個(gè)指標(biāo)。溫度對濃縮效果的影響體現(xiàn)在兩個(gè)相反的方面:當(dāng)溫度較高時(shí)，一方面污水容易水解酸化(腐敗)，使?jié)饪s效果降低；但另一方面，溫度升高會使污泥的粘度降低，使顆粒中的空隙水易于分離出來，從而提高濃縮效果。在保證污泥不水解酸化的前提下，總的濃縮效果將隨溫度的升高而提高。綜上所述，當(dāng)溫度在15～20℃時(shí)，濃縮效果最佳。初沉污泥的濃縮性能較好，其固體表面負(fù)荷qs一般可控制在90～15Okg/(m2•d)的范圍內(nèi)。活性污泥的濃縮性能很差，一般不宜單獨(dú)進(jìn)行重力濃縮。如果進(jìn)行重力濃縮，則應(yīng)控制在低負(fù)荷水平，qs一般在10～3Okg/(m2•d)之間。常見的形式是初沉污泥與活性污泥混合后進(jìn)行重力濃縮，其qs取決于二種污泥的比例。如果活性污泥量與初沉污泥量在1:2～2:1之間，qs可控制在25～8Okg/(m2•d)，常在60～7Okg/(m2•d)之間。即使同一種類型的污泥，qs值的選擇也因廠而異，運(yùn)行人員在運(yùn)行實(shí)踐中，應(yīng)摸索出本廠的qs最佳控制范圍。
由式(1)計(jì)算確定的進(jìn)泥量還應(yīng)當(dāng)用水力停留時(shí)間進(jìn)行核算。水力停留時(shí)間計(jì)算如下:
T=V/Qi=A•H/Qi (2)
式中，A為濃縮池的表面積(m2)；H為濃縮池的有效水深，通常指直墻深度(m)。 水力停留時(shí)間一般控制在12～30h范圍內(nèi)。溫度較低時(shí)，允許停留時(shí)間稍長一些； 溫度較高時(shí)，不應(yīng)使停留時(shí)間太長，以防止污泥上浮。
【實(shí)例計(jì)算】 某處理廠的污水處理系統(tǒng)每天產(chǎn)生含水率為98%的混合污泥1500m3。該廠污泥處理系統(tǒng)中有4座直徑為14m、有效水深為4m的圓形重力濃縮池。 該廠在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)固體表面負(fù)荷宜控制在7Okg /(m2•d)左右。試計(jì)算該廠需投運(yùn)的濃縮池?cái)?shù)量及每池的進(jìn)泥量，并對水力停留時(shí)間進(jìn)行核算。
【解】濃縮池的面積A=3.14×7×7=154m2，濃縮池的有效容積V=154×4=615m3。污泥的含水率為98%，則含固量為2%，Ci=20kg/m3。將A、Ci及qs值代人式(1)， 得每座濃縮池的進(jìn)泥量
Qi=70×154/20=540m3/d
將V和Qi代人式(2)，得水力停留時(shí)間
T=615/540=1.13d=27h<30h
需投運(yùn)的濃縮池?cái)?shù)量
n=1500/5400=2.8≈3
因此，該廠需投運(yùn)3座濃縮池，每池的進(jìn)泥量為540m3/d，污泥在每池中的停留時(shí)間為27h。
(2)濃縮效果的評價(jià)
在濃縮池的運(yùn)行管理中，應(yīng)經(jīng)常對濃縮效果進(jìn)行評價(jià)，并隨時(shí)予以調(diào)節(jié)。濃縮效果通常用濃縮比、分離率和固體回收率三個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合評價(jià)。濃縮比系指濃縮池排泥濃度與之入流污泥濃度比，用f表示，計(jì)算如下:
f=Cμ/Ci (3)
式中，Ci為入流污泥濃度(kg/m3)；Cμ為排泥濃度(kg/m3)。
固體回收率系指被濃縮到排泥中的固體占入流總固體的百分比，用表示，計(jì)算如下:
η=Qμ•Cμ/（Qi•Ci） (4)
式中，Qμ為濃縮池排泥量(m3/d)；Qi為入流污泥量(m3/d)。
分離率系指濃縮池上清液量占入流污泥量的百分比，用F表示，計(jì)算如下:
F=Qe/Qi=1-η/f (5)
式中，Qe為濃縮池上清液流量(m3/d)；f表示污泥經(jīng)濃縮池后被濃縮了多少倍；可表示經(jīng)濃縮之后，有多少干污泥被濃縮出來；F表示經(jīng)濃縮之后，有多少水分被分離出來。
以上三個(gè)指標(biāo)相輔相承，可衡量出實(shí)際濃縮效果。一般來說，濃縮初沉污泥時(shí)，f應(yīng)大于2.0，η應(yīng)大于90%。如果某一指標(biāo)低于以上數(shù)值，應(yīng)分析原因，檢查進(jìn)泥量是否合適，控制的qs是否合理，濃縮效果是否受到了溫度等因素的影響。濃縮活性污泥與初沉污泥組成的混合污泥時(shí)，f應(yīng)大于2.0，可應(yīng)大于85%。
【實(shí)例分析】某處理廠污泥濃縮池，當(dāng)控制qs為5Okg/(m2•d)時(shí)，得到如下濃縮效果:
入流污泥量=500m3/d
入流污泥的含水率為98%
排泥量Qμ=200m3/d
排泥的含水率為95.5%
試評價(jià)濃縮效果，并計(jì)算分離率。
【解】Ci=2%=20kg/m3 Qi=500m/d
Qμ=4.5%=45kg/m3 Qμ=200kg/m3
將以上數(shù)值代入式(3)和式(4)，可得
f=45/20=2.25>2.0
η＝200×45/（500×20）=90%≥90%
F=(500-200)/500=60%
經(jīng)計(jì)算可知，該濃縮效果較好。污泥被濃縮了2.25倍，有90%的污泥固體隨排泥進(jìn)入后續(xù)污泥處理系統(tǒng)，只有10%的污泥固體隨上清液流失。經(jīng)濃縮之后，60%的上清液中攜帶10%的固體從污泥中分離出來。
(3)排泥控制
濃縮池有連續(xù)和間歇兩種運(yùn)行方式。連續(xù)運(yùn)行是指連續(xù)進(jìn)泥連續(xù)排泥，這在規(guī)模較大的處理廠比較容易實(shí)現(xiàn)。小型處理廠一般只能間歇進(jìn)泥并間歇排泥，因?yàn)槌醭脸刂荒苁情g歇排泥。連續(xù)運(yùn)行可使污泥層保持穩(wěn)定，對濃縮效果比較有利。無法連續(xù)運(yùn)行的處理廠應(yīng)“勤進(jìn)勤排”，使運(yùn)行盡量趨于連續(xù)，當(dāng)然這在很大程度上取決于初沉池的排泥操作。不能做到“勤進(jìn)勤排”時(shí)，至少應(yīng)保證及時(shí)排泥。一般不要把濃縮池作為儲泥池使用，雖然在特殊情況下它的確能發(fā)揮這樣的作用。每次排泥一定不能過量，否則排泥速度會超過濃縮速度，使排泥變稀，并破壞污泥層。
3.日常維護(hù)管理
濃縮池的日常維護(hù)管理，包括以下內(nèi)容:
(1)由浮渣刮板刮至浮渣槽內(nèi)的浮渣應(yīng)及時(shí)清除。無浮渣刮板時(shí)，可用水沖方法，將浮渣沖至池邊，然后清除。
(2)初沉污泥與活性污泥混合濃縮時(shí)，應(yīng)保證兩種污泥混合均勻，否則進(jìn)入濃縮池會由于密度流擾動污泥層，降低濃縮效果。
(3)溫度較高，極易產(chǎn)生污泥厭氧上浮。當(dāng)污水生化處理系統(tǒng)中產(chǎn)生污泥膨脹時(shí)，絲狀菌會隨活性污泥進(jìn)入濃縮池，使污泥繼續(xù)處于膨脹狀態(tài)，致使無法進(jìn)行濃縮。對于以上情況，可向濃縮池入流污泥中加入Cl2、KMnO4、03、H202等氧化劑，抑制微生物的活動，保證濃縮效果。同時(shí)，還應(yīng)從污水處理系統(tǒng)中尋找膨脹原因，并予以排除。
(4)在濃縮池入流污泥中加入部分二沉池出水，可以防止污泥厭氧上浮，提高濃縮效果，同時(shí)還能適當(dāng)降低惡臭程度。
(5)濃縮池較長時(shí)間沒排泥時(shí)，應(yīng)先排空清池，嚴(yán)禁直接開啟污泥濃縮機(jī)。
(6)由于濃縮池容積小，熱容量小，在寒冷地區(qū)的冬季濃縮池液面會出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。此時(shí)應(yīng)先破冰并使之溶化后，再開啟污泥濃縮機(jī)。
(7)應(yīng)定期檢查上清液溢流堰的平整度，如不平整應(yīng)予以調(diào)節(jié)，否則導(dǎo)致池內(nèi)流態(tài)不均勻，產(chǎn)生短路現(xiàn)象，降低濃縮效果。
(8)濃縮池是惡臭很嚴(yán)重的一個(gè)處理單元，因而應(yīng)對池壁、浮渣槽、出水堰等部位定期清刷，盡量使惡臭降低。
(9)應(yīng)定期(每隔半年)排空徹底檢查是否積泥或積砂，并對水下部件予以防腐處理。
4.異常問題分析與排除
現(xiàn)象一:污泥上浮。液面時(shí)泡逸出，且浮渣量增多。
其原因及解決對策如下:
(1)集泥不及時(shí)。可適當(dāng)提高濃縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而加大污泥收集速度。
(2)排泥不及時(shí)。排泥量太小，或排泥歷時(shí)太短。應(yīng)加強(qiáng)運(yùn)行調(diào)度，做到及時(shí)排泥。
(3)進(jìn)泥量太小，污泥在池內(nèi)停留時(shí)間太長，導(dǎo)致污泥厭氧上浮。解決措施之一是加Cl2、03等氧化劑，抑制微生物活動，措施之二是盡量減少投運(yùn)池?cái)?shù)，增加每池的進(jìn)泥量，縮短停留時(shí)間。
(4)由于初沉池排泥不及時(shí)，污泥在初沉池內(nèi)已經(jīng)腐敗。此時(shí)應(yīng)加強(qiáng)初沉池的排泥操作。
現(xiàn)象二:排泥濃度太低，濃縮比太小。
其原因及解決對策如下:
(1)進(jìn)泥量太大，使固體表面負(fù)荷qs增大，超過了濃縮池的濃縮能力。應(yīng)降低入流污泥量。
(2)排泥太快。當(dāng)排泥量太大或一次性排泥太多時(shí)，排泥速率會超過濃縮速率，導(dǎo)致排泥中含有一些未完成濃縮的污泥。應(yīng)降低排泥速率。
(3)濃縮池內(nèi)發(fā)生短流。能造成短流的原因有很多，溢流堰板不平整使污泥從堰板最. 較低處短路流失，未經(jīng)過濃縮，此時(shí)應(yīng)對堰板予以調(diào)節(jié)。進(jìn)泥口深度不合適，入流擋板，或?qū)Я魍裁撀洌部蓪?dǎo)致短流，此時(shí)可予以改造或修復(fù)。另外，溫度的突變、入流污泥含固量的突變或沖擊式進(jìn)泥，均可導(dǎo)致短流，應(yīng)根據(jù)不同的原因，予以處理。
5.分析測量與記錄
(1)分析項(xiàng)目如下:
含水率(含固量):濃縮池進(jìn)泥和排泥，每天3次，取瞬時(shí)樣
BOD5：濃縮池上清液，每天1次，取連續(xù)混合樣
SS:濃縮池上清液，每天3次，取瞬時(shí)樣
TP:濃縮池上清液，每天1次，取連續(xù)混合樣
(2)測量項(xiàng)目如下:
溫度:進(jìn)泥及池內(nèi)污泥
流量:進(jìn)泥量與排泥量
(3)計(jì)算項(xiàng)目如下:
計(jì)算并記錄qs、T、f、η、F
(二)氣浮濃縮工藝
1.工藝原理及過程
初沉污泥的比重平均為1.02～1.03，污泥顆粒本身的比重約為1.3～1.5，因而初沉污泥易于實(shí)現(xiàn)重力濃縮。活性污泥的比重約在1.O～1.005之間，活性污泥絮體本身的比重約在1.O～1.01，泥齡越長，其比重越接近于1.0。當(dāng)處于膨脹狀態(tài)時(shí)，其比重甚至?xí)∮?.0。因而活性污泥一般不易實(shí)現(xiàn)重力濃縮。針對活性污泥絮體不易沉淀的特點(diǎn)，可順其自然，設(shè)法使之上浮，以實(shí)現(xiàn)濃縮，此即為氣浮濃縮工藝的基本原理。向污泥中強(qiáng)制溶入氣體，氣體產(chǎn)生的大量微小氣泡附著在污泥絮體的周圍，使其比重小于1.0，從而使污泥絮體強(qiáng)制上浮，更好地實(shí)現(xiàn)了污泥的濃縮。常用的氣浮工藝為加壓溶氣氣浮系統(tǒng)，其流程如圖3所示。氣浮濃縮池分離出的上清液(實(shí)際為下清液) 進(jìn)入貯存池，部分清液排至污水處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，另外一部分被加壓泵抽取加壓。加壓后的污水在管路內(nèi)與空壓機(jī)壓人的空氣混合之后，進(jìn)入溶氣罐。在溶氣罐內(nèi)，空氣將大部分溶入污水中。溶氣后的污水與進(jìn)入的污泥在管道內(nèi)混合后進(jìn)入氣浮池。入池后， 由于壓力劇減，溶氣會形成大量的細(xì)微氣泡，這些氣泡將附著在污泥絮體上，使絮體隨之一起上升。升至液面的絮體大量積累后形成濃縮污泥，從而實(shí)現(xiàn)了污泥的濃縮。常用鏈條式刮泥機(jī)將污泥刮至積泥槽，然后進(jìn)入脫氣池?cái)嚢杳摎狻Ｃ摎獾哪康氖菍⑽勰嘀械娜軞馊酷尫懦鰜恚駝t會干擾后續(xù)的厭氧消化或脫水。氣浮池有矩形和圓形兩種，泥量較少時(shí)常采用矩形池，泥量較大時(shí)常采用圓形輻流氣浮池。對于含固量在0.5%左右的活性污泥，經(jīng)氣浮濃縮后含固量可超過4%。由于氣浮池中的污泥含有溶解氧，因而其惡臭要較重力濃縮低得多。另外，好氧消化后的污泥重力濃縮性很差，也可用氣浮濃縮工藝進(jìn)行泥水分離，對于氧化溝或硝化等大泥齡工藝所產(chǎn)生的剩余活性污泥，氣浮濃縮的優(yōu)勢將更加突出。
2.工藝控制
(1)進(jìn)泥量控制 在運(yùn)行管理中，必須控制進(jìn)泥量。如果進(jìn)泥量太大，超過氣浮濃縮系統(tǒng)的濃縮能力，則排泥濃度將降低；反之，如果進(jìn)泥量太小，則造成濃縮能力的浪費(fèi)。進(jìn)泥量可用下式計(jì)算:
Qi=qs•A/Ci (6)
式中，qs為氣浮池的固體表[kg/(m2•d)]；A為氣浮池表面積(m2)；Ci為入流污泥濃度(kg/m3)。
當(dāng)濃縮活性污泥時(shí)，qs一般在50～120kg/(m2•d)范圍內(nèi)，其值與活性污泥的SVI值等性質(zhì)有關(guān)系。qs可由實(shí)驗(yàn)確定，也可在運(yùn)行實(shí)踐中得出適合本廠污泥的負(fù)荷值。
(2)氣量的控制
氣量控制將直接影響排泥濃度的高低。一般來說，溶入的氣量越大，排泥濃度也越高，但能耗也相應(yīng)增高。氣量可用下式計(jì)算:
Qa=Qi•Ci•A/(S/γ) (7)
式中，Qi和Ci分別為入流污泥的流量和濃度；γ為空氣容重(kg/m3)，與溫度有關(guān)，見表1；A/S為氣浮濃縮的氣固比，系指單位重量的干污泥量在氣浮濃縮過程中所需要的空氣重量。 A/S值與要求的排泥濃度有關(guān)系，A/S越大排泥濃度越高。
空氣在水中的溶解度及容重(1atm) 表1
溫度（℃） 溶解氧(m3/m3) 容重(kg/m3)
0 0.0288 1.252
10 0.0226 1.206
20 0.0187 1.164
30 0.0161 1.127
40 0.0142 1.092
對于活性污泥，A/S一般在0.01～0.04之間。A/S值與污泥的性質(zhì)關(guān)系很大，當(dāng)活性污泥的SVI〉350時(shí)，即使A/S〉0.06，也不可能使排泥含固量超過2%。當(dāng)SVI在100左右時(shí)，污泥的氣浮濃縮效果最好。表2為不同的A/S值對應(yīng)的排泥濃度。處理廠可通過試驗(yàn)或運(yùn)行實(shí)際，并針對后續(xù)處理工藝對濃縮的要求，確定出適合本廠情況的A/S值。
不同氣固比A/S對應(yīng)的排泥濃度(SVI=100) 表2
氣固比 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030 0.040
排泥濃度(%) 1.5 2.0 2.8 3.3 3.8 4.5
(3)加壓水量控制
加壓水量應(yīng)控制在合適范圍內(nèi)。水量太少，溶不進(jìn)氣體，不能起到氣浮效果；水量太多，不僅能起升高，也可能影響細(xì)氣泡的形成。加壓水量可由下式計(jì)算:
Qw=(Qi•Ci•A/S)/[Cs•(ηP-1)] (8)
式中，Qw為加壓水量(m3/d)；Qi為入流污泥量(m3/d)；Ci為入流污泥的濃度(kg/m3)；Cs為1大氣壓下空氣在水中的飽合溶解度(kg/m3)；P為溶氣罐的壓力，一般控制在3～5atm；η為溶氣效率，即加壓水的飽和度，與壓力有關(guān)系，在3～5abn下，可一般在50～80%之間。
(4)水力表面負(fù)荷的控制
通過以上各步確定了進(jìn)泥量、空氣量及加壓水量之后，還應(yīng)對氣浮池進(jìn)行水力表面負(fù)荷的核算。水力表面負(fù)荷qh可用下式計(jì)算:
qh=(Qi+Qw)/A (9)
式中，Qi和Qw分別為入流污泥和加壓水的流量(m3/d)；A為氣浮池的表面積(m2)。
對活性污泥，qh一般應(yīng)控制在120m3/(m2•d)以內(nèi)，qh如果太高，使上清液的固體濃度明顯升高。另外，污泥在氣浮池內(nèi)的停留時(shí)間也影響濃縮效果。停留時(shí)間T可計(jì)算如下:
T=A•H/(Qi+Qw) (10)
式中，H為氣浮池的有效深度(m)；其它參數(shù)同前。
對活性污泥，要得到較好的氣浮濃縮效果，一般應(yīng)控制T≥20min。
【實(shí)例計(jì)算】某處理廠設(shè)有4座氣浮濃縮池，每座池的尺寸為B×L×H=12m×3m×4m。該廠污水處理產(chǎn)生的剩余活性污泥含固量為0.5%，欲將其濃縮至4%，則氣浮池的固體表面負(fù)荷qs應(yīng)為8Okg/(m2•d)，氣固比A/S為0.035，溶氣罐內(nèi)壓力應(yīng)保持在4個(gè)大氣壓，此時(shí)溶氣效率可為75%。試計(jì)算20℃，剩余污泥產(chǎn)量為1700m3/d時(shí)，應(yīng)投運(yùn)的氣浮池?cái)?shù)量及每池的溶氣量和加壓水量。
【解】已有數(shù)據(jù)整理如下:Qi=1700m3/d，Ci=0.5%=5kg/m3，qs=8Okg/(m2•d)，A/S=0.035，P=4atm，η=75%，A=12×3=36m2，H=4m。
查表1，得20℃時(shí)，γ=1.164kg/m3，Cs =1.164×0.0187=0.02kg/m3
①將Ci，A和qs值代入式(6)，得每池的允許進(jìn)泥量。
Qi=80×36/5=576m3/d
②需投運(yùn)氣浮池的數(shù)量 n=1700/576=2.95≈3座
③將Qi、Ci、A/S、γ代人式(7)，得每池所需溶氣量
Qa=576×5×0.035/1.146=88m3/d
④將Qi、A/S，Ci、Cs、η、P值代入式(8)，得每池所需溶氣水量
Qw=576×0.035×5/[0.02×(0.75×4-1)]=2520m3/d
⑤將Qi、Qw、A值代入式(9)，得水力表面負(fù)荷
qh=(576+2520)/36=86m3/(m2•d)<120m3/(m2•d)
⑥將Qi、Qw、A、H值代人式(10)，得停留時(shí)間
T=36×4/(576+2520)=0.046d=66min>20min
因此，該廠需將3座氣浮池投入運(yùn)行，每池所需溶氣量為88m3/d，所需加壓水量為2520m3/d。
(5)刮泥控制
運(yùn)行正常的氣浮池，液面之上會形成很厚的污泥層。污泥層厚度與刮泥周期有關(guān)，刮泥周期越長(即刮泥次數(shù)越少)，泥層越厚，污泥的含固量也越高。泥層厚度常在0.2～0.6m之間，越往上層，含固量越高，平均含固量一般在4%以上。一般情況下，泥層厚度增至0.4m時(shí)，即應(yīng)開始刮泥。雖然使厚度增高，可繼續(xù)提高含固量，但高含固量的污泥不易刮除。刮泥機(jī)的刮泥速度不宜太快，一般應(yīng)控制在05m/min以下。每次刮泥深度不宜太深，可淺層多次刮除。如果總泥層厚度為0.4m，則刮至0.2m時(shí)即應(yīng)停止，否則可使泥層底部的污泥，帶著水分翻至表面，影響濃縮效果。
入流污泥中的固體，并不全部被浮至表面，約有近1/3的泥量仍繼續(xù)沉至氣浮池底部，這部分主要是一些無機(jī)成分，包括沉砂池未去除的一些細(xì)小沉砂。一些不設(shè)初沉池的延時(shí)曝氣工藝系統(tǒng)，例如氧化溝工藝，其產(chǎn)生的剩余活性污泥中，沉至氣浮池底的污泥可能還會超過1/3。由于以上原因，氣浮池底部一般也必須設(shè)置刮泥機(jī)，將沉下的污泥及時(shí)刮除。
3.異常問題的分析及排除
現(xiàn)象一:氣浮污泥的含固量太低。其原因及解決對策如下:
(1)刮泥周期太短，刮泥太勤，不能形成良好的污泥層，應(yīng)降低刮泥頻率，延長刮泥周期。
(2)溶氣量不足。溶氣不足,導(dǎo)致氣固比降低,因此氣浮污泥的濃度也降低，應(yīng)增大空壓機(jī)的供氣量。
(3)入流污泥超負(fù)荷。入流污泥量太大或濃度太高，超過了氣浮濃縮能力，應(yīng)降低進(jìn)泥量。
(4)入流污泥SVI值太高。SVI值為100左右時(shí)，氣浮效果最好，這一點(diǎn)與重力濃縮是一致的。當(dāng)SVI值大于200時(shí)，濃縮效果將降低。此時(shí)應(yīng)采取的措施之一是向入流污泥中投入適混凝劑，暫時(shí)保證濃縮效果；措施之二是從污水處理系統(tǒng)中尋找SVI值升高的原因，針對原因，予以排除。
現(xiàn)象二:氣浮分離清液含固量升高。正常運(yùn)行時(shí)，分離液的SS應(yīng)在500mg/L之下，當(dāng)超過500mg/L時(shí)，即屬異常。
其原因及解決對策如下:
(1)超負(fù)荷。入流污泥量太多或含固量太高，超過了系統(tǒng)濃縮能力，應(yīng)適當(dāng)降低入流污泥量。
(2)刮泥周期太長。如果長時(shí)間不刮泥，使氣浮污泥層過厚，也將影響濃縮效果，導(dǎo)致分離液SS升高，此時(shí)應(yīng)立即刮泥。
(3)溶氣量不足。氣固比太低，應(yīng)增大溶入的氣量。
(4)池底積泥，腐敗酸化。池底的排泥常常得不到重視。池底積泥時(shí)間太長，會影響濃縮效果直接導(dǎo)致分離液SS升高，應(yīng)加強(qiáng)池底積泥的排除。
4.分析測量與記錄
(1)分析項(xiàng)目如下:
含水率(含固量):氣浮池的進(jìn)泥和排泥，每天數(shù)次瞬時(shí)樣
BOD5:分離清液，每天1次，取連續(xù)混合樣
SS:分離清液，每天3次，取瞬時(shí)樣
(2)測量項(xiàng)目如下:
溫度：環(huán)境溫度和污泥溫度
流量:溶入每池的空氣流量，加壓水量，進(jìn)泥量和排泥量
(3)計(jì)算項(xiàng)目如下:
計(jì)算并記錄:qs、qh、S/A、T等參數(shù)值
三、離心濃縮工藝
重力濃縮的動力是污泥顆粒的重力，氣浮濃縮的動力是氣泡強(qiáng)制施加到污泥顆粒上的浮力，而離心濃縮的動力是離心力。由于離心力是重力的500～3000倍，因而在很大的重力濃縮池內(nèi)要經(jīng)十幾小時(shí)才能達(dá)到的濃縮效果，在很小的離心機(jī)內(nèi)就可以完成，且只需十幾分鐘。對于不易重力濃縮的活性污泥，離心機(jī)可借其強(qiáng)大的離心力，使之濃縮。活性污泥的含固量在0.5%左右時(shí)，經(jīng)離心濃縮，可增至6%。離心濃縮過程封閉在離心機(jī)內(nèi)進(jìn)行，因而一般不會產(chǎn)生惡臭。對于富磷污泥，用離心濃縮可避免磷的二次釋放，提高污水處理系統(tǒng)總的除磷率。
離心濃縮工藝最早始20世紀(jì)20年代初，當(dāng)時(shí)采用的是最原始的筐式離心機(jī)。后經(jīng)過盤嘴式等幾代更換，現(xiàn)在普遍采用的為臥螺式離心機(jī)。離心脫水也是一種常用的污泥脫水工藝，采用的離心機(jī)與用于濃縮的離心機(jī)的原理和形式基本一樣，其差別在于離心濃縮機(jī)用于濃縮活性污泥時(shí)，一般不需加入絮凝劑調(diào)質(zhì)，而離心脫水機(jī)則要求必須加入絮凝劑進(jìn)行調(diào)質(zhì)。當(dāng)然，如果要求濃縮污泥含固量大于6%，則可適量加入部分絮凝劑，以提高含固量；但切忌加藥過量，否則易造成濃縮污泥泵送困難。
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