摘要：剩余污泥產(chǎn)率是污泥處理系統(tǒng)設計中的重要參數(shù)，它直接關系到污泥處理構筑物的設計尺寸、設備選型和污泥處理系統(tǒng)的建設規(guī)模。本文對剩余污泥產(chǎn)率的計算方法進行了探討，分析影響剩余污泥產(chǎn)率的主要因素，并通過對北京實際運行的污水處理廠倒置的A2O、A/O（帶內(nèi)回流）和A/O（不帶內(nèi)回流）的三種工藝剩余污泥產(chǎn)率的測定，獲得剩余污泥產(chǎn)率的理論計算值和實際測定值。

關鍵詞：活性污泥法；污泥處理系統(tǒng)；剩余污泥產(chǎn)率；污泥齡

1引言

在活性污泥工藝設計中，剩余污泥產(chǎn)率是污泥處理系統(tǒng)設計中最為重要的參數(shù)之一，它直接關系到污泥處理構筑物的設計尺寸、設備選型和污泥處理系統(tǒng)的建設規(guī)模，并對污泥處理系統(tǒng)建成后的運行產(chǎn)生影響。剩余污泥產(chǎn)率正確選擇涉及到污水處理系統(tǒng)中的微生物含量，影響到污水處理系統(tǒng)的性能，對水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運行產(chǎn)生著重要作用。剩余污泥產(chǎn)率與進水水質(zhì)、溫度、污泥齡等多種因素相關，從而使剩余污泥產(chǎn)率參數(shù)的確定帶來一定的困難。我國關于污泥處理系統(tǒng)的建設起步較晚，目前許多污水處理廠還沒有污泥處理系統(tǒng)，對剩余污泥產(chǎn)率的研究和測定還較少，積累的剩余污泥產(chǎn)率數(shù)據(jù)還很不足，還未形成適合我國水質(zhì)特點的剩余污泥產(chǎn)率參數(shù)選擇經(jīng)驗。我國現(xiàn)行的設計規(guī)范推薦的剩余污泥產(chǎn)率參數(shù)范圍太大，給實際工程設計參數(shù)選擇帶來難度。由于剩余污泥產(chǎn)率參數(shù)選擇的不合理，影響到剩余污泥產(chǎn)量計算的準確性，使污水處理廠污泥處理系統(tǒng)的設計污泥量與實際污泥量產(chǎn)生較大偏差，給污泥處理系統(tǒng)的正常運行管理帶來難度。如一些污水處理廠設計時剩余污泥產(chǎn)率選擇偏小，帶來污泥處理系統(tǒng)設計能力不足，使系統(tǒng)排出的剩余污泥不能及時處理，污泥在污水處理廠的堆積，影響污水處理廠區(qū)的環(huán)境。同時由于污水處理系統(tǒng)的剩余污泥不能及時排出，影響污水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和出水水質(zhì)。若污水處理廠設計時剩余污泥產(chǎn)率選擇偏大，也會引起污泥處理系統(tǒng)處理能力的過剩，帶來投資的浪費。本文對剩余污泥產(chǎn)率的計算方法進行了探討，分析影響剩余污泥產(chǎn)率的主要因素，并通過對北京實際運行的污水處理廠倒置的A2O、A/O（帶內(nèi)回流）和A/O（不帶內(nèi)回流）的三種工藝剩余污泥產(chǎn)率的測定，獲得剩余污泥產(chǎn)率的理論計算值和實際測定值。

2剩余污泥產(chǎn)率的計算

活性污泥法中剩余污泥量主要決定于由降解有機物而引起的異養(yǎng)性微生物的污泥增殖量、異養(yǎng)性微生物內(nèi)源呼吸衰減量、活性污泥代謝過程中的惰性殘余物（即內(nèi)源呼吸殘留物）和生物處理池進水中不能水解（降解）的惰性懸浮固體四個部分。因此，剩余污泥量可用下式表示［2］：

SP=YH·Q·BOD5,i－bH·X·MLSS·V·fT,H+f1·bH·X·MLSS·V·fT,H+f2·Q·SSi   (1)

式中：SP——剩余污泥量，kgSS
      Q——生物處理池進水流量，m3/d
      X——異養(yǎng)性微生物在活性污泥中所占的比例
      V——生物處理池容積，m3
      YH——異養(yǎng)性微生物的增殖率，kgVSS/kgBOD5
      bH——異養(yǎng)性微生物的內(nèi)源呼吸速率（自身氧化率）
      fT,H——異養(yǎng)性微生物生長溫度修正系數(shù)，fT,H=1.072(T-15)（T為生物處理池內(nèi)水溫度，℃）
      SSi——生物處理池進水懸浮SS濃度，kg/m3
      BOD5,i——生物處理池去除的BOD5濃度，kg/m3
      MLSS——生物處理池內(nèi)污泥濃度，kg/m3
      f1——內(nèi)源呼吸殘留率
      f2——生物處理池進水中不能水解（降解）的惰性SS與總SS的比值。
（1）式中的前兩項分別為異養(yǎng)性微生物在污水處理系統(tǒng)中污泥增殖量和內(nèi)源呼吸衰減量，則異養(yǎng)性微生物在活性污泥中所占的比例X可表達為：

X=(YH·Q·BOD5,i－bH·X·MLSS·V·fT,H)/SP   (2)

根據(jù)污泥泥齡的定義可知：SP=MLSS·V/θc   (3)
式中：θc——污泥泥齡，d

聯(lián)立式(1)、(2)、（3）即可求得剩余污泥量計算式為：

SP=YH·Q·BOD5,i+f2·Q·SSi－(1－f1)·bH·YH·Q·BOD5,i·θc·fT,H/[1+bH·θc·fT,H]   (4)

折算為剩余污泥產(chǎn)率SPt（kgSS/kgBOD5）為：

SPt=YH+f2·SSi/BOD5i－(1－f1)·bH·YH·θc·fT,H/[1+bH·θc·fT,H]   (5)

剩余污泥產(chǎn)率SPt為去除每kgBOD5所產(chǎn)出的污泥（kgSS）。從式（5）可以看出，剩余污泥產(chǎn)率取決于生物池進水中SSi/BOD5,i、污泥齡θc、異養(yǎng)性微生物的增殖率YH、污水溫度T、內(nèi)源呼吸速率bH、內(nèi)源呼吸殘留率f1、生物處理池進水中的惰性SS與總SS的比值f2等因素。剩余污泥產(chǎn)率隨著SSi/BOD5,i、YH、f1、f2等的增大而變大，隨著T、θc、bH等的增大而降低。計算時首先要根據(jù)進水水質(zhì)的測定確定異養(yǎng)性微生物的增殖率YH、內(nèi)源呼吸速率bH、內(nèi)源呼吸殘留率f1和生物處理池進水中的惰性SS與總SS的比值f2。表1給出德國ATV-DVWK-A131［4，5］規(guī)范中所取的YH、bH、f1和f2參數(shù)值。由表1分析可知，2000年版與1992年版相比f2參數(shù)值沒有變化，但2000年版YH、bH和f1參數(shù)值1992年版大，因此，在相同的生物池進水SSi/BOD5,i、污泥齡θc、和溫度T條件下，2000年版剩余污泥產(chǎn)率計算結果將大于1992年版的計算結果。說明隨著污水處理廠實際運行數(shù)據(jù)資料的積累，研究工作的不斷深入，國外設計規(guī)范中的剩余污泥產(chǎn)率取值具有增大的趨勢。

將表1中的參數(shù)取值代入公式（5）可以分別獲得1992年版和2000年版ATV-DVWK-A131中剩余污泥產(chǎn)率計算式：

SPt＝0.6+0.6·SSi/BOD5,i－0.0432·θc·1.072(T-15)/[1+0.08·θc·1.072(T-15)]（6）
SPt=0.75+0.6·SSi/BOD5,i－0.102·θc·1.072(T-15)/[1+0.17·θc·1.072(T-15)]（7)

式（6）是德國1992年版ATV-DVWK-A131中剩余污泥產(chǎn)率計算式；式（7）是2000年版ATV-DVWK-A131中剩余污泥產(chǎn)率計算。

圖1和圖2分別給出在2000年版ATV-DVWK-A131中確定的參數(shù)和不同溫度條件下，剩余污泥產(chǎn)率隨污隨泥齡和SSi/BOD5,i的變化，可以看出，剩余污泥產(chǎn)率隨泥齡的增長而減小，泥齡8天時的剩余污泥產(chǎn)率比泥齡16天時高10％以上；剩余污泥產(chǎn)率隨SSi/BOD5,i的增加而線性增大，當SSi/BOD5,i相差20％時，剩余污泥產(chǎn)率相差10％以上；在泥齡和SSi/BOD5,i一定的條件下剩余污泥產(chǎn)率隨溫度增高而減小，生物處理池溫度12℃時比25℃時高10％以上。

3剩余污泥產(chǎn)率的測定結果

污水處理廠的剩余污泥產(chǎn)率可通過在曝氣池混合液穩(wěn)定條件下測定曝氣池進水和二沉池出水的BOD5、剩余污泥濃度和排出剩余污泥量來獲得。測定工作在北京污水處理廠進行，選擇的污水處理廠工藝分別為倒置的A2O（以下簡稱為工藝一）、A/O（不帶內(nèi)回流，以下簡稱為工藝二）和A/O（帶內(nèi)回流，下簡稱為工藝三），共測定了三種工藝，每種工藝均設有初沉池。測定時間為11月和12月兩個月。污水溫度在12-18攝氏度,平均污水溫度約15攝氏度。表2給出兩個月測定的平均結果，表3給出按公式（7）計算結果。

由表2和表3分析可以看出，實際污水處理廠的剩余污泥產(chǎn)率值為0.89～0.99kgSS/kgBOD5，倒置的A2O工藝比A/O工藝的剩余污泥產(chǎn)率小，不帶內(nèi)回流和帶內(nèi)回流的A/O工藝的剩余污泥產(chǎn)率相近。實際運行的污水處理廠的剩余污泥產(chǎn)率值與利用德國ATV-DVWK-A131（2000年版）中的公式計算的剩余污泥產(chǎn)率比較接近，說明利用公式（7）估算的剩余污泥產(chǎn)率是可行的。

4小結

剩余污泥產(chǎn)率是污泥處理系統(tǒng)設計中的重要參數(shù)，它直接關系到污泥處理構筑物的設計尺寸、設備選型和污泥處理系統(tǒng)的建設規(guī)模。剩余污泥產(chǎn)率隨泥齡的增長而減小，隨SSi/BOD5,i的增加而線性增大，隨溫度的升高而減小。實際運行的污水處理廠剩余污泥產(chǎn)率為0.89～0.99kgSS/kgBOD5，倒置的A2O工藝比A/O工藝的剩余污泥產(chǎn)率小，不帶內(nèi)回流和帶內(nèi)回流的A/O工藝的剩余污泥產(chǎn)率相近。實際運行的污水處理廠的剩余污泥產(chǎn)率值與利用德國ATV-DVWK-A131（2000年版）中的公式計算出的剩余污泥產(chǎn)率比較接近，利用國ATV-DVWK-A131（2000年版）中的公式計算剩余污泥產(chǎn)率是可行的。

參考文獻
[1]吳凡松、彭永臻：活性污泥法中污泥產(chǎn)率的計算，污泥處理處置技術與裝備國際探討會，2003.03。
[2]許勁等：城市污水生物除磷脫氮系統(tǒng)剩余污泥量的計算，重慶建筑大學報，2003.10。
[3]于麗昕、王洪臣：關于活性污泥工藝中剩余污泥量計算的討論，給水排水，2002.09。
[4]ATV-DVWK-A131，BemessungvoneinstufigenBelebungsanlagen,2000。
[5]袁國文譯，現(xiàn)代德國除磷脫氮技術，中德城市污水處理培信中心，2000.07

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