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106座汙水廠汙泥產率季節變化與影響因素分析
原標題：106座汙水廠汙泥產率季節變化與影響因素分析
隨著我國汙水處理設施建設的快速發展，汙泥產生量日益增加，2016年我國城鎮汙泥產量已達到4 300萬t(以含水率80%計)，汙泥處理處置所麵臨的問題越來越嚴峻。汙泥產量的科學計算是汙泥源頭減量的基礎，也是汙泥處理處置設施設計的依據，直接關係到汙泥處理係統的建設規模、構築物尺寸和設備選型，且影響汙泥處理係統的運行管理。
汙泥產量可根據經驗汙泥產率(即萬噸汙水產生絕幹汙泥量)和汙水處理量進行計算。由於進水水質、運行參數的變化，即使同一汙水處理廠在不同季節汙泥產率也會產生波動。掌握汙泥產率的變化規律對於汙水處理廠的建設和運行具有重要的意義：一方麵可以合理確定汙泥處理處置設施設計規模，避免出現處理能力過度不足或者閑置現象;另一方麵可以科學製定汙泥處理處置設施生產計劃，在汙泥產量較低的月份進行生產線或者設備的維護檢修。因此，本研究對我國重點流域典型城鎮汙水處理廠的汙泥產量進行了調研，分析了汙泥產率季節變化規律與可能的影響因素，以期為汙泥處理設施的精確設計與科學運行提供參考。
研究方法
本研究調研時間跨度為2012年1月~2014年12月，調研範圍覆蓋太湖、巢湖、海河、遼河、滇池和三峽庫區及上遊等6大流域，包括上海、常州、嘉興、太倉、無錫、合肥、天津、唐山、赤峰、昆明、重慶等11座城市的106座城鎮汙水處理廠(表1)，總設計汙水處理能力為1 519萬m³/d，實際汙水處理能力為1 264萬m³/d，汙泥年產生量為313萬t(含水率80%)，汙水處理能力和汙泥產量均達到全國總量的10%。汙水水量、汙水水質、汙泥產量和汙泥含水率等數據均來自所調研汙水處理廠的運行日報表。
表1 汙水處理廠分布
經驗汙泥產率采用式(1)計算。
本研究對調研範圍內汙水處理廠經驗汙泥產率進行了統計分析，以常州市QT汙水處理廠為對象，考察了經驗汙泥產率與進水水質、環境溫度、運行參數等因素的相關性，分析了經驗汙泥產率的季節性波動原因。其中，QT汙水處理廠於2010年改造投運，設計處理能力為2萬m³/d，生物處理采用AAO工藝，出水執行GB 18918—2002一級A標準，服務範圍內排水體製為分流製，汙水處理廠進水中生活汙水比例為100%。
汙泥產率變化規律
調研範圍內106座汙水處理廠經驗汙泥產率平均值為1.62 t DS/萬m³，其中80%置信區間內汙泥產率為0.91~2.41 t DS/萬m³，平均值為1.57 t DS/萬m³。不同月份汙泥產率波動較大，最大月與最小月汙泥產率比值的平均值為2.92，其中80%置信區間內最大月與最小月汙泥產率的比值為1.57~4.71，平均值為2.54。大部分進水以生活汙水為主的汙水處理廠，汙泥產率均呈現出了顯著的季節規律性，冬季(12月~2月)和春季(3月~5月)汙泥產率較高，夏季(6月~8月)和秋季(9月~11月)汙泥產率相對較低(圖1)。其中，春季汙泥產率最高，平均值約為1.79 t DS/萬m³;秋季汙泥產率最低，平均值約為1.52 t DS/萬m³，春季汙泥產率比秋季高出了20%。
汙泥產率影響因素
汙泥是汙水處理過程中伴隨產生的副產物，主要來自於兩方麵：①汙水中懸浮固體的吸附沉澱作用;②微生物降解有機物過程中自身的增殖作用。經驗汙泥產率受多種因素綜合影響，其中最主要的影響因素為汙水處理廠進水水質(懸浮固體含量和有機物含量等)和生物處理係統運行條件(溫度、混合液懸浮固體含量和汙泥齡等)。
1.進水水質
汙水處理過程中，大部分懸浮固體通過吸附或沉澱作用產生汙泥，德國廢水工程協會推薦懸浮固體的汙泥轉化率取值0.6，日本推薦取值0.9~1.0，而我國推薦取值0.5~0.7;進水中的有機物被微生物攝取後，約有1/3發生分解代謝轉化成二氧化碳和水，約有2/3發生合成代謝，產生剩餘活性汙泥[5]。因此，汙泥產量受進水懸浮固體和有機物含量影響較大。本研究對2012年1月~2014年12月常州QT汙水處理廠汙泥產率與進水水質的關係進行分析發現，經驗汙泥產率與進水懸浮固體(SS)濃度和五日生化需氧量(BOD5)呈現顯著的正相關性(圖2和圖3)。
常州QT汙水處理廠是典型的進水以生活汙水為主的汙水處理廠，進水SS和BOD5均呈現出顯著的季節規律性(圖4)，冬春季進水SS和BOD5濃度較高，而夏秋季進水SS和BOD5較低，這可能是汙泥產率呈季節性波動的主要原因。此外，研究還發現，該廠汙水處理單元混凝劑投加量與進水SS呈正相關性(圖5)，進水SS較高時一般會投加更多混凝劑，產生更多的化學汙泥，這進一步增大了汙泥產率隨SS濃度的波動幅度。
2014年調研範圍中的106座汙水處理廠進水COD濃度平均值為333mg/L， BOD5濃度平均值為137mg/L，進水有機物濃度整體不高;進水SS濃度平均值為213mg/L，其中10%的汙水處理廠月均進水SS濃度高達368~546mg/L，導致汙泥產率明顯上升。因此，控製進入合流製管網的懸浮固體含量、強化汙水處理廠預處理階段泥沙分離效果，對於汙泥源頭減量具有重要意義，在工程設計、建設和運行管理中應予以高度重視。
2.環境溫度
常州QT汙水處理廠經驗汙泥產率與水溫相關性如圖6所示，兩者呈負相關關係，水溫越高，則汙泥產率越低，與劉占孟等研究結論類似。其原因可能有兩個方麵：一方麵，溫度會影響微生物的同化作用和異化作用，譚學軍等研究不同溫度下AAO工藝剩餘汙泥產率時發現，汙泥合成產率係數受溫度影響不大，而汙泥衰減係數隨溫度的升高而增大，導致汙泥表觀產率係數隨溫度的升高而降低;另一方麵，本研究探討溫度對汙泥產率的影響規律時，未能排除水質波動的影響，通常在夏季由於降雨較多而導致汙水有機物濃度較低，冬季反之，這也是導致經驗汙泥產率呈現出與溫度負相關的潛在原因。
2012年1月~2014年12月QT汙水處理廠汙泥產率隨水溫季節波動規律如圖7所示，夏季溫度較高，汙泥產率較低;冬季溫度較低，汙泥產率則相對較高。我國大部分區域四季分明，溫度季節變化顯著，汙泥產率伴隨溫度相應發生變化，這可能是汙泥產率呈現出季節規律性的原因之一。
運行參數
本研究發現，QT汙水處理廠經驗汙泥產率與生化反應池混合液懸浮固體濃度(MLSS)呈正相關關係(圖8)，MLSS越高，汙泥產率也相應越高。此外，該廠生化池MLSS呈季節性規律波動，汙泥產率波動規律與MLSS相一致，且略微滯後於MLSS波動(圖9)，這表明汙泥產率波動可能是被動的受MLSS變化影響。進一步分析原因發現，冬季水溫較低，硝化菌代謝活性較差，為了保證硝化效果，汙水處理廠通常會在冬季提高生化反應池MLSS濃度，而夏季正好相反。一方麵，MLSS越高微生物量越多，產生的汙泥量越多，導致冬季汙泥產率高而夏季汙泥產率低;另一方麵，汙水處理廠一般會在秋季逐漸減少排泥量以提高冬季生化池MLSS濃度，在春季逐漸增加排泥量以減少夏季生化池MLSS濃度，而經驗汙泥產率的統計以排泥量為依據，因此春季汙泥產率高而秋季汙泥產率低，這可能是汙泥產率季節波動的另一重要原因。
值得注意的是，汙水處理廠還會在冬季適當增加汙泥齡以提高低溫條件硝化效果，張辰等研究發現汙泥產率與汙泥齡呈負相關關係，剩餘汙泥表觀產率隨泥齡的延長而減小，其中合成產率係數與泥齡關係不大，而衰減係數隨汙泥齡的延長而增大。本研究中，冬季經驗汙泥產率反而更高，這可能是因為汙泥產率受進水水質、環境溫度、生化反應池活性汙泥濃度等因素綜合作用，汙泥齡對汙泥產率的影響與其他因素相比較弱的緣故。
結論
(1)重點流域汙水處理廠經驗汙泥產率平均值為1.62 t DS/萬m³，不同月份汙泥產率波動較大，最大月與最小月汙泥產率比值的平均值為2.92，冬春季汙泥產率較高，夏秋季汙泥產率相對較低。
(2)經驗汙泥產率與進水有機物含量和懸浮固體濃度呈顯著正相關性，冬春季進水SS和BOD5濃度較高，而夏秋季進水SS和BOD5濃度較低，這可能是汙泥產率呈現季節性波動的主要原因。
(3)經驗汙泥產率與水溫呈負相關性，我國大部分區域溫度季節變化顯著，汙泥產率隨水溫變化相應產生波動，這可能是汙泥產率呈現季節規律性的原因之一。
(4)為保證低溫硝化效果，汙水處理廠通常會在冬季提高生化反應池MLSS濃度，微生物量越多產生的汙泥量相應越多，這可能是冬季汙泥產率較高的另一原因。關於工業廢水處理方麵的問題，可以搜索亚洲线精品一区二区三区八戒水處理官網或者關注亚洲线精品一区二区三区八戒水處理官網，與国产成人久久Av免费高清色欲水處理專家作詳細谘詢，国产成人久久Av免费高清色欲將會根據你們具體情況給出最佳的水處理解決方案。
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