孫月馳,肖 寧,張亞琳,杜 昱
(中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司,天津 300074)
環(huán)境保護(hù)部于2012年發(fā)布了HJ 2024—2012完全混合式厭氧反應(yīng)池廢水處理工程技術(shù)規(guī)范,并于2013年3月1日實(shí)施。該規(guī)范的實(shí)施,在一定程度上填補(bǔ)了我國(guó)在完全混合式厭氧反應(yīng)池建設(shè)方面的空白,對(duì)高濃度有機(jī)廢水處理的設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)行管理等起到了重要的指導(dǎo)作用,對(duì)完全混合式厭氧反應(yīng)池的廣泛推廣與應(yīng)用起到的促進(jìn)、推動(dòng)作用。總體來(lái)說(shuō),該規(guī)范內(nèi)容全面、準(zhǔn)確,能夠作為高濃度有機(jī)廢水處理設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行維護(hù)等的技術(shù)依據(jù),但在規(guī)范中仍有一些問(wèn)題值得商榷、探討。
任何一種厭氧反應(yīng)池,在穩(wěn)定運(yùn)行的情況下,厭氧池內(nèi)的混合液濃度一般是不變的,微生物總量也是不變的,在這種情況下,系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的剩余污泥隨出水排出厭氧反應(yīng)池。
對(duì)于一個(gè)運(yùn)行穩(wěn)定的完全混合式厭氧反應(yīng)池來(lái)說(shuō),在進(jìn)水流量、進(jìn)水水質(zhì)基本不變的條件下,系統(tǒng)產(chǎn)生的剩余物質(zhì)量是固定的,也就是說(shuō)在沒(méi)有污泥回流的情況下,隨出水(混合液)排出的污泥量等于剩余污泥量,剩余污泥量可用公式(1) 計(jì)算:
式中:△X為剩余污泥量(kg/d);Q為厭氧反應(yīng)池進(jìn)水流量(m3/d);Xv為厭氧反應(yīng)池內(nèi)污泥濃度 (mg/L)。
由公式(1)可以看出,厭氧反應(yīng)池內(nèi)污泥濃度與剩余污泥量和厭氧反應(yīng)池進(jìn)水流量有關(guān),而在后二者不變的情況下,厭氧反應(yīng)池內(nèi)污泥濃度也是不變的,一般情況下,厭氧系統(tǒng)污泥產(chǎn)率較低,剩余污泥量也較少,因此在無(wú)污泥回流的完全混合厭氧反應(yīng)池內(nèi)的污泥濃度是很低的。實(shí)際上如果厭氧池內(nèi)污泥濃度太低,池容積需要增大很多,處理效率也會(huì)大大降低,在實(shí)際工程當(dāng)中是很難實(shí)現(xiàn)的。
有污泥回流的完全混合式厭氧反應(yīng)池容積根據(jù)動(dòng)力學(xué)系數(shù)設(shè)計(jì)時(shí),按下式計(jì)算:
式中:V為有污泥回流的完全混合式厭氧反應(yīng)池容積(m3);θc為污泥齡(d);Q為有污泥回流的完全混合式厭氧反應(yīng)池設(shè)計(jì)流量(m3/d);C0為有污泥回流的完全混合式厭氧反應(yīng)池進(jìn)水CODCr濃度(mg/L);Ce為有污泥回流的完全混合式厭氧反應(yīng)池出水CODCr濃度(mg/L);Y為污泥產(chǎn)率系數(shù) (MLVSS(kg)/BOD5(kg));X為有污泥回流的完全混合式厭氧反應(yīng)池中污泥濃度(mg/L);b為內(nèi)源呼吸系數(shù)。
從公式(2)可以看出,有污泥回流的完全混合式厭氧反應(yīng)池容積按照進(jìn)水CODCr濃度計(jì)算,相應(yīng)的污泥產(chǎn)率也應(yīng)該按照CODCr進(jìn)行計(jì)算。
對(duì)于污泥產(chǎn)率系數(shù),規(guī)范規(guī)定低脂型廢水參考取值為0.004 4,高脂型廢水參考取值為0.040。對(duì)于高濃度有機(jī)廢水來(lái)講,CODCr和BOD5是有較大差別的,一般CODCr較BOD5大許多,因此,在計(jì)算有污泥回流的完全混合式厭氧反應(yīng)池容積時(shí),應(yīng)統(tǒng)一采用CODCr進(jìn)行計(jì)算。
在普通的完全混合式厭氧反應(yīng)系統(tǒng)中,在厭氧反應(yīng)池后設(shè)置沉淀池,沉淀池排出的污泥一部分進(jìn)行污泥脫水,另一部分以液體的形態(tài)回流至厭氧反應(yīng)池,確保厭氧反應(yīng)池內(nèi)保持較高的污泥濃度。在這個(gè)系統(tǒng)中,污泥回流比可以真實(shí)地反映污泥回流量的大小,準(zhǔn)確地控制厭氧系統(tǒng)的污泥回流量。
但在一些特殊的情況下,例如采用完全混合式厭氧反應(yīng)系統(tǒng)處理餐廚垃圾,厭氧反應(yīng)池進(jìn)料含固率非常高,一般厭氧反應(yīng)池內(nèi)含固率控制在5%~6%,由于厭氧反應(yīng)池排出的混合液含固率高,導(dǎo)致這類混合液無(wú)法采用沉淀方式進(jìn)行固液分離,一般都是采用直接脫水的固液分離方式。在這種情況下,回流污泥是以泥餅的形態(tài)回流到厭氧池中,而泥餅的體積與混合液有較大的差別,應(yīng)以污泥的含水率和質(zhì)量來(lái)控制污泥回流量。
在以沉淀池進(jìn)行固液分離的完全混合式厭氧反應(yīng)系統(tǒng)中,由于厭氧反應(yīng)池內(nèi)污泥濃度一般高達(dá)10~20 g/L,在這種條件下,沉淀池的污泥回流比可達(dá)3~4,高回流比導(dǎo)致沉淀池實(shí)際進(jìn)水流量增加。
對(duì)于沉淀池面積計(jì)算,規(guī)范規(guī)定按照設(shè)計(jì)流量進(jìn)行計(jì)算,但在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中,沉淀池實(shí)際進(jìn)水流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)流量,如果仍按照設(shè)計(jì)流量進(jìn)行計(jì)算,會(huì)導(dǎo)致沉淀池處理效果下降。二沉池的回流量高于100%,而達(dá)到150%~200%、甚至達(dá)到300%時(shí),應(yīng)按實(shí)際進(jìn)水量相應(yīng)修正名義表面水力負(fù)荷[1],因此在完全混合式厭氧反應(yīng)沉淀池計(jì)算中,沉淀池表面積應(yīng)該按照實(shí)際進(jìn)水流量進(jìn)行計(jì)算。
厭氧分為常溫厭氧、中溫厭氧和高溫厭氧,溫度越高,厭氧效率也越高,但高溫厭氧需要對(duì)污水進(jìn)行加熱,運(yùn)行成本大幅增加。隨著厭氧技術(shù)的發(fā)展,溫度對(duì)厭氧消化的影響由于生物量的增加而變得不再顯著和嚴(yán)重,因此常溫條件(20~25℃) 下的厭氧應(yīng)用比較普遍[2]。
但有些厭氧反應(yīng)對(duì)溫度的要求很高,且溫度對(duì)完全混合厭氧的影響最大[3],在處理城市垃圾方面,采用高溫厭氧(55℃)效果最佳。
不同的廢水,對(duì)溫度的要求是不同的,規(guī)范只是規(guī)定了各種厭氧的溫度,但對(duì)各種厭氧的具體適用條件沒(méi)有提及,應(yīng)補(bǔ)充這方面的內(nèi)容。
1)無(wú)污泥回流的完全混合式厭氧反應(yīng)池廢水處理工藝在實(shí)際工程當(dāng)中很難實(shí)現(xiàn)。
2) 完全混合式厭氧反應(yīng)池容積應(yīng)以CODCr進(jìn)行計(jì)算。
3)在以污泥脫水作為固液分離手段時(shí),應(yīng)以污泥含水率和回流污泥量(質(zhì)量)控制污泥回流量。
4)沉淀池的表面積應(yīng)以實(shí)際進(jìn)水量來(lái)計(jì)算。
5)應(yīng)給出不同溫度下各種厭氧反應(yīng)的最佳適用條件。
[1]胡大鏘.周進(jìn)周出輻流式二沉池平面設(shè)計(jì)改進(jìn)水力計(jì)算探討[J].給水排水,2011,37(11):45-48.
[2]杜昱,孫月馳,王進(jìn).厭氧處理工藝在垃圾滲瀝液處理中的應(yīng)用[J].環(huán)境衛(wèi)生工程,2011,19(5):49-50.
[3]曾光明,喬瑋,袁興中.完全混合厭氧消化處理城市垃圾的特性研究[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2003,30(5):51-54.