处理工艺 传统活性污泥法 浓缩时间(h) 1.5-2.0 生物脱氮活性污泥法 1.0-2.0 生物除磷活性污泥法 1.0-1.5 回流污泥浓度因受刮泥系统的影响,其浓度一般低于底流浓度,其减少值与所采用的刮泥系统有关。 采用刮泥时:Xr≌0.7XB 采用吸泥时:Xr≌0.5-0.7XB 以上二式适用于机械刮吸泥式二沉池。 1.3 污泥体积负荷和表面负荷 污泥体积负荷(qv)和表面负荷q′是设计计算二沉池表面积的参数。二者有如下关系: q′=qv/(MLSS×SVI) 在处理水量一定时,沉淀池表面面积与表面负荷成反比,A =Q/q′,为了保持较低的出水SS值和BOD值,我国《室外排水设计规范》GBJ14-87(1997)中规定活性污泥法二沉池表面水力负荷1.0-2.5m3/(m2.h) ,德国对水平流态的二沉池(平流、辐流二沉池)规定:q′≯1.6 m3/(m2.h);qv≦0.45m3/(m2·h),对竖流式沉淀池,因存在着污泥层的过滤作用和活性污泥的絮凝作用,污泥体积负荷较大q′≯2.0 m3/(m2.h)、qv≦0.6m3/(m2·h)。 2 目前国内二沉池常用计算方法
2.1 二沉池表面积计算方法
计算二沉池沉淀部分水面常用方法有表面负荷法和固体通量法,固体通量法在理论上与污泥浓缩过程更为贴切,更是用于浓缩池的计算。
在许多沉淀池的设计计算中,依据试验测得的污泥沉降曲线给人以精确和复杂的印象,但对于大多数的设计来说,并没有条件对处理工艺所生成的污泥进行沉降试验,因此二沉池的设计一般都采用经验值。
一般设计中沉淀池的面积确定在我国简化为A =Q/q′,《室外排水设计规范》中不仅规定了表面水力负荷值,而且规定了二沉池的径深比。
英国WRC出版的TR11和TR144(STOM用户手册)对于面积计算都很简单,且为工艺核查提供了图表,使沉淀池面积计算大为简化,同时,此表格还是一种比较沉淀池运行情况的方法,通过表格也可清楚的看到沉淀池微小变化影响着MLSS和SVI。 2.2 二沉池的高度设计
我国目前《室外排水设计规范》规定,沉淀池的有效水深宜采用2-4米,设计手册和教科书对二沉池高度设计,只作了二沉池有效水深和二沉池污泥区容积计算二项描述。
有效水深按沉淀时间计算,一般沉淀时间取1-1.5h。而污泥区容积按2h贮泥量计算。
事实上这一规定是无法进行二沉池高度的详细计算的,例如:污泥区与池边高度的关系。
国内某些设计研究院对辐流式二沉池总高度计算采用:超高、有效水深、缓冲层高度、刮泥板高度、沉淀池底锥体部分高度之和。其中有效水深计算沉淀时间一般采用3小时,水力表面负荷采用我国设计规范所规定的1-1.5m3/m2.h。缓冲层高度
取0.5米。(除去池底锥体部分高度,其它均为池边深度)在生产运行中取得良好效果。
英国WRC设计最大的缺陷同样是缺少沉淀池的高度数据,但在欧洲一般采用德国ATV(污水处理协会)高度分区方法加以补充。
德国ATV制定的设计规范(A131)规定的二沉池深度计算,把二沉池深度方向按其作用分为4个区:清水区、分离区、储存区、浓缩及刮泥区。 (1)清水区(h1)
为安全保证区,减轻风、密度差、溢流堰对污泥絮体的抽吸作用和不均匀界面沉降等不可避免的影响因素。h1 = 0.5m (2)分离区(h2)
混合液在分离区泥水分离,该区存在絮凝和沉淀二个过程,分离区的沉淀过程会受进水的紊流影响。
分离区计算停留时间0.5h。
计算公式:h2 = 0.5·Qmax(1+R)/[1-(SVI×MLSS)] (m) 式中:SVI——污泥指数(m3/kg); MLSS—混合液悬浮固体浓度(kg/m3) R———回流比(%); Qmax——污水设计流量(m3/h) (3)储存区(h3)
作用是在雨季储存污泥,以免曝气池中污泥浓度大幅度下降,造成处理效果下降,储存区与分离区是连续一体的。储泥区所储存的污泥可保证雨季曝气池中污泥浓度不低于旱季污泥浓度的70%,其差值ΔMLSS=0.3MLSS。储存区的大小,应满足
雨季时在1.5h内能接纳从曝气池内多流出的污泥量,污泥体积浓度按500L/m3计(经验数据),在此期间,污泥在储存区进行浓缩,并分布于整个二沉池面积上,二沉池污泥量的增加量为:
ΔN=ΔMLSS·SVI·Qmax·(1+R)·1.5 (L) ΔN的体积V3 = ΔN/500 (m3) h3 = 0.45·qv·(1+R)/500 (m) 式中:500L/m3 — 污泥体积浓度。
ΔMLSS—污泥浓度变化值 = 0.3MLSS(kg/m3) SVI——污泥指数(L3/kg); qv——污泥体积负荷(L/m2·h); qv =q′·MLSS·SVI。 (4)浓缩及刮泥区(h4)
浓缩区是保证污泥底流浓度的区域。 h4 = qv·(1+R)tE/C (m)
式中:tE—浓缩时间h,一般0.5-2.0h; C—浓缩区污泥浓度值(L/m3); C = 300·tE+500
浓缩区内污泥可视为由一层层的等浓度层叠加在一起的,该浓度为单层浓度的平均值,单层浓度为Cn =(103/SVI)·(tE)1/3。
二沉池总深度 h = h1+ h2+h3+ h4 (m)对辐流式二沉池计算总池深为其水平流程2/3处的池深,如图1所示。同时还应满足池边深度hmin≥2.5m,计算总池深h≥3.0m,中心斗边深度hmax≥4.0m。
3 结论
1.二沉池是目前活性污泥系统中使用最广泛的构筑物,但其设计计算在我国乃至世界范围内,都存在着不同程度的理论和实际上的不完善,还需进一步的研究探讨。
2.辐流式二沉池竖向设计计算方法建议采用一下二种方法: (1)德国分区计算法计算,我国规范数据校核;
(2)用上述某设计院计算方法计算,按我国设计规范规定深度与德国深度规定相结的方法进行校核。
3.据国外报道,已有集漂浮和沉淀与一体的构筑物也开始使用,漂浮物作为回流活性污泥被回流,节省了常规回流污泥泵的扬程,并有污泥浓度比较高,池子直径比较小的优点。
膜技术和微滤法也可作为常规沉淀池的替代,现在此技术正在发展中,他们的优点是占地面积小。