某酶制剂厂废水处理系统污泥浓度优化控制

王海霞郭谦赵伟张建蕾

摘要：针对酶制剂厂废水处理系统污泥沉降效果差的问题，提出在保证有机物去除效果的基础上降低生物系统的污泥浓度的运行控制措施。生产试验表明，当污泥浓度从7000mg/l降至5000mg/l时，二沉池污泥层高度能够得到有效控制。即使生物系统的COD浓度增高了6.63%，出水COD浓度仍在控制范围以内，有效解决了污泥沉降难的问题。

关键词：酶制剂，污泥浓度，污泥层

Abstract: based on the enzyme preparation plant wastewater treatment system sludge settling the problem of poor results, this paper puts forward that the effect of organic matter in the removal of biological systems based on lower sludge concentration operating control measures. Production test showed that when the sludge concentration from 7000 mg/l down to 5000 mg/l, the second pond sludge layer height to be effective control. Even if the biological system was 6.63% higher concentration of COD, COD concentration is still in control of water within efficiently solve the sludge sedimentation difficult question.

Keywords: enzyme preparation, sludge concentration, the sludge layer

中图分类号：X703文献标识码：A 文章编号：

混合液悬浮固体浓度简称混合液污泥浓度（MLSS），它表示在曝气池单位容积混合液内所含的活性污泥固体物的总重量。F/M是有机污染物量与活性污泥量的比值，是决定有机污染物的降解速度、活性污泥增长速度以及溶解氧被利用速度的最重要的因素，也是活性污泥处理系统设计、运行一项非常重要的参数。在具体工程应用上，F/M值是以BOD-污泥负荷表示的。混合液污泥浓度的高低不仅影响着生物系统有机物的降解效果，也影响着生物系统后续的沉淀效果[1-2]。

1 废水处理系统现状及存在的问题

1.1 废水处理系统

北方某酶制剂生产厂主要生产糖化酶、淀粉酶和纤维素酶等产品，所用的原料主要包括糖、淀粉、矿物质、农产品和化学物质等。该生产厂产生的废水是一种高浓度有机废水，生化性好，悬浮物、氮和磷的浓度高，pH经常变化，水温较高，其废水处理系统包括1个中和罐，2个平行运行的生物反应罐，2个平行运行的二沉池和1个湖，具体工艺流程见图1。

图1废水处理工艺

中和罐设置的目的是调节进水的pH值便于后续的生物处理，目前的功能只是一个小的调节罐。废水处理系统分为系列1（1#生物反应罐和1#二沉池）和系列2（2#生物反应罐和2#二沉池）两个系列，生物反应罐为完全混合反应器，采用射流曝气，运行温度一般为35～40℃。生物反应罐采用间歇曝气，一般上曝气周期为1小时，60%的时间进行曝气，40%的时间厌氧，好氧时溶解氧浓度的设置点为2mg/l。二沉池采用平流沉淀池。

1.2 废水处理系统运行现状和存在的问题

生物反应罐的高度为16米左右，由于曝气系统采用射流曝气，造成活性污泥散碎，沉降性能差，在二沉池的停留时间延长。再加上活性污泥浓度一般控制在7000～9000mg/l，当前端出现冲击负荷，二沉池的污泥层迅速增高，不宜控制，影响污泥浓度和固液分离效果[3]以及反硝化反应[4]，造成出水水质恶化。该情况下，一般会大量排泥，增加了污泥处理系统的负荷，增加了成本，造成废水处理厂恶性循环。

生物系统SV的检测与传统方法不同，因活性污泥沉降性差，故在检测SV时，取样200ml，加水稀释到1000ml，30min后记录沉淀污泥的容积，再乘以5，得到SV值。

2优化方案

2.1优化思路

根据沉淀原理，当悬浮物浓度大于500mg/l时，在沉淀过程中，相邻颗粒之间互相妨碍、干扰，沉速大的颗粒也无法超越沉速小的颗粒，各自保持相对不变[1-2]。在凝聚力的作用下，颗粒群结合成一个整体向下沉淀。

对于目前的废水处理系统，由于采用射流曝气，活性污泥比较散碎，菌胶团个体较小，本身不易沉降，如果采用高污泥浓度，则更难沉降。基于该思路，确定通过降低污泥浓度的方法减小二沉池的负荷，但在降低过程中，需关注有机物的降解程度，一旦系统生物反应罐的COD发生明显的变化，则不能继续降低。经核算，如果采用5000-7000mg/l的污泥浓度，F/M仍然低于0.3kgBOD5/(kgMLSS•d)，在一般负荷区域，理论上应能满足系统需求。

2.2 优化方案

降低1#生物反应罐的污泥回流量，并维持在一定水平10天左右，2#生物反应罐维持原来的运行状态不变（MLSS维持在7000～9000mg/l），比较1#生物反应罐和2#生物反应罐的COD浓度，以及1#二沉池和2#二沉池的监测泥位，一旦1#生物反应罐的COD浓度与生物反应罐的COD浓度发生明显的变化（相差10%），则终止继续降低生物反应罐的污泥浓度，否则可继续降低。

3 结果分析

3.1 试验过程

首先降低1#生物反应罐的回流污泥量，将生物反应罐的污泥浓度控制在6000mg/l，实测值5500～6500mg/l，运行10天，其COD浓度与2#生物反应罐的COD浓度没有明显的变化，SV值略低于2#生物反应罐的SV值，但1#二沉池和2#二沉池监测泥位没有明显的区别。继续通过降低回流污泥量降低生物反应罐的污泥浓度到5500mg/l左右，实测值5000～6000mg/l，运行10天，其COD浓度与2#生物反应罐的COD浓度没有明显的变化，SV值低于生物反应罐的SV值，从二沉池的泥位监测看，1#二沉池的污泥沉降效果要稍好于2#二沉池。进一步降低污泥浓度到5000mg/l，实测值5100～5600mg/l，运行10天，其COD浓度要稍高于2#生物反应罐的COD浓度，SV值明显低于生物反应罐的SV值，从二沉池的泥位监测看，1#二沉池的污泥沉降效果要明显好于2#二沉池。进一步降低回流污泥量到30%控制污泥浓度到4500mg/l，但实测值未低于过5000mg/l，停止实验。二沉池的泥位监测点见图2。

图2 沉淀池的泥位监测点

注释：泥位是指二沉池泥层距水表面的距离。在该废水处理厂中，二沉池的有效深度为4m。

3.2 结果分析

（1）1#生物反应罐 MLSS设定值为6000mg/l

在1#生物反应罐 MLSS设定值为6000mg/条件下，1#生物反应罐和2#生物反应罐的MLSS和F/M相差较大，污泥浓度平均值分别为6175mg/l和7281 mg/l， F/M分别为0.167 kgBOD5/(kgMLSS•d)和0.137 kgBOD5/(kgMLSS•d)，但两生物反应罐的COD无太大差异，分别为170mg/l和175mg/l。1#生物反应罐的SV值稍低于2#生物反应罐的SV值，平均值分别为351%和377%，但1#二沉池和2#二沉池的泥位状况相差不大。运行状况见图3～图4。

图3生物反应罐COD和MLSS对比图图4二沉池监测泥位对比图

（1#生物反应罐MLSS设定值为6000mg/l）（1#生物反应罐MLSS设定值为6000mg/l）

（2）1#生物反应罐 MLSS设定值为5500mg/l

在1#生物反应罐 MLSS设定值为5500mg/条件下，1#生物反应罐和2#生物反应罐的MLSS和F/M相差较大，污泥浓度平均值分别为5628mg/l和7479 mg/l，F/M分别为0.181 kgBOD5/(kgMLSS•d)和0.139kgBOD5/(kgMLSS•d)，但两生物反应罐的COD无太大差异，分别为175mg/l和169mg/l。1#生物反应罐的SV值低于2#生物反应罐的SV值，平均值分别为234%和279%，1#二沉池的泥位状况要稍好于2#二沉池的泥位状况。运行状况见图5～图6。

图5生物反应罐COD和MLSS对比图图6二沉池监测泥位对比图

（1#生物反应罐MLSS设定值为5500mg/l） （1#生物反应罐MLSS设定值为5500mg/l）

（3）1#生物反应罐 MLSS设定值为5000mg/l

在1#生物反应罐 MLSS设定值为5000mg/l条件下，1#生物反应罐和2#生物反应罐的MLSS和F/M相差较大，污泥浓度平均值分别为5305mg/l和7422mg/l， F/M分别为0.203 kgBOD5/(kgMLSS•d)和0.142kgBOD5/(kgMLSS•d)。两者的COD表现出差异，分别为175mg/l和164mg/l，1#生物反应罐的COD比2#生物反应罐的COD增长6.63%。1#生物反应罐的SV值明显低于2#生物反应罐的SV值，平均值分别为168%和277%，1#二沉池的泥位状况要明显好于2#二沉池的泥位状况。运行状况见图7～图8。

图7生物反应罐COD和MLSS对比图图8二沉池监测泥位对比图

（1#生物反应罐MLSS设定值为5000mg/l） （1#生物反应罐MLSS设定值为5000mg/l）

4 结论

本研究通过降低生物反应罐的MLSS，进而降低了二沉池的表面负荷，在保证有机物降解的效果上，改善了二沉池的污泥沉降效果，有效地控制了污泥层高度。

（1）在试验过程中，通过降低污泥回流量逐步降低1#生物反应罐的MLSS，从7000mg/l到6000mg/l，到5500mg/l，到5000mg/l，到4500mg/l，在7000mg/l到5500mg/l范围内，MLSS能够很好地控制在设定的范围内，当设定值为5000mg/l时，1#生物反应罐的MLSS一直徘徊在设定置范围以上5100～5600mg/l范围内，当进一步降低污泥回流量到30%左右，1#生物反应罐的MLSS不再继续下降，持续高于5000mg/l。这说明MLSS的降低加快有机污染物的降解速度与活性污泥增长速度。

（2）在逐步降低1#生物反应罐 MLSS的过程中，1#生物反应罐的COD浓度在MLSS≥ 5500mg/l以上没有明显的变化，当MLSS降至5000mg/l，1#生物反应罐COD浓度高于2#生物反应罐COD浓度6.63%，有了较明显的增长，但能满足废水处理厂的处理需求。

（3）1#生物反应罐的SV值随着MLSS的逐渐降低而逐渐降低，当MLSS降至5000mg/l时，污泥沉降性能得到明显改善。1#二沉池的污泥层高度随着1#生物反应罐 MLSS的降低也不断得到改善，当MLSS降至5000mg/l时，污泥层高度能够得到有效控制。

参考文献：

[1] 张自杰, 林荣忱, 金儒霖. 排水工程(下册)(第四版) [M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2000.

[2] Metcalf & Eddy Inc., George Tchobanoglous, Franklin L. Burton and H. David Stensel. Wastewater engineering: Treatment and reuse (Fourth edition) [M], McGraw-Hill Science/Engineering/Math, 2002.

[3] 周振, 吴志超, 顾国维, 等. 污泥层污泥高度的模拟与控制 [J]. 中国环境科学, 28(3): 274-278.

[4] Koch G, Pianta R, Krebs P, et al. Potential of denitrification and solids removal in the rectangular clarifier [J]. Water Res., 1999, 33(2): 309-318.

作者简介：王海霞（1977～），女，工程师， E-mail: whx_wdy@sina.com

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