污水廠污泥產(chǎn)率隨季節(jié)變化研究

劉 銳，郁志杰，林 敏，徐 強(qiáng)，郭松杰，金 飛

（杭州余杭水務(wù)控股集團(tuán)有限公司，浙江 杭州 311100）

0 引 言

污泥是污水處理過程中不可避免的副產(chǎn)物，污泥量通常占污水處理量的1%～2%（質(zhì)量），如果屬于深度處理，污泥量還會(huì)增加0.5～1 倍。污泥產(chǎn)率可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)污泥產(chǎn)率和污水處理量測(cè)算，但由于進(jìn)水水質(zhì)變化、運(yùn)行控制不同，同一污水廠的污泥產(chǎn)率也會(huì)因季節(jié)更迭而有所不同[1]。

1 研究范圍

該研究時(shí)間區(qū)間為2018 年1 月至2019 年12 月，研究LZ、YH、CX、TQ 市政污水廠污泥隨季節(jié)變化規(guī)律，總設(shè)計(jì)規(guī)模為19.9 萬m3/d，進(jìn)水水質(zhì)數(shù)據(jù)見表1，出水皆執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級(jí)A 排放標(biāo)準(zhǔn)。

表1 進(jìn)水水質(zhì)數(shù)據(jù) 單位：mg·L-1

污泥產(chǎn)率采用式（1）進(jìn)行計(jì)算。

式中：Y為污泥產(chǎn)率，t/ 萬t 水；M為污泥重量，t；P為污泥含水率，%；Q為污水處理量，萬t。

2 污泥產(chǎn)率變化規(guī)律

2018 年1 月至2019 年12 月LZ、YH、CX、TQ污水廠處理水量和污泥產(chǎn)率數(shù)據(jù)見表2。

表2 2018 年1 月—2019 年12 月污泥產(chǎn)率匯總表

依據(jù)表2 可看出，污泥產(chǎn)率由大到小為：LZ 污水廠＞YH 污水廠＞CX 污水廠＞TQ 污水廠，LZ 污水廠污泥產(chǎn)率最大，TQ 污水廠污泥產(chǎn)率最小。各污水廠污泥產(chǎn)率隨時(shí)間變化如圖1 所示。

圖1 污泥產(chǎn)率變化圖（單位：t/ 萬t 水）

各污水廠四季污泥產(chǎn)率如圖2 所示。

圖2 污水廠四季污泥產(chǎn)率圖（單位：t/ 萬t 水）

從圖1 和圖2 可以看出，LZ、YH、CX、TQ 污水廠污泥產(chǎn)率隨季節(jié)波動(dòng)。各污水廠春季（3 月至5 月）污泥產(chǎn)率明顯高于其他三個(gè)季節(jié)污泥產(chǎn)率，而夏季（6 月至9 月）污泥產(chǎn)率相對(duì)較低。

3 污泥產(chǎn)率影響因素分析

污泥是污水有機(jī)物降解過程中的副產(chǎn)物，主要來源三方面：（1）污水中早已存在的懸浮固體沉淀形成，如格柵柵渣、沉砂池、初沉池泥渣；（2）污水處理過程中轉(zhuǎn)化形成，如降解有機(jī)物過程中微生物增殖產(chǎn)生的二沉污泥；（3）污水處理過程中投加的化學(xué)藥劑帶入，如深度處理過程中投加混凝劑引起的污泥。根據(jù)動(dòng)力學(xué)方程，污水處理過程中污泥產(chǎn)率為污泥自身增殖和衰減的結(jié)果。

污水處理過程中，污水中的懸浮物經(jīng)吸附沉淀轉(zhuǎn)化為污泥，《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50014—2006）中懸浮物污泥轉(zhuǎn)化率推薦數(shù)值為0.5～0.7（gMLSS/gSS）；微生物利用污水中的有機(jī)物、氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)行新陳代謝，完成自身的生長(zhǎng)增殖，表現(xiàn)為污泥濃度增加，為維持生化系統(tǒng)污泥濃度穩(wěn)定，多余的污泥作為剩余污泥排出系統(tǒng)。因此污泥產(chǎn)率與進(jìn)水水質(zhì)、運(yùn)行溫度密切相關(guān)。

3.1 進(jìn)水COD 影響

分析2018 年1 月至2019 年12 月污水廠進(jìn)水COD 濃度變化規(guī)律如圖3 和圖4 所示。

圖3 污水廠進(jìn)水COD 變化規(guī)律圖（單位：mg/L）

圖4 污水廠進(jìn)水COD 四季變化圖（單位：mg/L）

根據(jù)圖3 和圖4 可看出，各污水廠進(jìn)水COD 濃度隨季節(jié)波動(dòng)幅度較大，春季（3 月至5 月） 進(jìn)水COD 較大，其他三個(gè)季節(jié)進(jìn)水COD 相對(duì)較小。LZ 污水廠進(jìn)水COD 濃度最高，其次為CX 污水廠、YH 污水廠，TQ 污水廠進(jìn)水COD 濃度最低。污泥產(chǎn)率與進(jìn)水COD 濃度變化規(guī)律基本吻合，進(jìn)一步分析兩者之間的關(guān)系如圖5 所示，污泥產(chǎn)率與進(jìn)水COD 相關(guān)性較大，隨著進(jìn)水COD 值的增大，污泥產(chǎn)率相應(yīng)增加。污水處理過程中微生物利用進(jìn)水中的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行自我增殖，進(jìn)水中有機(jī)物濃度高，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)需要降解的有機(jī)物則越多，生化池中微生物增殖較多，排出系統(tǒng)的剩余污泥較多，LZ 污水廠進(jìn)水COD 濃度高是LZ 污水廠污泥產(chǎn)率較高原因之一。

圖5 進(jìn)水COD 與污泥產(chǎn)率關(guān)系圖（單位：t/ 萬t 水）

3.2 進(jìn)水S S 影響

分析2018 年1 月至2019 年12 月污水廠進(jìn)水SS 濃度變化規(guī)律如圖6 和圖7 所示。

圖6 污水廠進(jìn)水S S 變化規(guī)律圖（單位：mg/L）

圖7 污水廠進(jìn)水S S 四季變化圖（單位：mg/L）

根據(jù)圖6 和圖7 可看出，各污水廠進(jìn)水SS 濃度隨季節(jié)波動(dòng)幅度不大，春季（3 月至5 月）進(jìn)水SS 較其他三個(gè)季節(jié)偏大。進(jìn)水SS 濃度：YH 污水廠＞LZ污水廠＞TQ 污水廠＞CX 污水廠。我司四個(gè)污水廠進(jìn)水SS 濃度差異較大，YH 污水廠和LZ 污水廠進(jìn)水SS 濃度明顯高于TQ 污水廠和CX 污水廠。如圖8 所示，進(jìn)一步分析兩者之間的關(guān)系，可看出污泥產(chǎn)率跟進(jìn)水SS 濃度有一定相關(guān)性，進(jìn)水SS 濃度高，污泥產(chǎn)率相應(yīng)較高。

圖8 進(jìn)水S S 與污泥產(chǎn)率關(guān)系圖（單位：mg/L）

3.3 運(yùn)行水溫影響

污水處理過程中為使污泥保持較強(qiáng)的氧化吸附污染物的能力和良好的沉降性能，常將生物反應(yīng)池中的污泥控制在穩(wěn)定期末期和衰亡期初期，污泥中微生物存在細(xì)胞衰減。劉占孟等[3]通過實(shí)驗(yàn)室小試研究發(fā)現(xiàn)，活性污泥衰減系數(shù)隨水溫升高而升高，當(dāng)溫度從25℃降低至10℃時(shí)，污泥衰減系數(shù)下降34%左右。根據(jù)我司運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，生化反應(yīng)池中水溫每年6 月至11 月期間基本維持在20～30℃之間，12 月至次年5 月水溫變化范圍為12～20℃，因此6 月至11 月份生化池中污泥衰減系數(shù)大于12 月至次年5 月。污水生物處理工藝中常見細(xì)菌多為中溫適溫菌或低溫適溫菌[2]，最適溫度范圍為10～35℃，增長(zhǎng)繁殖速度隨溫度降低而減弱[3]。夏季水溫較高微生物增長(zhǎng)速度較快，而進(jìn)水中水質(zhì)指標(biāo)小于其他季節(jié)，微生物增殖受限于底物濃度且衰減系數(shù)較大，是夏季污泥產(chǎn)率較其他季節(jié)較低的原因之一。

4 結(jié) 論

（1）污水廠污泥產(chǎn)率隨季節(jié)波動(dòng)，各污水廠春季（3 月至5 月）污泥產(chǎn)率高于其他三個(gè)季節(jié)，夏季和秋季（6 月至11 月）污泥產(chǎn)率相對(duì)較低；

（2）污泥產(chǎn)率與進(jìn)水COD 有較大相關(guān)性，隨著進(jìn)水COD 值的增大，污泥產(chǎn)率相應(yīng)增加；

（3）污泥產(chǎn)率跟進(jìn)水SS 濃度有一定相關(guān)性，進(jìn)水SS 濃度高，污泥產(chǎn)率相應(yīng)較高；

（4）夏季水溫較高微生物增長(zhǎng)速度較快，而進(jìn)水中水質(zhì)指標(biāo)小于其他季節(jié)，微生物增殖受限于底物濃度且衰減系數(shù)較大，是夏季污泥產(chǎn)率較其他季節(jié)較低的原因之一。