污水調(diào)勻整合處理模式研究

呂寧 曾浩

(廣東中節(jié)能環(huán)保有限公司廣東東莞 523040)

污水調(diào)勻整合處理模式研究

呂寧 曾浩

(廣東中節(jié)能環(huán)保有限公司廣東東莞 523040)

污水處理廠調(diào)勻池的設(shè)計及操作管理問題雖是老生常談，但實際使用上，卻往往容易被忽視，因而影響污水廠處理功能的整體表現(xiàn)。本文在探討污水處理中調(diào)勻池的使用的基礎(chǔ)上，綜合四種調(diào)勻處理方式，提出了污水調(diào)勻整合模式，并進(jìn)行相應(yīng)的實驗驗證，以求為更好的處理污水提供必要的借鑒與參考。

污水；調(diào)勻；整合；處理模式

1 污水處理中調(diào)勻池的使用

由于廢水處理單元的設(shè)計基準(zhǔn)通常時假定廢水水質(zhì)、水量為穩(wěn)定狀態(tài)，忽略進(jìn)流廢水短暫變異及波動，但實際上，污水處理廠的污水水質(zhì)與水量變化相當(dāng)大且其變化時有不同，受假日、季節(jié)性、生產(chǎn)周期及每日產(chǎn)量多少等因素影響，使廢水性質(zhì)產(chǎn)生顯著差異，各處理單元的功能表現(xiàn)也隨的而異。為減緩進(jìn)流廢水水質(zhì)、水量的變動，提供后續(xù)處理單元最佳的操作條件，設(shè)置調(diào)勻池是一種很好的選擇。曝氣式調(diào)勻池有助于去除廢水中的有機(jī)物、中和pH值、可確保穩(wěn)定的水力負(fù)荷至后續(xù)的處理單元并提升后續(xù)處理單元的效率。調(diào)勻池的作用是提供濃度高低不同及水量大小不同的廢水相互混合的空間及足夠的水力停留時間，將廢水濃度及流量的變化均勻化，混合后能產(chǎn)生較平穩(wěn)的出流水。對于活性污泥法的調(diào)勻池，不管是于晴天操作的主線式（in-line type）或于雨天操作的側(cè)線式（side-line type）調(diào)勻池，只要設(shè)計及操作得當(dāng)，均有助于出流水品質(zhì)的提升。因此，調(diào)勻池只要設(shè)計及操作得當(dāng)，對于廢水水質(zhì)水量確有調(diào)勻的作用。

然而，以目前我國而言，絕大部分綜合性工業(yè)區(qū)均設(shè)有聯(lián)合污水處理廠，工業(yè)區(qū)內(nèi)的工廠需先將其廢水初步處理達(dá)污水下水道的納管標(biāo)準(zhǔn)后始準(zhǔn)排入下水道中，工業(yè)區(qū)管理單位并依據(jù)其排入污染物的總量予以收費。但由于諸多因素，工廠排出的出流水質(zhì)不見得均達(dá)其納管標(biāo)準(zhǔn)，又由于綜合性工業(yè)區(qū)的工業(yè)類別多，以及季節(jié)性及產(chǎn)量變化等因素，使得聯(lián)合污水廠進(jìn)流水的水質(zhì)及水量變異程度大，且受限于土地空間不足，時有發(fā)現(xiàn)調(diào)勻池的進(jìn)流水超過設(shè)計進(jìn)流限值及其出流水超過其后續(xù)單元的設(shè)計進(jìn)流限值，甚至使污水廠的放流水超過放流水標(biāo)準(zhǔn)等現(xiàn)象，因此如何有效操作管理調(diào)勻池，使能獲致一水質(zhì)更均勻且水量更平穩(wěn)的出流水，以維持其后續(xù)處理單元的功能，成為了綜合性工業(yè)區(qū)聯(lián)合污水處理廠當(dāng)前很重要的課題。

目前常用的調(diào)勻池設(shè)計模式計有累積曲線法（Mass Diagram method）、Novotny andEnglande 法、Quano、矩形波法等，且各模式運算方法不同、考量的參數(shù)不同，使得計算過程復(fù)雜且耗時。因此本研究嘗試將上述四種調(diào)勻池的設(shè)計操作模式整合成一個程序，以簡化及效率化調(diào)勻池的設(shè)計與操作工作。

2 污水調(diào)勻整合模式分析

本研究以MATLAB程序整合設(shè)計調(diào)勻池模式，主程序執(zhí)行時“MENU”指令使各模式的選取以畫面呈現(xiàn)，以供設(shè)計者點選。各模式被點選執(zhí)行后的主要結(jié)果說明如下。一是累積曲線法。進(jìn)流量的累積曲線及平均出流水量的累積直線將呈現(xiàn)于MATLAB的視窗中。進(jìn)流量累積曲線的最低切點或最高切點（切線的斜率等于平均出流水量累積直線的斜率）與平均出流水量累積直線的最大距離，對應(yīng)縱軸即為調(diào)勻池需求的體積，該體積設(shè)計值也直接輸出于MATLAB的視窗中。依據(jù)每月四天（9、20、21及22日）的進(jìn)流量條件，以累積曲線法設(shè)計的調(diào)勻池所需體積分別為744、337、404及117m3。二是矩形波模式。矩形波模式是一種考慮進(jìn)流水量變動的設(shè)計方法。為方便比較，假設(shè)調(diào)勻池HRT與Novotny and Englande模式者同為11.3小時，則月度四天的調(diào)勻池體積設(shè)計值依矩形波模式計算結(jié)果分別為1100、560、416及211m3。三是Novotny and Englande模式。根據(jù)連續(xù)四天水質(zhì)監(jiān)測資料分析結(jié)果：調(diào)勻池進(jìn)流水標(biāo)準(zhǔn)偏差值si為211.9 mg/L；調(diào)勻池進(jìn)流水質(zhì)變異數(shù)為44882mg2/L2；調(diào)勻池出流水質(zhì)變異數(shù)為1989mg2/L2；調(diào)勻池出流水標(biāo)準(zhǔn)偏差值為44.6 mg/L的水質(zhì)變異。假設(shè)調(diào)勻池最大的出流水COD濃度500mg/L及累積標(biāo)準(zhǔn)常態(tài)值Y=1.65（95%的信度）的條件下，經(jīng)由Novotny and Englande模式演算結(jié)果：調(diào)勻池所需的水力停留時間為11.3 hr，體積為1996m3。

3 小結(jié)

本研究順利地將常用的四種調(diào)勻池模式整合設(shè)計成一個主程序，可直接由程序的指令視窗點選設(shè)計的模式、輸入及輸出演算結(jié)果，可提升調(diào)勻池設(shè)計及操作管理的效率。針對某工業(yè)區(qū)聯(lián)合污水廠2010年及2011年兩年的調(diào)勻池進(jìn)出流水的水質(zhì)及水量資料，并進(jìn)行為期4天，連續(xù)24小時的現(xiàn)場采樣分析、記錄，依MATLAB整合模式的演算結(jié)果及驗證發(fā)現(xiàn)：單純以水量變化為設(shè)計參數(shù)所得的調(diào)勻池體積，比同時考量水質(zhì)及水量所得者為小；隨著調(diào)勻池初始余留體積（V0）設(shè)計值的增加，出流水質(zhì)的變化幅度越小，當(dāng)V0值大于3Qe后CODe的調(diào)勻效果增加有限，V0=3Qe可視為Quano模式設(shè)計的較佳值；Novotny and Englande模式運算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其調(diào)勻池體積設(shè)計值偏高；比較各不同調(diào)勻池的設(shè)計模式發(fā)現(xiàn)Quano及Novotny and Englande模式在調(diào)勻池體積需求設(shè)計上具優(yōu)越性。選擇Quano模式為例說明其在操作管理上的應(yīng)用：由（初始）余留低水位與調(diào)勻池最大出流濃度CODemax減少的比例關(guān)系，方便獲知兩者于操作上的對應(yīng)的變動范圍。以2011年的資料分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，于初始余留低水位于1.5m～3.0m的彈性操作范圍內(nèi)，CODemax可減少約3%～11%。

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