城鎮污水處理初沉污泥產率影響因素研究

許 洲

（上海陽晨投資股份有限公司，上海市 200080）

0 引言

在污水處理過程中，初沉池通常設置在格柵、沉砂池之后，主要去除進水中大部分可沉固體和部分有機物，沉淀物質作為初沉污泥排出[1,2]。初沉污泥在污水處理廠總污泥產量中占有一定的比例，其產生量及特性直接關系其處理途徑。一般來講，影響初沉污泥產率的主要因素為進水水質和處理系統的運行條件[3]。對于實際運行的污水處理廠，隨著進水的波動和工況的改變使污泥實際產生量與設計值存在較大差異[4]，因此準確了解初沉污泥產率特性對污水處理廠的運行管理均具有指導意義。

本文針對城鎮污水特性，研究初沉污泥產率與排泥周期、水溫、HRT、進水SS等參數之間的關系，分析影響初沉污泥產率特性的顯著因素，更好地了解城鎮污水初沉污泥產率特性。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗條件

試驗依托長期運行的污水處理裝置，初沉池采用豎流式沉淀池。試驗運行約10個月，反應器內污泥濃度維持在3.0 g/L。初沉池的排泥周期約為2～9 d，每次排泥約600 L。中試試驗運行參數見表1。

表1 初沉污泥產率研究運行參數

1.2 試驗水質

本試驗進水水質見表2。

表2 試驗進水水質

1.3 測定項目與方法

COD采用哈希快速消解儀；氨氮采用納氏試劑光度法；TN采用過硫酸鉀氧化紫外分光光度法；TP采用過硫酸鉀消解鉬酸銨分光光度法；SS和 MLSS采用 105℃干燥減重法；MLVSS采用600℃灼燒減重法[5]。

1.4 初沉污泥產率測定方法

對初沉污泥而言，污泥產率主要取決于進水SS含量及豎流式初沉池的沉淀效率。初沉污泥產率具體測定法如下：初沉池進出水取混合水樣分析測定SS濃度，取樣周期為2 h；初沉池排泥周期為2～9 d一次，測定一個排泥周期的排泥量，同時測定相應的初沉污泥濃度。初沉污泥的產率可表示為單位時間內產生的污泥量與進水量的比值。

1.5 初沉污泥產率理論計算方法

采用污泥處理實踐手冊中給出的初沉污泥產量計算方法，如式（1）所示：

按單位污水產泥量計算，則：

2 結果與討論

2.1 排泥周期對初沉污泥產率的影響

在初沉池HRT為1.0 h、排泥量為600 L/次條件下，研究了排泥周期對初沉污泥產率的影響，結果見圖1。從圖中可以看到，當排泥周期不大于4 d時，初沉池實際污泥產率變化不大，當排泥周期超過4 d時，初沉池污泥產率驟減，實際污泥產率/理論污泥產率值也急劇下降，排泥周期為5 d時的實際污泥產率是排泥周期為4 d時的近1/3。排泥周期為5 d時的實際污泥產率/理論污泥產率的值為0.26，7 d時實際污泥產率/理論污泥產率的值僅為0.11。上述情況可能是由兩種原因造成的：排泥周期延長，初沉池中污泥厭氧消化降解量增大[6]；污泥厭氧消化產生氣體，使部分污泥隨初沉池出水流失，這也是造成實際污泥產率/理論污泥產率值較小的主要原因。

圖1 不同排泥周期下的初沉污泥產率

2.2 水溫對初沉污泥產量的影響

在初沉池HRT為1.0 h、排泥量為600 L/次、排泥周期為7 d條件下，當平均水溫分別為30.2℃、25.2℃、19.5℃、16.0℃和 11.0℃時，初沉池產泥情況見圖2。從圖2中可知，隨著溫度的升高，初沉池污泥產率呈下降趨勢，實際污泥產率/理論污泥產率比值也逐漸降低。當水溫11℃時初沉池實際污泥產率/理論污泥產率比值為0.307，水溫30.2℃時，實際污泥產率/理論污泥產率比值僅為0.17，說明溫度對初沉池實際污泥產率/理論污泥產率比值有一定的影響，水溫較高，初沉池中污泥降解量越大，水溫降低，初沉池內沉積污泥厭氧消化量降低。初沉池實際污泥產率與理論污泥產率間的差值，一方面可能是由水流剪切攪動底部沉積污泥使其上浮造成，另一方面可能是由于污泥厭氧消化產生氣體，使部分污泥隨初沉池出水流失造成。

2.3 HRT對初沉污泥產量的影響

圖2 不同溫度下初沉污泥產率

在排泥周期為2 d，平均水溫25℃，排泥量為600 L/次條件下，研究HRT分別為0.83 h、1.0 h、1.2 h時對初沉污泥產量的影響，結果見圖3。從圖3中可以看到，排泥周期一定的條件下，初沉池實際污泥產率隨HRT延長而增加，初沉池實際污泥產率/理論污泥產率比值也隨之增大。當HRT為0.83 h、1 h和1.2 h時，初沉池實際污泥產率/理論污泥產率平均值分別為0.50、0.55和0.62。這說明，在排泥周期和溫度等運行參數相同的條件下，HRT越長，沉積在初沉池底部的污泥量越多，實際污泥產率越高。

圖3 HRT對初沉污泥產率的影響

2.4 進水SS對初沉污泥產量的影響

在排泥周期為2 d、初沉池HRT為1.0 h、排泥量為600 L/次條件下，研究了進水SS對初沉污泥產量的影響，結果見表3。由表3可知，其它條件相同時，初沉池實際污泥產率隨進水SS濃度的增大而增大。在排泥周期2 d、HRT為1.0 h下，進水SS濃度由159 mg/L升至201 mg/L時，初沉污泥實際產率增加了70%。

2.5 初沉污泥產量影響因素方差分析

當排泥周期為2～7 d、水溫為11℃～30.2℃、HRT為0.83～1.2 h、進水SS為159～201 mg/L時，對影響初沉污泥實際產率/理論產率值的影響因素進行方差分析，結果見表4。可以看到，在試驗范圍內，排泥周期因素的方差值遠高于水溫等其它因素，說明排泥周期對實際產率/理論產率值影響最大，不同排泥周期下初沉污泥實際產率與理論計算值相差較大。實際運行過程中應重視排泥周期對初沉污泥產率帶來的影響。

表3 不同進水SS下初沉污泥產率

表4 影響初沉污泥實際產率/理論產率因素的方差分析

3 結論

通過研究初沉池不同排泥周期、水溫、HRT、進水SS等工況下初沉污泥產率特性，得到以下結論：

（1）初沉污泥實際產率隨排泥周期的延長呈遞減的趨勢。當排泥周期超過4 d時，初沉池污泥產率驟減，實際產率/理論產率比值也急劇下降。

（2）水溫對初沉污泥產率有一定影響，隨著水溫升高，初沉污泥實際產率下降，初沉污泥實際產率/理論產率比值亦逐漸降低。

（3）初沉污泥實際產率/理論產率比值隨HRT的增大而增大。HRT越長，沉積在初沉池底部的污泥量越多，實際污泥產率越高。

（4）初沉污泥實際產率隨進水SS濃度的增大而增大。

（5）初沉污泥實際產率相對理論計算值較低，排泥周期是影響初沉污泥實際產率與理論產率比值最顯著的因素。

[1]邵林廣.城市污水處理中初沉池的設置[J].給水排水,2001,27(9):2-5.

[2]韓劍宏,于衍真,邱立平.水工藝處理技術與設計[M].北京:化學工業出版,2007.

[3]吳華明.城市污水處理廠污泥產率的探討[J].中國市政工程,1998(4):40-42.

[4]吳 帆,程曉如.城市污水處理廠污泥量計算方法[J].武漢大學學報 (工學版),2009,42(2):244-247.

[5]國家環境保護總局.水和廢水監測分析方法(第4版)[M].北京:中國環境科學出版社,2002.

[6]任健,李軍,王洪臣.SRT對初沉污泥水解酸化影響的試驗研究[J].中國給水排水,2009,25(5):15-19.