污水廠污泥產率隨季節變化研究

劉 銳，郁志杰，林 敏，徐 強，郭松杰，金 飛

（杭州余杭水務控股集團有限公司，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物，污泥量通常占污水處理量的1%～2%（質量），如果屬于深度處理，污泥量還會增加0.5～1 倍。污泥產率可根據經驗污泥產率和污水處理量測算，但由于進水水質變化、運行控制不同，同一污水廠的污泥產率也會因季節更迭而有所不同[1]。

1 研究范圍

該研究時間區間為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變化規律，總設計規模為19.9 萬m3/d，進水水質數據見表1，出水皆執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級A 排放標準。

表1 進水水質數據 單位：mg·L-1

污泥產率采用式（1）進行計算。

式中：Y為污泥產率，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 污泥產率變化規律

2018 年1 月至2019 年12 月LZ、YH、CX、TQ污水廠處理水量和污泥產率數據見表2。

表2 2018 年1 月—2019 年12 月污泥產率匯總表

依據表2 可看出，污泥產率由大到小為：LZ 污水廠＞YH 污水廠＞CX 污水廠＞TQ 污水廠，LZ 污水廠污泥產率最大，TQ 污水廠污泥產率最小。各污水廠污泥產率隨時間變化如圖1 所示。

圖1 污泥產率變化圖（單位：t/ 萬t 水）

各污水廠四季污泥產率如圖2 所示。

圖2 污水廠四季污泥產率圖（單位：t/ 萬t 水）

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

3 污泥產率影響因素分析

污泥是污水有機物降解過程中的副產物，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）污水處理過程中轉化形成，如降解有機物過程中微生物增殖產生的二沉污泥；（3）污水處理過程中投加的化學藥劑帶入，如深度處理過程中投加混凝劑引起的污泥。根據動力學方程，污水處理過程中污泥產率為污泥自身增殖和衰減的結果。

污水處理過程中，污水中的懸浮物經吸附沉淀轉化為污泥，《室外排水設計規范》（GB 50014—2006）中懸浮物污泥轉化率推薦數值為0.5～0.7（gMLSS/gSS）；微生物利用污水中的有機物、氮、磷等營養物進行新陳代謝，完成自身的生長增殖，表現為污泥濃度增加，為維持生化系統污泥濃度穩定，多余的污泥作為剩余污泥排出系統。因此污泥產率與進水水質、運行溫度密切相關。

3.1 進水COD 影響

分析2018 年1 月至2019 年12 月污水廠進水COD 濃度變化規律如圖3 和圖4 所示。

圖3 污水廠進水COD 變化規律圖（單位：mg/L）

圖4 污水廠進水COD 四季變化圖（單位：mg/L）

根據圖3 和圖4 可看出，各污水廠進水COD 濃度隨季節波動幅度較大，春季（3 月至5 月） 進水COD 較大，其他三個季節進水COD 相對較小。LZ 污水廠進水COD 濃度最高，其次為CX 污水廠、YH 污水廠，TQ 污水廠進水COD 濃度最低。污泥產率與進水COD 濃度變化規律基本吻合，進一步分析兩者之間的關系如圖5 所示，污泥產率與進水COD 相關性較大，隨著進水COD 值的增大，污泥產率相應增加。污水處理過程中微生物利用進水中的有機物質進行自我增殖，進水中有機物濃度高，達到排放標準需要降解的有機物則越多，生化池中微生物增殖較多，排出系統的剩余污泥較多，LZ 污水廠進水COD 濃度高是LZ 污水廠污泥產率較高原因之一。

圖5 進水COD 與污泥產率關系圖（單位：t/ 萬t 水）

3.2 進水S S 影響

分析2018 年1 月至2019 年12 月污水廠進水SS 濃度變化規律如圖6 和圖7 所示。

圖6 污水廠進水S S 變化規律圖（單位：mg/L）

圖7 污水廠進水S S 四季變化圖（單位：mg/L）

根據圖6 和圖7 可看出，各污水廠進水SS 濃度隨季節波動幅度不大，春季（3 月至5 月）進水SS 較其他三個季節偏大。進水SS 濃度：YH 污水廠＞LZ污水廠＞TQ 污水廠＞CX 污水廠。我司四個污水廠進水SS 濃度差異較大，YH 污水廠和LZ 污水廠進水SS 濃度明顯高于TQ 污水廠和CX 污水廠。如圖8 所示，進一步分析兩者之間的關系，可看出污泥產率跟進水SS 濃度有一定相關性，進水SS 濃度高，污泥產率相應較高。

圖8 進水S S 與污泥產率關系圖（單位：mg/L）

3.3 運行水溫影響

污水處理過程中為使污泥保持較強的氧化吸附污染物的能力和良好的沉降性能，常將生物反應池中的污泥控制在穩定期末期和衰亡期初期，污泥中微生物存在細胞衰減。劉占孟等[3]通過實驗室小試研究發現，活性污泥衰減系數隨水溫升高而升高，當溫度從25℃降低至10℃時，污泥衰減系數下降34%左右。根據我司運行經驗，生化反應池中水溫每年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大于12 月至次年5 月。污水生物處理工藝中常見細菌多為中溫適溫菌或低溫適溫菌[2]，最適溫度范圍為10～35℃，增長繁殖速度隨溫度降低而減弱[3]。夏季水溫較高微生物增長速度較快，而進水中水質指標小于其他季節，微生物增殖受限于底物濃度且衰減系數較大，是夏季污泥產率較其他季節較低的原因之一。

4 結 論

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

（2）污泥產率與進水COD 有較大相關性，隨著進水COD 值的增大，污泥產率相應增加；

（3）污泥產率跟進水SS 濃度有一定相關性，進水SS 濃度高，污泥產率相應較高；

（4）夏季水溫較高微生物增長速度較快，而進水中水質指標小于其他季節，微生物增殖受限于底物濃度且衰減系數較大，是夏季污泥產率較其他季節較低的原因之一。