【干貨】詳解污泥沉降比！
廢水處理的重要環(huán)節(jié)，首先是廢水中有機(jī)物在曝氣池中微生物的作用下合成菌膠團(tuán)的過(guò)程,其次是菌體有機(jī)物的絮凝、沉淀和分離過(guò)程；研究證明，影響污水處理質(zhì)量的主要因素：首先是曝氣池中由菌體有機(jī)物形成的活性污泥濃度（MLSS）的大小；其次是活性污泥凝聚、沉淀性能的好壞。一方面，可以直接了解污泥凝聚、沉淀性能的好壞；另一方面，污泥沉降比值在一定程度上也是污泥濃度大小的定量反映；因此，污泥沉降比是用以指導(dǎo)工藝運(yùn)行的重要參數(shù)。
1、觀察沉降比在實(shí)際生產(chǎn)中的指導(dǎo)作用
在以活性污泥法處理污水的處理廠(chǎng)，影響廢水處理工藝運(yùn)行效果的因素很多,在缺乏經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持情況下，運(yùn)行管理人員均以沉降比作為指導(dǎo)運(yùn)行的主要工藝參數(shù)，根據(jù)沉降比來(lái)判斷曝氣池工藝運(yùn)行情況，為工藝調(diào)整提供科學(xué)依據(jù)，從而控制廢水處理效果。這不僅是因?yàn)樗哂胁僮骱?jiǎn)單、歷時(shí)短的特點(diǎn)；
其次，運(yùn)行管理人員、工藝工程師可以通過(guò)測(cè)量污泥沉降比隨時(shí)觀察活性污泥的絮凝、沉淀過(guò)程，肉眼觀察可以直觀地反映出系統(tǒng)的運(yùn)行情況，了解活性污泥特性，如污泥膨脹，污泥解體，污泥脫氮，污泥腐敗等問(wèn)題都能很直接地反映出來(lái)。還可以通過(guò)沉降比進(jìn)行鏡檢觀察生物相，可以反映系統(tǒng)的工藝運(yùn)行情況，當(dāng)污泥中含有一定量的絲狀菌是正常的，但數(shù)量過(guò)多說(shuō)明污泥膨脹，但水中出現(xiàn)一些游離細(xì)菌，說(shuō)明水質(zhì)處理得很好，當(dāng)出現(xiàn)大量游離細(xì)菌時(shí)說(shuō)明沉淀性能惡化，水中的鐘蟲(chóng)是反映工藝狀況的指示性生物，如果鐘蟲(chóng)活躍說(shuō)明水質(zhì)處理好；在環(huán)境惡劣時(shí)原生動(dòng)物活力減弱，鐘蟲(chóng)口緣纖毛擺動(dòng)停止，伸縮泡停止收縮，還會(huì)脫去尾柄，重提變成圓柱體，越來(lái)越長(zhǎng)，終至死亡。當(dāng)鐘蟲(chóng)出現(xiàn)大氣泡時(shí)，說(shuō)明水中缺氧；當(dāng)負(fù)荷高同時(shí)水中缺氧時(shí)會(huì)出現(xiàn)屋滴蟲(chóng)，腎形蟲(chóng)，草履蟲(chóng)，豆形蟲(chóng)；當(dāng)曝氣過(guò)度時(shí)出現(xiàn)變形蟲(chóng)。
運(yùn)行管理和操作人員可以通過(guò)活性污泥沉降過(guò)程發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，從污泥沉降比大小的突變、活性污泥顏色及靜置后上浮情況，了解污泥性質(zhì)及曝氣供氧情況，沉降比還可以很直觀地反映污泥濃度，然后可以間接地反映出負(fù)荷，對(duì)于調(diào)整負(fù)荷，控制F值，M值有一定的意義。另一方面，運(yùn)行管理人員可以通過(guò)觀察污泥沉降比來(lái)確定剩余污泥的排放量，從而控制曝氣池中污泥濃度的大小，使曝氣池污泥負(fù)荷處于沉降區(qū)，確保出水水質(zhì)。
2、沉降比與污泥指數(shù)（SVI）的關(guān)系
污泥沉降比（SV％）是指曝氣池混合液在100ml量筒中，靜置、沉淀30min后，沉淀污泥與混合液之體積比（％）。
沉淀后的污泥的體積反應(yīng)的是廢水中所占的體積，蓄凝體的沉降屬于集團(tuán)沉淀，其中的污泥并沒(méi)有壓縮，其中空隙水未被加壓出去，因?yàn)榇藭r(shí)的污泥是具有活性的，仍處于流化狀態(tài)，其中含水率幾乎沒(méi)有減少，與有機(jī)物處于完全混合時(shí)含水率一樣都在99%左右，而其中的1% 就是污泥的干重，所以污泥處于正常狀態(tài)適其水量與干重的比值為99/1，也就是說(shuō)污泥重量與污泥干重之比為100/1的關(guān)系，此時(shí)污泥的密度與水的密度一致，污泥濃度即是100ml時(shí)的重量，SV%×V容積×ρ水×10/ SV%×V容積×ρ污泥×1%（含水率）=SVI，可以看出污泥指數(shù)就是含水率的倒數(shù)，當(dāng)1%的含水率時(shí)，SVI=100，含水率為0.80%時(shí)為SVI=125，說(shuō)明已發(fā)生污泥膨脹了；當(dāng)1.25%的含水率時(shí)，SVI=80 ，說(shuō)明廢水中無(wú)機(jī)顆粒過(guò)多或未被降解的多，沉速過(guò)快，污泥活性不好。
在我廠(chǎng)運(yùn)行中，當(dāng)SVI值在80-120之間，此時(shí)污泥呈褐色、絮狀，沉淀性能良好；當(dāng)SVI值小于80時(shí)，說(shuō)明污泥泥齡過(guò)長(zhǎng)或有機(jī)物含量過(guò)低，此時(shí)污泥細(xì)碎，顏色發(fā)黑，活性不好；當(dāng)SVI值大于120時(shí)，污泥過(guò)于松散，呈淺褐色，沉淀性能較差；另外，污泥沉降比測(cè)量結(jié)束后，通過(guò)觀察量筒中污泥放置多少時(shí)間后上浮，可以判定曝氣池的供氧情況。如污泥在靜沉放置3-4小時(shí)后仍不上浮，呈褐色，證明活性污泥性狀較好，曝氣供氧充分；如靜沉2小時(shí)左右污泥上浮，呈黑色，說(shuō)明污泥厭氧，曝氣池供氧量不足。如果靜置10分鐘后剛沉下去就上浮，說(shuō)明污泥膨脹，在工藝運(yùn)行中，如果進(jìn)水量、剩余污泥排放量等運(yùn)行條件比較穩(wěn)定，污泥沉降比值不會(huì)發(fā)生突變，SVI值也比較穩(wěn)定，此時(shí)的污泥沉降比值對(duì)應(yīng)一定的活性污泥濃度。但是，當(dāng)污泥沉降比值在進(jìn)水水質(zhì)、溫度或其它運(yùn)行條件的影響下突然發(fā)生改變時(shí)，說(shuō)明活性污泥增長(zhǎng)期將處在不同階段，SVI值也必然受到影響，此時(shí)污泥沉降比值與MLSS的對(duì)應(yīng)關(guān)系也將發(fā)生改變。下面是兩個(gè)在一定條件下影響沉降比值突然發(fā)生改變的例子。
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3、污泥沉降比值是MLSS定量的直觀反映
在公式可以證明MLSS(g/L)=SV/SVI式中SVI(ml/g)為污泥指數(shù)，即評(píng)定活性污泥凝聚、沉淀性能的指標(biāo)。在穩(wěn)定的廢水處理工藝中，由于SVI值在一段時(shí)間內(nèi)基本保持在某一穩(wěn)定區(qū)間，因此，通常情況下，在SVI值比較穩(wěn)定的情況下，污泥沉降比值與污泥濃度存在著一定的線(xiàn)性或?qū)?shù)關(guān)系。即污泥沉降比值能夠反映曝氣池中混合液的濃度，它與污泥濃度成正比例關(guān)系。為生產(chǎn)實(shí)踐需要，忽略中間計(jì)算過(guò)程，正常時(shí)沉降比與污泥濃度比大致簡(jiǎn)化為1/10。即當(dāng)SV%為30%時(shí)，污泥濃度約為3mg/l，當(dāng)SV%為40%時(shí)，污泥濃度約為4mg/l，這是在正常污泥指數(shù)80—100之間，當(dāng)異常時(shí)膨脹時(shí)SV%高而污泥濃度低比率在1.5—2.0/10，說(shuō)明含水率高。比率在1.5—2.0/10的范圍。此時(shí)通過(guò)它就可以反映出污泥濃度比率。這對(duì)于及時(shí)反映污泥濃度不用化驗(yàn)測(cè)得來(lái)的直接而迅速。通過(guò)對(duì)多年的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，得出在SVI為不同值時(shí)污泥沉降比與污泥濃度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如圖1、圖2、圖3：
以上三圖及對(duì)應(yīng)關(guān)系式表明：當(dāng)SVI＜120時(shí)，污泥沉降比與MLSS呈線(xiàn)性關(guān)系，其中，當(dāng)SVI＜80時(shí)，MLSS值隨污泥沉降比變化的斜率比80＜SVI＜120時(shí)的大，當(dāng)SVI>120時(shí)，污泥沉降比與MLSS呈對(duì)數(shù)關(guān)系。這說(shuō)明：當(dāng)SVI值比較穩(wěn)定的情況下，污泥濃度與污泥沉降比之間存在著穩(wěn)定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。隨著SVI值的階段性增大，污泥濃度隨污泥沉降比變化的幅度越來(lái)越小。
4、 污泥沉降比與季節(jié)氣溫的關(guān)系
溫度在一定程度上影響污泥沉降比與污泥濃度的關(guān)系，即污泥指數(shù)的大小。
污泥沉降比與污泥濃度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，主要因SVI值的改變而發(fā)生變化，SVI值大小的改變，除受生物增長(zhǎng)期和一些偶然因素影響外，溫度是影響SVI值大小的主要因素。下圖為一年四季中不同月份下所對(duì)應(yīng)的SVI值情況。
此圖表明，在一年四季中，SVI值隨著季節(jié)的不同變化較大，一般情況下，在換季季節(jié)，SVI值會(huì)突然增大，后來(lái)，隨著對(duì)季節(jié)溫度的適應(yīng)，SVI值又逐漸減小，直到下一個(gè)季節(jié)的轉(zhuǎn)換，SVI值又出現(xiàn)另一個(gè)最高值。由圖4可以看出，SVI在1月、5月、9月出現(xiàn)較高值，在2月、8月、12月出現(xiàn)較低值，總體來(lái)講，春季SVI值相對(duì)較高，冬季較低。當(dāng)然，因每年的季節(jié)溫度變化不會(huì)完全一樣，再加上其它因素的影響，所以每年SVI值隨季節(jié)的變化曲線(xiàn)也會(huì)有所不同，但是，因季節(jié)溫差而產(chǎn)生的對(duì)SVI值的影響將不會(huì)改變，其影響趨勢(shì)也基本相同。
5、污泥沉降比與污水處理效果的影響
不同的污泥沉降比，會(huì)導(dǎo)致不同的污水處理效果，圖5、圖6、圖7分別為BOD去除率、COD去除率、SS去除率與污泥沉降比的關(guān)系圖。
由圖可以看出，BOD去除率在沉降比大于5%且小于50%的情況下，基本都能穩(wěn)定在80%以上，當(dāng)沉降比大于50%時(shí)，BOD去除率趨于分散。COD去除率在沉降比小于15%時(shí)不太穩(wěn)定，當(dāng)沉降比值在15%和50%之間時(shí)，其去除率基本能穩(wěn)定在80%以上，當(dāng)沉降比大于50%時(shí)，COD去除率明顯出現(xiàn)不穩(wěn)定趨勢(shì)。SS去除率在沉降比小于15%時(shí)很不穩(wěn)定，當(dāng)沉降比在25%和50%之間時(shí)，基本能保持在85%以上，當(dāng)沉降比大于50%時(shí)，SS去除率也趨于分散。三圖說(shuō)明：沉降比小于15%時(shí)，曝氣池混合液濃度低，活性污泥發(fā)育不良，處于不成熟期，污泥絮凝、沉淀效果差，菌膠團(tuán)松散，活性污泥微生物不活躍，從而造成出水水質(zhì)不穩(wěn)定，甚至不能達(dá)標(biāo)；當(dāng)沉降比在15%～50%之間時(shí)，活性污泥已經(jīng)成熟，混合液濃度較高，一般都在2000～3000mg/l左右，污泥負(fù)荷處在沉降區(qū)段，污泥絮凝、沉淀性能都比較好，微生物也很活躍,出水水質(zhì)穩(wěn)定。為了減少曝氣池的鼓風(fēng)量，節(jié)約能源，我們一般將污泥沉降比控制在15%～30%之間。
綜上所述，對(duì)于以活性污泥法處理廢水的生產(chǎn)運(yùn)行管理人員來(lái)說(shuō)，不論從理論還是從實(shí)踐上看，測(cè)定污泥沉降比是用以指導(dǎo)工藝運(yùn)行的重要方法。因?yàn)樗坏僮骱?jiǎn)單、方便，而且能使運(yùn)行管理人員隨時(shí)了解曝氣池中活性污泥的濃度和泥質(zhì)情況，從而掌握和控制整個(gè)工藝的運(yùn)行參數(shù)，通過(guò)確定穩(wěn)定的污泥沉降比值，靈活的調(diào)整負(fù)荷。可以達(dá)到控制廢水處理效果，保證出水水質(zhì)的目的。
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