利用污泥沉降曲线优化沉淀池排泥控制.pdf

利用污泥沉降曲线优化沉淀池排泥控制 陈琦涛 熊 艳 徐正荣 何相之 张 磊 提要 沉淀池排泥是给水厂的一个重要环节 排泥时间和排泥量的控制直接影响出厂水质和生 产成本 通过对杭州制水二公司平流式沉淀池污泥沉降曲线的测定 沉泥的量化 找到了一种较为 直观 简单的以周期控制量为参照的排泥控制法 关键词 沉淀池 污泥沉淀 沉降曲线 行程 周期 沉泥累积量 周期控制量 杭州制水二公司 位于杭城北部祥符桥 是一家 设计规模为25万m 3 d的净水厂 供水区域为杭城 35 km 2 人口约40万 其制水基本流程见图1 图1 工艺流程 原水取自东笤溪 属 类水系 年平均浊度约 为15 N TU 最高浊度达200 N TU 最低浊度为2 3 N TU 一般稳定在10 50 N TU 净水处理后 出 厂水浊度小于015 N TU 1 沉淀池排泥情况 我公司沉淀池采用2组 110 m 2314 m 215 m 平流沉淀池 平均设计流速12 m m s 沉淀后浊 度控制在215 015 N TU 沉淀池排泥采用SXH 虹吸式吸泥行车 污泥经污水泵房外排 长期以来 采用吸泥行车沿沉淀池匀速运行排 泥 这种方法固然简单 但显然存在不科学 不合理 的现象 在整个排泥过程中 我们经常发现排泥水 的含泥率偏低且浓度不一 造成了水量 电能的浪 费 同时也增加了附近河道的负担 本次研究的目的就是为了找到一种合理的排泥 控制周期 以便增加排泥浓度 减少排放量 2 沉淀池排泥控制 211 污泥沉降的不均匀性分析 当原水经配水花墙进入沉淀池后 水中颗粒随 水流向前推进 同时颗粒因为受到重力的作用向下 沉降 由于配水花墙和絮凝的不均匀性使得沉淀池 内悬浮颗粒有着不同的粒径 不同的沉降高度 不同 的沉降速度 这势必造成沉降高度小 粒径大的颗 粒在离花墙近的地方先沉降 沉降高度大 粒径小的 颗粒在离花墙远的地方沉降 产生污泥沉降的不均 匀现象 212 污泥沉降曲线的测定 沉淀池底泥厚度实际上反映了沉泥规律 因 此 我们对污泥沉降情况进行了测定 测定方法 在 长为110 m的沉淀池边每隔5 m设定一个取样点 共计23个 在同一取样点分别取不同时间的排泥水 样5个 测定水样中的含固率 计算每个取样点的平 均含固率 见表1 并根据平均含固率绘制沉降曲 线 见图 2 表1 各取样点的平均含固率 取样点 含固率 取样点含固率 取样点含固率 00148400125800116 50147450120850116 100145500119900115 150143550119950115 2001406001181000114 2501376501181050114 3001347001171100113 350130750117 注 取样点数值为取样点至沉淀池前端的距离 m 图2 污泥沉降曲线 213 行车行程的确定 从污泥沉降曲线我们可以清楚地看到 沉淀池 给水排水 Vol127 No112 200129 底部积泥从沉淀池前端至末端呈逐步减少走势 特 别是沉淀池前端1 3部分的积泥量远远大于后端 据此分析 我们决定吸泥行车的吸泥行程采用 1 3 1 L运行方式 即第一次吸泥行程为前端1 3部 分 第二次吸泥行程为全程 214 排泥周期的确定 鉴于我公司水源和工艺的特点 行车排泥频率 不高 排泥周期较长 选择一个合适的周期显得非常 重要 那么周期如何确定呢 在此 我们首先提出 一个沉淀累积量和周期控制量概念 分别表示为 时间 原水浊度 流量 和 时间 原水浊度 流量 86 400 10 3 500 沉淀累积量 时间 原水浊度 流量 表示进水流 量与原水浊度的乘积和时间的关系 我们用积分表 示为 W N1 Q1 t1 N2 Q2 t2 Ni Qi ti N Q dt 周期控制量 时间 原水浊度 流量 86 400 10 3 500 表示一个运行周期中 进水流量与原水 浊度的乘积和时间的关系 我们用积分表示为 K N1 Q1 t1 8164 105 q N 2 Q2 t2 8164 105 q Ni Qi ti 8164 105 q T 0 N Q 8164 105 q dt 式中W 沉淀累积量 K 周期控制量 dt 电脑程序读取数据的间隔时间 我公司 以s为时间段 N 原水浊度 N TU Q 流量 m 3 h q 每台进水泵的小时流量 T 周期时间 86 400 10 3500是换算系数 其中86 400是把 时间换算成天 3 500是我公司每台水泵的小时流 量 10是将10 N TU浊度作为1个单位计算 目的 是将周期控制量值变小 便于量化直观分析 我们通过试验确定了周期控制量值 试验方法 为 在沉淀池的不同部位均匀地设定6个取样点 分 别用量筒提取不同周期控制量值下的排泥水样 1 000 mL 将水样沉降24 h 通过观察泥柱体积来 判定行车吸泥的效果 如果发现沉泥体积并非随着 周期控制量值的增大而增大时 我们就可以认为此 时沉淀池的底泥已经达到一定的厚度 排泥浓度已 经无法增加 此时的周期控制量值应为最佳排泥启 动量 试验结果见表2 表2 沉泥体积与周期控制量值关系 取样点 不同周期控制量值的沉泥体积 5811141720232629 1650790925930933929928935933 2620765930927933935927933931 3210330440530780931935929930 4195278418500748917933935933 5179246387495716908924939936 6153213354487695887928937939 注 沉泥体积单位为mL 通过污泥沉降高度的对比分析 同时考虑行车 运行的可操作性 我们最后确定排泥周期设定为 当 周期控制量值达11时 行车排泥1 3行程 当周期 控制量值达20时 行车排泥全程 虽然该排泥方法存在沉淀池局部区域排泥浓度 不足的情况 但为了整个操作的可控性和管理方便 我们对局部区域不作专门的设计 215 自控系统 依据前面的理论基础 结合我公司原有的自控 系统 我们对沉淀池排泥进行了自控改造 自控系统 示意见图3 图3 自控系统示意 以我公司为例 如进水和原水浊度均稳定 进水泵2台 进水浊 度20 N TU 则 K T 0 N Q 8164 105 q dt T 0 20 7 000 8164 105 3 500 dt 则当T 2175 d K 11时 行车执行排泥1 3 30 给水排水 Vol127 No112 2001 行程指令 当T 5 d K 20时 自控程序将K值 重新设置为0 并发出行车排泥全程指令 3 结语 采用新的排泥方式后 污泥排放的浓度增加 排 泥时间得到了科学的控制 排放量下降 带来的经济 效益较为明显 仅电耗一项就可节省2 kW h 1 000 m3 水 全年电耗节约支出约为9万元左右 节约生产用 水量20万m 3 a 节约自用水成本约为12万元 a 环 境效益更为可观 制水工艺是一个相对复杂的过程 每个制水厂 有着不同的处理工艺 不同的水源特点 只有通过不 断的摸索 才能找到合适的排泥方式 但总体上讲 利 用 沉 泥 曲 线 和沉 泥 累积量基本可以实现排泥自动控 制 如果考虑变频电动机的配制 那排 泥 将更加优 化 作者通讯处 310011杭州莫干山路祥符桥北杭州制水二公司 电话 0571 88171249 3007 88174298 E2mai l xuzr 收稿日期 2001 3 21 一体化氧化沟处理城市污水试验研究 3 王秀蘅 刘俊新 彭建凤 提要 采用一体化氧化沟技术处理城市污水 在试验运行期间 考察了冲击负荷 温度和污泥 龄等因素对试验系统稳定运行的影响 试验结果表明 污泥负荷的确定应根据温度和脱氮要求 水 温在15 以上时 可获得较好的处理效果 污泥龄 c 40 d时 污泥可达到好氧稳定 关键词 一体化氧化沟 城市污水 脱氮 氧化沟技术具有构筑物简单和运行管理方便等 优点 在污水处理工程中被广泛采用 美国EPA对 不同类型生物处理法的运行情况的调查结果表明 不同工艺出水BOD小于20 mg L的时间占总运行 时间的百分数分别是 氧化沟90 鼓风曝气70 生物滤池60 1 由此可见 氧化沟的处理效果比 其它生物处理方法稳定 氧化沟的特点是低负荷运 行 因此有机物可以被有效去除 而且可对氨氮完成 硝化 但传统的氧化沟中由于溶解氧浓度较高而没 有反硝化发生 总氮 TN 去除率通常在30 40 实际上 氧化沟的循环运行方式非常适合于 脱氮 它不需要为反硝化而增设回流系统 通过调节 曝气量使氧化沟内形成缺氧区和好氧区 可使脱氮 效果明显提高 总氮去除率大于90 2 因此 其 基建和运行费用均低于其它生物脱氮工艺 3 本研究采用新型斜板沉淀池一体化氧化沟处理 城市污水 工艺简单 操作简便 不需设污泥回流系 统 曝气转刷是唯一的机械设备 设备利用率 3 哈尔滨市建委资助研究项目 100 由于污泥龄长 污泥呈高度矿化状态 排出 的剩余污泥较稳定 不需要消化 经浓缩后可直接脱 水 研究中对该氧化沟的处理效果以及主要影响因 素进行了考察 1 试验条件与方法 本研究为实验室小型试验 试验装置见图1 氧化沟全长116 m 有效水深013 m 有效容积41 L 污 水首先由高位水箱经转子流量计流入氧化沟中 迅 速与沟内的原有混合液混合 经多次循环后 与进水 等量的混合液在沉淀池内固液分离 经出水堰排出 由于试验模型较小 没有适当规格的曝气转刷可以 安装 所以在氧化沟的一端转弯处设1台搅拌机 以 图1 试验装置流程示意 给水排水 Vol127 No112 200131 WATER WASTEWATER ENGINEERINGVol127 No112 December2001 ABSTRACTS The 2nd and 3rd Phases of Construction of the Ninth Water works in BeijingZhong Liangjie et al 1 Abstract New t r eat ments t r uct ur eswer eadopt edf ort hes ec ondandt hi r dphas esc ons t r uct i onoft heNi nt h W at er2 wor ksi nBei j i ng i ncl udi ng r api d mechani calmi xer c or r ugat ed s heetpl ugf l ow hydr aul i cf l occul at i onchamber s edi men2 t at i on t ank wi t h l at er alc or r ugat edpl at esand homogene ousc oalf i l t er swhi ch ar el ai douti n gr oup c ompact l y Al s o new devi ceswer eadopt ed s uchasmul t i2noz z l ef l ow c ont r olval ve hi gh2s peedaxi almechani calagi t at orandvol t agefr equency c onver t erof ca paci t y 2 250 kW The t r ai loper at i on s hows t hat t hes e new t echnol ogi es and equi pment s ar e hi gh e f f i ci ent s a f et y and ener gy2s avi ng and s omeoft hem ar eadvanced wor l dwi deandf i r s tt i me us ed i n t hi sc ount r y A Topological2Based Method for Determination of Source2S erving Districtsand Drawing Pressure2Coutour in Multi2Source NetworksLi Liwu et al 5 Abstract A t opol ogi cal2bas ed met hod wasdevel opedf ordet er mi nat i onofs our ce2s er vi ng di s t r i ct sand dr awi ngpr es2 s ur e2c ont ouri n mul t i2s our ce net wor ks A mat r i x des cr i bi ng t opol ogi calr el at i ons hi p bet weenl i nesandj oi nsi n t he mul t i2 s our ce net wor kswass etup f ort hec omput er2ai ded anal ys i s Gr aph di s pl ayofs our ce2s er vi ng di s t r i ct s di vi di ngl i nesand pr es s ur e2c ont ourwasper f or med us i ng VBA bas edon Aut oCAD2000 VT VD ProcessFeng Shenghua et al 14 Abstract A pat entt echnol ogyi sdes cr i bedi ncl udi ngwas t ewat ert r eat mentpr oces sV T and s l udget r eat ments ys t em VD devel oped by Nor man Cor por at i oni n Canada Thewas t ewat erand s l udgear et r eat ed byaer obi cbi ol ogi calpr oces si n s uperdee p ver t i calr eact ori ns t al l ed under gr ound Thet hr ee s e par at i ngz onesi n s ha ftaer at i on t ank have been c ombi ned i nt o oneofs mal l ervol umeand meanwhi l et heoxygenavai l abi l i t yi ncr eas ed Bot h t hei nves t mentandoper at i ngexpens es ar e r educed Experimental Research on Flow Pattern of Integrated Oxidation Ditch Solely Driven by Submersed FlowDriver Li Weimin et al 19 Abstract Thef l ow vel oci t y i n t he mai n c or r i dorof a i nt egr at ed oxi dat i on di t ch s ol el y dr i ven by s ubmer s ed f l ow dr i ver SFD wasexami ned I ti sa ppr oved t hatt he vel oci t y di s t r i but i on i n t he di t ch i n t hi scas e i sevi dent l y c ompl e2 ment ar y t o t he di s t r i but i on i n t hecas ewhen t heaer at i on br us hi sr un s ol el y W hena SFD i si ns t al l edatt heups t r eam of t he br us h s l udgeaccumul at i on caus ed byl ow vel oci t y undert he br ush att he bot t om oft he di t ch wi l lbe avoi ded The i ns t al l at i onofSFD makest 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