一种判定活性污泥处理能力的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于污水处理领域，涉及一种通过对活性污泥呼吸图谱的分析和污泥与原 水的曝气测定，判定污水厂活性污泥的处理能力的方法。
【背景技术】
[0002] 污水处理厂设计进厂污水的水量与水质数值按相关资料计算确定，但污水处理厂 建成后的实际情况与设计结果不同，往往有很大差异。污水厂在设计时一般采用污泥负荷 或者容积负荷来表示系统处理能力。而设计规范给定的负荷范围广，且不同工艺有不同要 求，因此污水处理厂的负荷往往要依据实际情况进行确定。然而污水处理系统的实际污泥 负荷却经常受进水水质、污泥活性、水力停留时间等因素的影响，这给污水处理厂的实际处 理能力的评估带来了困难，因此实际污水处理厂一般只有在出水超标等情况下，运行者才 会意识到系统超负荷，而一般状态下的系统处理能力及出水超标的风险却无法评估。我国 大量的中小型污水处理厂由于水质水量波动大，系统抗冲击能力弱，及时评估系统处理能 力对于工艺运行参数调整具有重要意义。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的之一在于提供一种判定活性污泥处理能力的方法，该方法利用可生 物降解污染物降解完成时间^作为一个活性污泥指标，通过测定的安全区域来判定活性污 泥处理能力的高低，运行人员及时调整运行参数，为污水处理厂的合理运行和节能降耗提 供指导性意见。
[0004] 本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
[0005] 根据本发明实施例提供的一种判定活性污泥处理能力的方法，包括下述步骤：
[0006] 1)取未经任何处理的污水厂活性污泥，测量待测污水厂活性污泥浓度MLSS;
[0007] 2)对污水厂活性污泥进行呼吸图谱测试，分别得到5个耗氧速率:现状耗氧速率 〇UR s、准内源耗氧速率0URme、内源耗氧速率0URen、加氮源后耗氧速率0UR N和总耗氧速率 〇URT，得到各搅拌阶段的比耗氧速率SOUR:
[0008] S0UR = 0UR/MLSS
[0009] 式中，OUR为各耗氧速率；
[0010] 对S0UR-t作导数曲线；
[0011] 3)取曝气池内的活性污泥％置于污水处理智慧运行工作站的好氧反应器中，再取 对应污水处理厂原水V 2置于好氧反应器内，重复进行时控曝气，再搅拌，直至溶解氧曲线出 现三个台阶停止；
[0012] 4)并按溶解氧曲线导数变化特征点得到快速可生物降解污染物降解完成时间h 和慢速可生物降解污染物降解完成时间 t2;定义实际污水厂曝气池中的降解时间折算至反 应器时间：
[0013] texp =(原水体积V2/污泥体积Vi)*曝气池水力停留时间；
[0014] 5)绘制现场污泥与原水混合后降解曲线，定义比准内源呼吸速率和比内源呼吸速 率最小值作为判定处理能力的呼吸临界点S0UR cap(min{S0URen，S0URme})，在现场污泥与原 水混合后降解曲线中将S0UR cap±25%值作两条横线，与降解曲线相交得两点A、B，并得到两 个时间点t2swl、t2sw2 ;
[0015] 6)当t2 > tex[^，活性污泥处理系统出水超标风险大；
[0016] 当t2< ^寸，活性污泥处理系统的出水判定可分为：
[0017]若tl< t2< t2sw^，则活性污泥处理系统进水负荷低，出水可安全达标；
[0018] 若t2>t2swdt，则活性污泥处理系统超负荷，出水超标风险大；
[0019] 若t2swl<t2<t2sw!^，则活性污泥处理系统进水负荷处于临界状态。
[0020] 进一步，步骤2)中呼吸图谱测试的具体过程为：取污水厂曝气池中污泥0.3L并用 自来水稀释至1.2L，测定现状耗氧速率OURs;之后将污泥样品通过搅拌15s、沉淀lOmin、去 上清液定容至0.6L，用缓冲溶液(PBS)洗泥3次，测定污泥的准内源耗氧速率0UR me;然后用自 来水将反应器内活性污泥混合液定容至1.2L，通过对污泥样品曝气2h测定其内源耗氧速率 〇UR en;再加入50g/L的氯化铵，测加氮源后耗氧速率0URN = 0URen+0URA;最后加入200g/L的无 水乙酸钠，保证基质充足，测定总耗氧速率〇UR T=0URen+0URA+0URH。
[0021] 进一步，步骤3)中，重复进行时控曝气2h，再搅拌300s。
[0022] 进一步，步骤3)中，所述三个台阶分别为:第一个台阶为快速可生物降解污染物降 解阶段，降解完成时间为tl;第二个台阶为慢速可生物降解污染物降解阶段，降解完成时间 为^，第三个台阶为可生物降解污染物耗尽，微生物进入内源代谢阶段。
[0023] 进一步，当t2>tMP时，为出水超标区，原水在实际污水长曝气池内的降解时间不 足，污染物没有完全降解完，污水已从曝气池流出，活性污泥处理系统出水超标风险大;活 性污泥处理系统的出水不会达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A标准。
[0024] 进一步，当t2< texp时，活性污泥的水力停留时间是足够的，可将活性污泥处理系 统的污染物降解完成时间分为三个区域，即安全区域[ti，t2swl]、临界区域[t2swl，t 2sw2]、超 负荷区域[t2Sw2，+°°]。
[0025]进一步，当t <t2<t2sw^，为安全区域，原水负荷相对污泥系统低，活性污泥的比 耗氧速率SOUR高，去除污染物快，处理能力足够，活性污泥处理系统处于安全状态，出水可 以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A标准。
[0026] 进一步，当t2>t2swdt，为超负荷区域，进水负荷相对活性污泥而言太大，当活性污 泥的比耗氧速率SOUR降至呼吸临界点时的比耗氧速率S0URcap时，污染物依旧没有降解完 全，此后活性污泥进入内源呼吸状态，降解污染物能力进一步下降，剩余污染物很难进一步 被降解，此时的进水负荷已超出活性污泥系统的处理能力，活性污泥处于超负荷状态，污水 处理系统运行风险大，致使出水无法达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A标 准。
[0027]进一步，当t2swl<t2<t2sw!^，为临界区域，在此区间内污泥活性降低，去除污染物 有限，进水负荷处于活性污泥处理的临界状态，致使出水有可能达标，也有可能不达标，出 水不稳定。
[0028]本发明针对传统污水处理厂依据出水是否超标判断超负荷的局限，无法对处理能 力做出正确评估的难题，从污泥自身特性和污泥与原水共同作用特征出发，将呼吸图谱与 处理能力相结合，给出污水处理系统处理能力的安全区域，为污水处理厂的合理运行和节 能降耗提供指导性意见。
[0029] 相对于现有技术，本发明的特点在于：
[0030] 1)快速有效，弥补现行方法的不足
[0031] 基于活性污泥的呼吸图谱判定活性污泥的处理能力，能够有效快速地判定活性污 泥的处理能力，弥补系统运行中处理能力难以评估的不足；
[0032] 2)检测方便
[0033]步骤简单易行，测试设备自动化，例如使用西安绿标水环境科技有限公司提供的 WBM400型污水处理智慧运行工作站，即可在无人操作的情况下自动化对待检测污泥进行检 测。
【附图说明】
[0034] 图1(a)、图1(b)为污染物降解时间区域划分图。
【具体实施方式】
[0035] 下面通过具体实施例对本发明做进一步说明。
[0036] 本发明通过将活性污泥的呼吸图谱与污泥与原水混合后曝气测试结合来判定活 性污泥的处理能力。
[0037]本发明判定污水厂活性污泥的处理能力，包括以下步骤：
[0038] 1)取未经任何处理的污水厂污泥，测量待测污水厂污泥浓度MLSS;
[0039] 2)对污水厂活性污泥进行呼吸图谱测试:取污水厂曝气池中污泥^ = 0.31^并用自 来水稀释至1.2L，测定现状耗氧速率OURs;之后将污泥样品通过搅拌15s、沉淀lOmin、去上 清液定容至0.6L，用缓冲溶液(PBS)洗泥3次，测定污泥的准内源耗氧速率0UR me;然后用自来 水将反应器内活性污泥混合液定容至1.2L，通过对污泥样品曝气2h测定其内源耗氧速率 〇UR en;再加入50g/L的氯化铵，测加氮源后耗氧速率0URN = 0URen+0URA;最后加入200g/L的无 水乙酸钠，保证基质充足，测定总耗氧速率〇UR T = 0URen+0URA+0URH。可得到5个0UR耗氧速率： 现状耗氧速率〇URs、准内源耗氧速率0UR me、内源耗氧速率0URen、加氮源后耗氧速率OURn和总 耗氧速率〇URT，和与之对应的各搅拌阶段的比耗氧速率SOUR:
[0040] S0UR = 0UR/MLSS
[0041 ] 式中，0UR为各耗氧速率；
[0042] 对S0UR-t作导数曲线；
[0043] 3)取曝气池内的活性污泥％ = 0.61^置于污水处理智慧运行工作站的好氧反应器 中，再取对应污水处理厂原水V2 = 0.6L于好氧反应器内，接着重复进行时控曝气2h，再搅拌 300s，直至溶解氧曲线出现三个台阶停止；
[0044] 第一个台阶为快速可生物降解污染物降解阶段，降解完成时间为t1;第二个台阶 为慢速可生物降解污染物降解阶段，降解完成时间为 t2，第三个台阶为可生物降解污染物 耗尽，微生物进入内源代谢阶段。
[0045] 4)至此可得到快速可生物降解污染物降解完成时间t，与慢速可生物降解污染物 降解完成时间t2;定义实际污水厂曝气池中的降解时间折算至反应器时间texp=(原水体积 V2/污泥体积Vl ) *曝气池水力停留时间；
[0046] 5)定义比准内源呼吸速率和比内源呼吸速率最小值作为判定处理能力的呼吸临 界点S0UR cap(min{S0URen，S0URme})，在现场污泥与原水混合后降解曲线中将S0UR cap± 25% 值作两条横线，与降解曲线相交得两点A、B，并得到两个时间点t2swl、t2sw2;
[0047] 6)若t2>texp时，为出水超标区，则活性污泥处理系统出水超标风险大；原水在实 际污水长曝气池内的降解时间不足，污染物没有完全降解完，污水已从曝气池流出，活性污 泥处理系统出水超标风险大;活性污泥处理系统的出水不会达到《城镇污水处理厂污染物 排放标准》中的一级A标准；
[0048]在t2< texp时，活性污泥处理系统的出水判定可分为：
[0049] (安全区域），则活性污泥处理系统进水负荷相对活性污泥低，出水 可安全达标;活性污泥的比耗氧速率SOUR高，去除污染物快，处理能力足够，活性污泥处理 系统处于安全状态，出水可以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A标准。
[0050] 若t2>t2sw2(超负荷区域），则活性污泥处理系统进水负荷相对活性污泥超负荷，活 性污泥运行风险大，出水不达标;