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① 无法满足定比回流的要求
A/O工艺对回流污泥的控制要求是实现定比回流,即无论进水量有多大,回流污泥量与进水量的比应基本为一定值。而目前,我国北方地区很少有哪个污水厂的进水量能实现每时每刻进水量固定,这就要求回流污泥量须能在很大范围内变化。但若回流污泥井的最高标高低于二沉池出水标高则定比回流就很难实现。
由图3可知,为保持回流污泥井适宜的污泥量,回流污泥与剩余污泥量之和应与二沉池刮泥桥的排泥量相等。对于采用定速污泥泵和通过虹吸排泥的二沉池来说,实现此动态平衡是非常困难的,且一旦实现就不要再去改变。因此,当进水流量波动较大时定比回流根本无从谈起,所能实现的只能是定量回流,此时工艺运行的功效便很难保障。
② 电动阀带来的问题
尽管电动阀具有无水锤冲击、水头损失较小等优点,但如果回流泵后采用电动阀,那么它会给污水厂的运行带来安全隐患。由图3可看出,采用方案1的回流系统一旦停电则回流泵停止运行,但此时的电动阀是开启的,因而导致从A/O池入口到回流污泥井之间的管路处于连通状态。由于A/O池的液位高于二沉池(更远高于回流污泥井),所以A/O池内的水便会以极大的流速迅速倒灌至回流污泥井(辽南地区某采用该方案的污水处理厂发生倒灌时,水流将回流污泥井由全空到灌满的时间<1min),并从污泥井的上盖喷涌而出造成生产事故。由于电动阀失去了驱动力,因此需人工手动才能将其关闭。
在方案2中,回流污泥井的最大标高高于二沉池的最大液位标高(回流污泥井的最高液位不会高于二沉池的最高液位),这时只要将二沉池刮泥桥的最大虹吸量调整至远大于回流污泥泵及剩余污泥泵的最大排出量之和,回流污泥泵便可任意按进水量的变化进行回流量调节,其原理是:当虹吸开始后回流污泥井的液位便会迅速上升,当其接近于二沉池的溢流液位时,由静压槽经虹吸筒流进汇泥槽的流量便会发生急剧变化——该值立刻由最大虹吸量降低为回流量与剩余量之和。如回流污泥泵和剩余污泥泵全停下来,则二沉池刮泥桥的出泥量降低至零,而只要泵一运行,由于回流污泥井与二沉池之间出现了液位差,虹吸过程便又会重新开始。这样,只要回流污泥泵在调速装置的控制下,定比回流便可完全实现。
另外,由于将回流泵后的电动阀改成了逆止阀,故无论是停泵还是停电都不用担心A/O池内污水倒灌的问题,同时也简化了控制过程。
3 污泥系统
有关污泥系统,笔者列举出了如图5所示的常规设计方案(以下简称方案1),以及如图6所示的带预脱水(或者是采用“常规脱水机+预脱水机”的构成方式)的系统设计方案(简称方案2)。
按目前的施工方式及设备的价格情况,对于处理规模为10×104m3/d的污水厂,如果方案2所用的带预脱水的脱水机是进口的,则两种方案的造价基本相同。如采用国产的脱水机或带预脱水的脱水机,则方案2的工程造价可大幅下降。表1为两种方案的对比。
表1 两种方案的对比
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项 目 |
方案1 |
方案2 |
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仪表、设备 |
较少 |
较多 |
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土建工程量 |
较大 |
较小 |
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对自动控制要求 |
较低 |
较高 |
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操作的复杂性 |
简单 |
复杂 |
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除磷效果 |
不好 |
好 |
从表1以及图5、6可看出,污水厂的规模越小、流程越简单,则采用方案1越合适。随着污水厂规模的扩大,或将来设备造价越来越低及土地费用越来越高,方案2将会越来越显示出其生命力。
实际上对于以上两个系统而言,关键是除磷效果的差异。当活性污泥在重力浓缩池中停留时间较长时,磷又全部释放出来并随上清液被送回格栅间。再者,活性污泥因失去活性而发黑并伴随着恶臭,给脱水操作带来种种不便。
随着自动控制系统价格的逐渐降低所带来的在工业控制领域内的普及,污泥处理系统必将日臻完善。在未来的污泥处理系统中,甚至有可能连剩余污泥泵也取消了而由脱水机的进泥泵来代替。生污泥泵由变频器控制其转速,由管道上的DS仪对生污泥含量进行监测,并由PLC进行PID调节,使得生污泥的DS值保持在用户设定值附近。生污泥与活性污泥经管道混合器进行混合,再按比例投加PAM后送至脱水机。脱水机除具有目前各种先进的性能外,絮凝状态、出泥含水率等重要工艺参数的闭环控制过程的实现也并不遥远,到那时脱水系统的全过程无人值守运行就可以实现了。
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