前言

為了控制活性污泥法污水處理廠(chǎng)的絲狀污泥膨脹，近年來(lái)生物選擇器的應(yīng)用越來(lái)越多，但就設(shè)置生物選擇器的污水廠(chǎng)如何進(jìn)行參數(shù)選擇和水力設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)尚沒(méi)有明確的方法，為了更好地優(yōu)化生物的選擇器的設(shè)計(jì)，發(fā)揮其功能作用，筆者根據(jù)一些工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果，總結(jié)出以下設(shè)計(jì)方法供大家參考指正。

1生物選擇器的作用機(jī)理與分類(lèi)

1.1. 生物選擇器的定義

為了促進(jìn)快速生長(zhǎng)菌(非絲狀菌)的生長(zhǎng)，抑制慢速生長(zhǎng)菌(絲狀菌)的生長(zhǎng)而在曝氣池的入口處設(shè)置的旨在維持較高的底物濃度的一段區(qū)域。

1.2. 動(dòng)力學(xué)選擇作用

微生物生長(zhǎng)的符合Monod方程：

Chudoba[1-3]的研究結(jié)果表明，大多數(shù)的絲狀菌的KS和值比絮體形成菌低。按照Monod方程，具有較低的KS和 值的微生物當(dāng)曝氣池內(nèi)基質(zhì)濃度較低時(shí)具有較高的生長(zhǎng)速率并占優(yōu)勢(shì)，而在高基質(zhì)濃度條件下則正好相反，在選擇器中底物濃度較高，所以絮體形成菌具有較高的生長(zhǎng)速率，進(jìn)入主曝氣區(qū)后，底物濃度較低，絲狀菌生長(zhǎng)占優(yōu)勢(shì)，從而在整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)將絲狀菌和絮體形成菌保持在一個(gè)合理的比例，從而起到控制污泥膨脹的作用。

1.3. 吸收作用

在介紹吸收作用之前需澄清一個(gè)概念：吸附作用（adsorption）和吸收作用(absorption)。吸附作用是指污水和污泥接觸的初期，污水中顆粒狀和膠體狀的非溶解態(tài)的有機(jī)物被活性較強(qiáng)的污泥吸附在表面，從而使混合液中的BOD迅速下降，在胞外水解酶的作用下，吸附在污泥顆粒表面的非溶解的有機(jī)物被水解成可溶性小分子，回到混合液中，從而水中的BOD又開(kāi)始上升，即存在釋放現(xiàn)象。而吸收作用是指混合液中溶解性小分子有機(jī)物穿過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，以前人們認(rèn)為這個(gè)作用對(duì)水中的BOD的去除不會(huì)很快，但最近的研究表明，菌膠團(tuán)細(xì)菌在負(fù)荷為150mgCOD/gVSS 的情況下，最初的30min之內(nèi)，混合液中可降解的溶解性COD的去除率能達(dá)到65%以上，一般認(rèn)為由吸收作用引起的初期去除不會(huì)存在釋放現(xiàn)象。筆者的實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了這一點(diǎn)。

一般認(rèn)為絮體形成菌比絲狀菌對(duì)底物具有較高的吸收能力，在選擇器內(nèi)高底物濃度條件下，絮體形成菌吸收了較多的有機(jī)物貯存在體內(nèi)，進(jìn)入主曝氣區(qū)后利用這部分有機(jī)物繼續(xù)生長(zhǎng)，使絮體形成菌占優(yōu)勢(shì)，從而控制污泥膨脹。具體參見(jiàn)http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

1.4. 生物選擇器的分類(lèi)

根據(jù)在生物選擇器內(nèi)曝氣與否，一般將生物選擇器分為好氧、缺氧和厭氧生物選擇器。

2設(shè)計(jì)方法

生物選擇器的設(shè)計(jì)要確定以下幾個(gè)參數(shù)：選擇器的容積、污泥回流量、選擇器的布置。其設(shè)計(jì)也有幾種不同的方法，這里介紹一種較易應(yīng)用的設(shè)計(jì)方法—絮體負(fù)荷設(shè)計(jì)法。

2.1. 污泥回流量

所謂絮體負(fù)荷即在污水與回流污泥接觸的瞬間混合液中溶解性COD與污泥濃度的比值。即：

(式1)

式中：

FL—絮體負(fù)荷(mgCOD/gMLSS)；

CODi—進(jìn)水中溶解性COD濃度(mg/L)，其與污水中總COD的比值f與污水性質(zhì)有關(guān)，對(duì)一般的城市污水，建議取f=0.3，對(duì)工業(yè)廢水需作調(diào)查研究；

Xr—回流污泥濃度（gMLSS/L），對(duì)設(shè)有二沉池的系統(tǒng)取二沉池底泥濃度，對(duì)SBR工藝取最高水位和最低水位時(shí)污泥濃度的平均值；

Q、Qr—進(jìn)水、回流污泥流量(m3/h)。

根據(jù)現(xiàn)有的研究和工程實(shí)踐結(jié)果表明，當(dāng)絮體負(fù)荷為50~150mgCOD/gMLSS時(shí)較適宜絮體形成菌的生長(zhǎng)。因?yàn)樵O(shè)計(jì)參數(shù)為設(shè)計(jì)的最高水質(zhì)，所以建議設(shè)計(jì)時(shí)取上限值，這樣當(dāng)進(jìn)水COD和水量小于設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，絮體負(fù)荷仍在上述范圍內(nèi)。

據(jù)此推算得污泥回流比為：

(式2)

當(dāng)工藝要求回流比大于上值時(shí)，應(yīng)將超過(guò)部分直接回流到主曝氣區(qū)，否則選擇器將不起作用。

2.2. 選擇器容積

根據(jù)選擇器的類(lèi)別不同，選擇器的容積要求也不同，一般來(lái)講，對(duì)于好氧生物選擇器其混合液接觸時(shí)間取T＝15~30min，對(duì)缺氧和厭氧生物選擇器一般取T＝30~60min。因此其容積為：

(式3)

2.3. 選擇器的布置

選擇器一般布置在生化系統(tǒng)的前端，并需分格以保證選擇內(nèi)的絮體負(fù)荷梯度，選擇器格數(shù)太少絮體負(fù)荷不能保證，分格太多無(wú)太大意義，一般來(lái)講分格在5格時(shí)已足夠。但分格的同時(shí)也要保證一定的水平流速或豎向流速以防污泥在選擇器內(nèi)沉積，對(duì)于缺氧和厭氧選擇器尤其要注意這一點(diǎn)，必要時(shí)設(shè)置攪拌裝置。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，考慮水平流速或豎向流速v不小于25m/h即可。故選擇器截面積為：

(式4)

式中：

F—選擇器分格截面積（m2）；

v—水平或豎向流速（m/h）。

3 設(shè)計(jì)舉例

設(shè)一污水廠(chǎng)設(shè)計(jì)進(jìn)水總CODt=500mg/L，溶解性組份比例f=0.3，進(jìn)水流量1000m3/h，回流污泥濃度Xr=8gMLSS/L。采用缺氧選擇器，其停留時(shí)間取T＝60min，有效水深H＝4m。

a．回流污泥量

回流比

回流污泥流量

b．選擇器容積

則選擇器的面積為：

c．選擇器分格，設(shè)計(jì)采用豎向分格，則每格的截面積為：

共應(yīng)分格為

以上為筆者根據(jù)工程實(shí)踐和研究報(bào)導(dǎo)的結(jié)果基礎(chǔ)上整理出來(lái)的設(shè)計(jì)方法，其考慮的因素雖不如一些其它設(shè)計(jì)方法全面，但在工程設(shè)計(jì)上較易應(yīng)用且一般來(lái)講也滿(mǎn)足了設(shè)計(jì)需要，不失為一種較為簡(jiǎn)單易行的設(shè)計(jì)方法。（谷騰水網(wǎng)）