对2006年版_室外排水设计规范_污泥负荷概念的商榷.pdf 3页

'对2006年版
室外排水设计规范
污泥负荷概念的商榷曹
相
生(北京工业大学建筑工程学院,北京
100124)

摘要
现行
室外排水设计规范
(GB50014
2006)中采用了两个污泥负荷概念,由此引起设计人员的困惑和生物反应池体积计算的混乱。为此,对污泥负荷概念的来龙去脉进行了归纳分析,认为源自F/M的负荷概念更符合实际,建议在规范修订时统一污泥负荷的定义。关键词
室外排水设计规范
污泥负荷
曝气池
生物反应池
容积

现行的
室外排水设计规范
(GB50014
2006)的符号。其余公式也做相同处理。(以下简称
06规范
)与上一版的
室外排水设计规24QS0V97=(2)1000LSX范
(GBJ14
87,1997年版,以下简称
97规范
)相3式中V97


97规范
公式计算的曝气池容积,m。比,采用污泥负荷法计算曝气池(生物反应池)容积的对比式(1)和式(2)可以看出,二者的区别在于公式发生了明显变化。自
06规范
执行以来,由于计算时是否减去出水BOD5浓度。该公式与现有部分给水排水工程设计手册和经典教2
对负荷法的分析材上的公式不同,因此引起设计人员的困惑,并造成负荷法是目前国内广泛采用的曝气池容积计算了曝气池容积计算公式混乱应用的情况。笔者在注方法。在污水生物处理中,以微生物的食物量与微册设备工程师(给水排水)考试辅导培训中,也发现大生物量的比值来表示负荷。因此,负荷也常称作食多数设计人员对这个问题感到困惑,不知道在考试中物与微生物数量的比值,用符号F/M表示。我国给采用哪个公式正确。为此,本文对曝气池容积计算[1]水排水工程专业的经典教材将负荷定义为:在能公式进行探究,并提出自己的看法,与同行商榷。将有机物降解到预定程度的前提下,单位质量污泥1
问题描述或单位体积曝气池每天接受的有机物量,分别用污
06规范
6.6.11条规定,当以去除碳源污染物泥负荷[式(3)]和容积负荷[式(4)]表示。为主时,曝气池的容积可按照污泥负荷法计算,其计F24QS0算公式(1):=LS=(3)M1000VXV24Q(S0-Se)24QS006=(1)
L1000LV=(4)SX1000V式中V3306


06规范
公式计算的曝气池容积,m;式中LV


曝气池的容积负荷,kgBOD5/(m
d)。3Q


曝气池的设计流量,m/h;上述概念被国内大部分给水排水工程设计手[2~5][6~8]S0


曝气池进水BOD5,mg/L;册和权威书籍认可和采用,用以确定曝气Se


曝气池出水BOD5,mg/L,当去除率大池的容积。式(3)和式(4)也被美国污水处理经典教[9]于90%时可不计入;材用于曝气池设计的校核。美国土木工程协会LS


曝气池的BOD5污泥负荷,kgBOD5/(ASCE)和水环境协会(WEF)的设计手册中也采用[10](kgMLSS
d);这一概念,并引用了文献[9]中的负荷数据。美国[11]X


曝气池内混合液悬浮固体平均浓度,权威的环境微生物教材中也采用了式(3)的概念。gMLSS/L。
06规范
中的式(1)没有采用式(3)定义的负
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6.6.2条则给出了式(2)。为了方便荷,而采用了去除负荷的概念。文献[1]在使用比较,式(2)中的变量符号采用了式(1)中相同变量Eckenfelder模型进行有污泥回流的完全混合式活给水排水
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20111
25 性污泥法的公式推导过程中给出了式(5)和式(6),数。他们认为采用经验的接受负荷法设计曝气池更[10]并分别称之为污泥去除负荷和容积去除负荷。为稳妥。查阅中美两国相关的教材和设计手册,24(S0-Se)24Q(S0-Se)在城镇污水生物处理中,除了文献[15]外,尚未见到LrS==(5)1000XT1000VX使用去除负荷计算曝气池容积的例子。式中LrS


污泥去除负荷,kgBOD5/(kgMLSS
d);另外,严格来说,使用式(1)时进出水BOD5值T


曝气池的名义水力停留时间,h。应采用可被生物去除的BOD5(降解和吸附的),而24(S0-Se)24Q(S0-Se)不是曝气池进出水的BOD5。对此
06规范
的编写LrV==(6)1000T1000V人员也认为式(1)中的Se采用出水中溶解性BOD53式中LrV


容积去除负荷,kgBOD5/(m
d)。[16]更为合理。但笔者认为,即使采用溶解性BOD5实际上,式(5)和式(6)并没有负荷的字面意义,也不尽合理。因为污水生物处理后出水中BOD5并只是表示了有机底物的比去除速率,即单位质量微非全部是剩余的、没有被处理的BOD5,而包括了微生物或单位体积微生物在单位时间内去除的有机物生物在去除进水BOD5过程中自身产生的大量量。对此,文献[12]和文献[13]将式(5)和式(6)的[17,18]SMP等物质。定义称之为氧化能力。而文献[14]认为将之称作去无论是去除负荷还是接受负荷,在
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的除能力更为合适。文献[9]则称之为底物比利用速规定下,其应用范围限于城镇污水的二级生物处理。率(specificsubstrateutilizationrate),并没有使用城镇污水BOD5一般为100~300mg/L,无论采用何负荷(loading)一词。种活性污泥法,由于受排放标准的限制,经二级生物为方便叙述,笔者沿用国内大部分文献的说法,处理后,其出水BOD5浓度一般要求低于20mg/L。将式(5)和式(6)定义的负荷称之为去除负荷,而将如果曝气池进水BOD5浓度较高,为了达到20mg/L式(3)和式(4)定义的负荷称之为接受负荷。的BOD5出水水质,曝气时间会延长,曝气池容积则本质上讲,曝气池容积是去除负荷(氧化能力、会相应加大,相应地负荷也会降低。这就是采用接去除能力、底物比利用速率)的反映。即去除负荷越受负荷法[式(2)]设计曝气池的原理。作为一种经大,所需的曝气池容积越小。从这个角度来说,显然验法,自从接受负荷法在20世纪60年代被提出以可以使用去除负荷来计算曝气池容积[式(1)]。但来,已经成功应用于全世界数万座城镇污水处理厂对于同样的有机物去除量,如果进水有机物浓度不的曝气池设计。显然,对于城镇污水的二级生物处同,则对应的去除负荷和污泥浓度不同。如将BOD5理设计,既然出水BOD5值大致相同,也没有采用污从380mg/L降低到200mg/L与将其从200mg/L泥去除负荷概念进行计算曝气池容积的必要。降低到20mg/L相比,虽然去除量相同,但所需的3
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中关于负荷法计算曝气池容积的商榷之处曝气池体积不可能相同,因为在不同底物浓度下去(1)与
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相比,
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中污泥负荷的除负荷和污泥浓度会有较大差异。Monod方程的定义发生了改变,即采用去除负荷的概念而不再采用[1]两个推论对此作了极佳的说明。接受负荷的概念,但污泥负荷的推荐值却没有改变。去除负荷(底物比利用速率)的概念是活性污泥BOD5去除率的计算如式(7)所示:法理论计算的权威人士Eckendelder、Lawrence、S0-Se
=(7)McCarty、McKinney和Ooten等在定量分析活性污S0泥法的过程中提出的。但他们最终使用了活性污泥忽略式(1)和式(2)中S0和Se定义的差异,通反应动力学参数和泥龄来计算曝气池容积,也未利过式(7)可得到式(8):用去除负荷取代接受负荷来计算曝气池容积。虽然V06=
V97(8)美国土木工程协会(ASCE)和水环境协会(WEF)的如果采用相同的设计参数,则去除率越小,依据设计手册中列出了泥龄等动力学计算公式,但却不
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和
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分别计算出的曝气池体积差[19]推荐采用。因为很难获取实际污水的这些动力学参别越大。这或许是
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给出的式(1)中说明1
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2011 的,当去除率大于90%时可不计入Se的原因。但2000.109,113,115~1172
于尔捷,张杰.给水排水工程快速设计手册2排水工程.北京:无论是正文还是条文解释,规范没有给出任何说明。中国建筑工业出版社,1996.97(2)
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中仅仅将BOD5污泥负荷的定义3
高俊发,王社平.污水处理厂工艺设计手册.北京:化学工业出更改为去除负荷,但在6.6.11条的条文解释中,容版社,2003.137积负荷的定义依然采用了接受负荷的概念。4
许泽美,唐建国,周彤,等.水工业工程设计手册


废水处理及(3)
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在曝气池计算中采用BOD5去除再用.北京:中国建筑工业出版社,2002.845
崔玉川,刘振江,张绍怡,等.城市污水厂处理设施设计计算.北负荷的概念。但在6.6.36条SBR反应池容积计算京:化学工业出版社,2004.86中,却使用了BOD5接受负荷的概念。SBR也属于6
李圭白,张杰.水质工程学.北京:中国建筑工业出版社,2005活性污泥法的一种,虽然在SBR反应池内和连续流7
张忠祥,龙腾锐,金儒霖,等.废水处理理论与设计.北京:中国建曝气池内生化反应的规律不同,但为何SBR采用接筑工业出版社,2003.307~308受负荷而不采用去除负荷,规范没有给出解释。8
周雹.活性污泥工艺简明原理及设计计算.北京:中国建筑工业出版社,2005.12~13(4)
06规范
没有给出氧化沟容积的计算公9
Metcalf&Eddy,Inc.Wastewaterengineeringtreatmentand式。在计算氧化沟容积时,设计人员不明确是采用reuse(fourthedition).北京:清华大学出版社,2003.598~去除负荷还是接受负荷。599,591(5)
06规范
没有给出生物膜法反应池的容积10
WEFmanualofpracticeNO.8&ASCEmanualsandreportson计算公式。但根据2.1.76和2.1.77的术语解释可engineeringpracticesNO.76.Designofmunicipalwastewatertreatmentplants(fifthedition).Alexandria:WEFPress.14:21~23以推断。生物膜法反应池容积计算中采用的是接受11
RittmannBE,McCartyPL.Environmentalbiotechnology.北负荷概念而非去除负荷概念,对此规范也未作说明。京:清华大学出版社,2002.3254
结语12
顾夏声.水处理工程.北京:清华大学出版社,1985.176~177依据
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1.0.2条及相应的条文解释,规13
李亚新.活性污泥法理论与技术.北京:中国建筑工业出版社,范不适用于工业废水和村庄、集镇和临时性排水。2007.13814
高俊发.对污泥负荷率的探讨.西北建筑工程学院学报,1989,也就是说
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的适用范围是城镇污水。依据(2):31~35以上对负荷概念的分析,对于城镇污水的二级生物15
北京市市政工程设计研究总院.给水排水设计手册第五册


处理,其出水BOD5要求基本相同,而BOD5去除率排水工程.第2版.北京:中国建筑工业出版社,2000.314一般也在80%~95%。这样看来,似乎没有采用污16
朱广汉,李春光.污水生物脱氮工程技术参数的探讨.中国给水泥去除负荷概念来计算曝气池容积的必要。因此,排水,2009,25(4):105~10817
SiberS,EckenfelderWW.Effluentqualityvariationfrommulti建议规范修订时,采用污泥接受负荷的概念为宜,至-componentsubstratesintheactivatedsludgeprocess.Wat少也应对SBR和传统活性污泥法采用统一的污泥Res,1980,14(2):471~476负荷概念。而对于工业废水,尤其是高浓度有机废18
GaudyAF,BlachlyTR.Astudyofthebiodegradabilityof水的生物处理,则应认真讨论是否采用接受负荷或residualCOD.JWPCF,1985,57(4):332~338去除负荷来计算曝气池体积。事实上,用于工业废19
洪嘉年.对
室外排水设计规范
修订的若干思考(上).给水排水,2007,33(7):123~126水处理设计的文献[20]采用了去除负荷的概念。20
北京市水环境技术与设备研究中心,北京市环境保护科学研究由于
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中采用了去除负荷,去除负荷的院,国家城市环境污染控制工程技术研究中心主编.三废处理工[21]概念已经被给水排水工程专业教材和环保部正程技术手册:废水卷.北京:化学工业出版社,2000.523在制定的接触氧化和膜生物反应器等专业规范所采21
范瑾初,金兆丰.水质工程.北京:中国建筑工业出版社,2009.413用。对此,也建议建设和环保部门联合对污泥负荷的概念展开讨论。

&通讯处:100124北京工业大学建工学院市政工程系E-mail:caoxish@yahoo.com.cn参考文献收稿日期:2010-08-231
张自杰.排水工程(下册).第4版.北京:中国建筑工业出版社,修回日期:2010-11-27给水排水
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