污水厂中停留时间的探讨（中）
上一篇公众号讨论了运行中的污泥浓度的确定途径，这一篇来深入的讨论运行中的污泥浓度计算方法。从设计的方式来进行反向运算是现阶段运营人员采取的较为准确的一种污泥浓度的计算方法，对于曝气池的设计计算中，有采用污泥负荷的，有采用污泥龄的几种计算方式，由于运营人员更关注污泥浓度的多少，这样就比较适用于污泥负荷的计算，下面就来看基于污泥负荷计算的公式。
根据给排水设计手册第五册《城镇排水》第六章的常规曝气池计算公式：
（1）
其中：V为曝气池体积（ｍ３）
Q为进水水量（ｍ３／ｄ）
Lj为进水BOD５（Kg／ｍ３）
Lｃｈ为出水BOD５（Kg／ｍ３）
Nｗｖ为挥发性污泥浓度（MLVSSｋｇ／ｍ３）
Fｗ为污泥负荷［KgBOD５／（kgMLVSS·ｄ）］
这个公式中，对于污水厂的运营管理人员来说，曝气池的体积是已经设计施工完成了，体积是固定的，可以从竣工图纸中查到，不需要进行计算，而需要了解的是污泥浓度的，这样公式就变为：
（2）
在这个公式（2）中，其中进水的BOD５可以通过日常的检测来得出，出水的BOD一般直接采用排放的国标标准就可以了，当然为了运行有一定的缓冲能力和保险系数，实际中会采用比较低的数值，比如采用8mg/L，也就是0.01~0.008kg/m3作为一个区间来进行计算，这样会有一个比较保险的污泥浓度数值。
Fw是污泥负荷，污泥负荷的取值范围较大，对污泥浓度的计算也会产生很大的偏差，一般的选值从0.1~0.5KgBOD５／（kgMLVSS·ｄ）都有采用，污水厂如果运行了较长时间以后，会积累比较多的运行数据，根据运行数据的进出水BOD和MLVSS浓度的比值就可以确定适合本厂的一个Fw值，在没有充足的运行资料的情况下，兼顾硝化反应，可以以0.15 KgBOD５／（kgMLVSS·ｄ）的较低的污泥负荷来进行计算，然后根据计算结果进行实际运行控制的反馈情况，进行调整计算。
通过这样计算出来的是MLVSS，实际中很多污水厂并不检测MLVSS，通常检测的是MLSS，这就需要在污水厂中定期的进行MLVSS的检测，相互比对，得出一个MLVSS/MLSS的数值，根据这个比值，最后换算成MLSS，也就是污水厂日常检测的污泥浓度的数值。
这个公式是一个比较简单的计算公式，一般的设计水质和实际进水水质往往有很大的出入的时候，通过这个公式可以重新校核污水厂生物池污泥浓度是否能够满足现有的进水水质的情况，要注意这个污泥浓度是以基本的曝气池来进行计算的，现有的A2O工艺的去除BOD的区域主要在好氧区，计算的时候就是以好氧区的容积来进行的。
这样计算出来的是污水厂在已有构筑物的情况下，保证出水BOD/COD达标排放的一个污泥浓度的数值，但实际上污水厂不仅仅要保证BOD/COD的达标排放，更困难的是要保证氨氮和总氮的达标排放，这就需要我们不仅仅要计算BOD的负荷，还要计算氨氮和总氮的负荷，才能保证出水水质的全部达标。也就是说，除了这个计算以外，还要进行氨氮和总氮的校核计算。总氮的去除依赖于硝化菌和反硝化菌在生物池内的反应，而硝化菌和反硝化菌的硝化和反硝化速率受到温度的影响很大，在理论计算中，要把温度的变化进行校正，这也是为什么在季节变化明显的污水厂中，不同的季节需要不同的污泥浓度来保持出水水质的稳定达标的原因。下面以脱氮反应中的反硝化速率来进行污泥浓度的温度核算：
常温下20℃时候，反硝化速率可以根据BOD负荷率来进行推算，反硝化速率根据BOD负荷率的计算公式为：
SDNR=0.3Fw+0.029 （3）
SDNR为20℃时的反硝化速率KgNO3-N/（kgMLVSS·ｄ）
Fｗ为污泥负荷［KgBOD５／（kgMLVSS·ｄ）］
根据厂内的实际运行的污泥负荷，可以计算出在20℃时的反硝化速率，也可以取值进行计算，要注意这里的取值和上面的的计算取值要求一致。这个是20℃时的反硝化速率值，这个值将作为一个基准值来进行后续的温度校核的运算。
不同温度下的反硝化速率的计算公式为：
SDNRt=SDNR·Ø(t-20) （4）
SDNRt为温度为t℃时的反硝化速率KgNO3-N/（kgMLVSS·ｄ）
SDNR为20℃时的反硝化速率KgNO3-N/（kgMLVSS·ｄ）
Ø为温度常数，一般取值为1.05
通过公式（3）、（4）确定了不同温度下的反硝化速率以后，就可以核算生物池内的活性污泥浓度在不同温度下面的控制数值了，计算公式如下：
（5）
其中：Nｗｖ为生物池水温为t℃下的挥发性污泥浓度（MLVSS kg/m３）
Q为进水水量（m3）
NO0为进水的硝酸盐氮的浓度（mg/L）
NOe为出水的硝酸盐氮的浓度（mg/L）
SDNRt为温度为t℃时的反硝化速率KgNO3-N/（kgMLVSS·ｄ）
在理想状态下，进、出水的有机氮，氨氮都能转化为硝酸盐氮，总氮的检测包含了氨氮和硝酸盐氮，因此结合污水厂的实际运行情况，可以把公式（5）中的硝酸盐氮简化为进出水的总氮，这样公式（5）就可以简化为
（6）
其中：TN0为进水的硝酸盐氮的浓度（mg/L）
TNe为出水的硝酸盐氮的浓度（mg/L）
通过这样的简化计算，可以核算生物池在各个温度下所需的生物脱氮的最低的污泥浓度MLVSS，要注意实际计算还要根据实测的数值再换算成MLSS，才是污水厂经常使用的污泥浓度的数值。要注意这个计算简化了生物脱氮的两步反应，同时也忽略了微生物在生长过程中的自身所需的氮的含量，也就是同化作用脱氮的数量，因此数值计算出来要略大于实际的污泥浓度，但是从实际运行中，运营人员是要采用具有一定的保险系数的污泥浓度才能保证出水的稳定，因此采用这样粗略计算，可以填补保险系数。
通过公式（１）～（6），污水厂通过实测进水的BOD浓度计算出需要控制的污泥浓度，然后根据脱氮反硝化的要求校核出生物脱氮所需的污泥浓度，这就是通过理论计算来得出运营中控制的污泥浓度，在实际中这样计算出来的污泥浓度能否满足生产需要呢？下一篇将进行运行实例的计算和探讨，欢迎大家持续关注并尝试自己计算下厂内的实际污泥浓度来进行谈论。