污水处理 Ｂａｒｄｅｎｐｈｏ⁃ＭＢＲ 工艺在实际生产中总产泥量的估算较难，为此，综合了几种常见计算方法得到的剩余污泥 量再结合投加化学除磷剂产生的化学污泥量，提出了污水处理 Ｂａｒｄｅｎｐｈｏ⁃ＭＢＲ 工艺总产泥量简化计算方法。 该简化计算方 法所需的基础数据可由日常运行数据得到，计算方式简便，结果准确度较高，对污水处理 Ｂａｒｄｅｎｐｈｏ⁃ＭＢＲ 工艺实际生产正确 估算总污泥排放量具有重要意义。 

关键词 ：

         Ｂａｒｄｅｎｐｈｏ⁃ＭＢＲ 工艺 总产泥量 剩余污泥量 化学污泥量 简化计算方法 预调控

 

         目前，活性污泥法或者其变形工艺 是我国 大部分污水处理厂最主要的方法，对其生物系统所 产生的剩余污泥量计算主要为：《室外排水设计规 范》（ＧＢ ５００１４—２００６） （２０１４ 年版） 中的污泥产率 系数、衰减系数及不可生物降解和惰性悬浮物计算 方法 模型法；。德国排水协会（ＡＴＶ）计算方法 ；数学模型法。

        数学模型法系统相当庞大复杂，所需的基础数 据不易直接或准确测定，使用很不方便 。 上述另 外两种计算方法可以针对不同的水质和工艺情况， 相对简单、准确计算出生物除磷脱氮系统的剩余污 泥量。 投加化学除磷剂也会增加污水处理厂的产泥 量。 因此，如何才能较准确确定污水处理厂所产生 的总污泥量是一个值得探究的问题。

 本文以某大型污水处理厂 Ｂａｒｄｅｎｐｈｏ⁃ＭＢＲ 工艺 为研究对象，对其连续 ２０ 个月的运行数据进行分 析，提出了一种污水处理厂 Ｂａｒｄｅｎｐｈｏ⁃ＭＢＲ 工艺总 产泥量 的 简 化 计 算 方 法， 再 运 用 到 另 一 个 使 用 Ｂａｒｄｅｎｐｈｏ⁃ＭＢＲ 工艺的污水处理厂总产泥量的估算 中，以期对污水处理厂 Ｂａｒｄｅｎｐｈｏ⁃ＭＢＲ 工艺实际总污泥排放量进行较准确的预控制。 

１      常见剩余污泥量计算方法 

１. １ 室外排水设计规范 

       《室外排水设计规范》（ＧＢ ５００１４—２００６）（２０１４ 年版）中阐述了利用污泥产率系数 Ｙ、衰减系数 Ｋｄ 及不可生物降解和惰性悬浮物计算剩余污泥量的方 法，计算如式（１）。

              ΔＸ ＝ ＹＱ（Ｓ０ － Ｓｅ） － ＫｄＶＸｖ ＋ ｆＱ（ＳＳ０ － ＳＳｅ）

            （１） 其中：ΔＸ ———剩余污泥量，ｋｇ ＳＳ ／ ｄ；

               Ｖ———生物反应池的容积，ｍ３ ；

               Ｙ———污 泥 产 率 系 数， ｋｇ ＭＬＶＳＳ ／ （ ｋｇ ＢＯＤ５ ）， 在 ２０ ℃ 时 为 ０. ４ ～ ０. ８ ｋｇ ＭＬＶＳＳ ／ （ｋｇ ＢＯＤ５ ）；

               Ｑ———设计平均流量，ｍ３ ／ ｄ；

               Ｓ０———生物反应池进水的 ＢＯＤ５ 质量浓 度，ｋｇ ／ ｍ３ ；

               Ｓｅ ———生物反应池出水的 ＢＯＤ５ 质量浓 度，ｋｇ ／ ｍ３ ；

               Ｋｄ ——— 衰减系数 ，ｄ－１ ； 

               Ｘｖ——— 生物反应池内混合液挥发性悬浮 固体平均质量浓度 ，ｇ ＭＬＶＳＳ ／ Ｌ； 

              ｆ———ＳＳ 的污泥转换率，ｇ ＭＬＳＳ ／ （ ｇ ＳＳ）， 宜根据试验资料确定，无试验资料时取 ０. ５～０. ７ ｇ ＭＬＳＳ ／ （ｇ ＳＳ）； 

             ＳＳ０———生物反应池进水 ＳＳ 质量浓度， ｋｇ ／ ｍ３ ；

             ＳＳｅ———生物反应池出水 ＳＳ 质量浓度， ｋｇ ／ ｍ３ 。 

 

１. ２ ＡＴＶ

          德国是世界上保护环境方面做得比较好的国 家，ＡＴＶ 给出了剩余污泥量的计算表达式，此式相 较于式（１）更加细致，增加了活性污泥代谢过程中 的惰性残余物（占污泥代谢量的 １０％左右）及温度 修正［式（２） ～式（３）］。

 

           

２    工程概况 

        四川省某城市污水处理厂 Ａ 属于工业园区集 中式污水处理，设计处理规模为 １０ 万 ｍ３ ／ ｄ，污水处 理采用“改良型 Ｂａｒｄｅｎｐｈｏ⁃ＭＢＲ”工艺（图 １），ＭＢＲ 采用浸没式中空纤超滤维膜（主要设计参数如表 １ 所示），污泥处理采用机械浓缩和机械脱水工艺。 污水处理厂的设计进出水水质如表 ２ 所示，其尾水 排放水质执行《四川省岷江、沱江流域水污染物排 放标准》 （ＤＢ ５１ ／ ２３１１—２０１６）中“工业园区集中式 污水处理厂”排放标准。

 

 

３    结果与分析

       根据污水处理厂 Ａ 在 ２０１９ 年 ８ 月 １ 日—２０２１ 年 ３ 月 ３１ 日的运行数据（图 ２ 为 ２０１９ 年 ８ 月— ２０２０ 年 ４ 月的运行数据）可做如下分析。 

３. １   Ｂａｒｄｅｎｐｈｏ 生化池和 ＭＢＲ 膜池的运 行参数

       在污水处理厂 Ａ 实际运行中，后缺氧区至厌 氧区混合液回流比为 ２００％，好氧区至缺氧区混合 液回流比为 ４００％，膜池至好氧区混合液回流比为 ４００％，ＭＢＲ 运行通量为 １５. ０８ ～ １８. ０２ Ｌ ／ （ｍ２·ｈ） 。

         图 ２ （ ａ） 为 Ｂａｒｄｅｎｐｈｏ 进 出 水、 ＭＢＲ 出 水 中 ＣＯＤＣｒ 的变化趋势，Ｂａｒｄｅｎｐｈｏ 对 ＣＯＤＣｒ 的去除率为 ８３. １２％ ～ ９４. １４％， ＭＢＲ 对 ＣＯＤＣｒ 的 去 除 率 为 ４７. ６２％ ～ ８１. ９１％。 图 ２ （ ｂ） 为 Ｂａｒｄｅｎｐｈｏ 进出水、 ＭＢＲ 出水 ＴＮ 的变化趋势，Ｂａｒｄｅｎｐｈｏ 对 ＴＮ 的去除 率为 ５７. ９９％ ～ ８４. ２４％， ＭＢＲ 对 ＴＮ 的去除率为 ２. ４７％ ～ ２３. １６％。 图 ２ （ ｃ） 为 Ｂａｒｄｅｎｐｈｏ 进出水、 ＭＢＲ 出水氨氮变化趋势，Ｂａｒｄｅｎｐｈｏ 对氨氮的去除 率为 ９２. ２１％ ～ ９８. ７６％，ＭＢＲ 对氨氮的去除率为 ７. ３２％ ～ ７９. ２６％。 图 ２ （ ｄ） 为 Ｂａｒｄｅｎｐｈｏ 进出水、 ＭＢＲ 出水 ＴＰ 变化趋势，Ｂａｒｄｅｎｐｈｏ 对 ＴＰ 的去除率 为 ７６. ９３％ ～ ９１. ０３％， ＭＢＲ 对 ＴＰ 的 去 除 率 为 ６７. ７１％ ～ ８８. ５２％。 图 ２（ ｅ） 为 Ｂａｒｄｅｎｐｈｏ 进出水、 ＭＢＲ 出水 ＳＳ 变化趋势，Ｂａｒｄｅｎｐｈｏ 对 ＳＳ 的去除率 为 ５６. ５１％ ～ ９２. １４％， ＭＢＲ 对 ＳＳ 的 去 除 率 为 ６９. ３１％ ～９２. ４７％。 ＭＬＳＳ 是运行调控的重要参数， 该厂 Ｂａｒｄｅｎｐｈｏ 生化池 ＭＬＳＳ 质量浓度为 ４ ００６ ～ ６ ４４７ ｍｇ ／ Ｌ，ＭＢＲ 膜池 ＭＬＳＳ 质量浓度为 ６ ０２０ ～ ９ ７９３ ｍｇ ／ Ｌ（图 ３），低于一般 ＭＢＲ 工艺的 ＭＬＳＳ 质 量浓度 （ ６ ０００ ～ １５ ０００ ｍｇ ／ Ｌ） ， 生化池和膜池 ＭＬＳＳ 浓度变化趋势相同。 ＳＶＩ 是判断污泥沉降浓 缩性能 的 一 个 重 要 参 数， 该 厂 的 ＳＶＩ 为 ６６. ３ ～ １５８. ４ ｍＬ ／ ｇ（图 ４） ，说明沉降性能良好。 图 ５ 为不 同月份的污泥泥龄，该厂 ２０２０ 年 ２ 月和 ２０２０ 年 ７ 月的污泥泥龄分别为 ３９. ４６ ｄ 和 ２８. ２９ ｄ，这两个 月的污泥泥龄远大于其他月份的污泥泥龄，这可 能是受工况影响导致这两个月的污泥泥龄较大， 因此，在计算产泥量时这两个月的运行数据不具 有参考意义。

       
 

     
３. ２  单位水量产泥率 

          根据污水处理厂 Ａ 在 ２０１９ 年 ８ 月 １ 日—２０２１ 年 ３ 月 ３１ 日的运行数据，可得该厂的每万吨水产泥 率（ 图 ６）。 由 图 ６ 可 知， 该 厂 万 吨 水 产 泥 率 为 ０. ７１～１. ９９ ｔ ／ （万 ｍ３ ），平均值为 １. ３６ ｔ ／ （万 ｍ３ ）。 本文中的万吨水产泥率低于以 ＡＡＯ⁃ＭＢＲ 工艺的南 方某城市污水处理厂万吨水产泥率［均值为（２. ９１± ０. ４４） ｔ ／ （万 ｍ３ ）］。 万吨水产泥率是实际生产中通常被采用的经验 统计方法，此方法简单易行，但缺乏科学性，受实际 进水水质、药剂、工艺等众多因素的影响。 因此，万 吨水产泥率只适合作为某一污水处理厂的经验统计 方法，不适合运用在不同污水处理厂之间的横向 比较。

          

３. ３  常见计算方法得到的剩余污泥量与实 际产泥量的比较 

          分析 ２０１９ 年 ８ 月 １ 日—２０２１ 年 ３ 月 ３１ 日的运 行数据，可得到运行期间每个月的 Ｆ 和 θｃ ，结合式 （４）可得到每个月的 Ｙｏｂｓ。 运用兰维福 － 布克 （ Ｌｉｎｅｗｃａｖｅｒ⁃Ｂｕｒｋ） 图解法 ［式（５）］，θｃ 作为横坐标，１ ／ Ｙｏｂｓ 作为纵坐标，可求 得 Ａ 厂的 Ｙ 和 Ｋｄ 。 该厂 １ ／ Ｙｏｂｓ 和 θｃ 关系如图 ７ 所 示
           

        Ｙ 和 Ｋｄ 分别为 ２. ６５３ ｋｇ ＭＬＶＳＳ ／ （ ｋｇ ＢＯＤ５ ）和 ０. ０５５ ｄ－１ ，再将得到的 Ｙ、Ｋｄ 和运行数据代入式（１） 得到 ｆ ［０. ０３３ ｇ ＭＬＳＳ ／ （ｇ ＳＳ）］。 由得到的 Ｙ 和 Ｋｄ 与表 ３ 相比可知，Ａ 厂计算得到的 Ｙ 大许多， ｆ 则小 许多，这是因为此 Ｙ 由剩余污泥产率和化学污泥产 率组成，所以，污泥中既有剩余污泥量又有化学污 泥量。

            
                 
     

 

          两种不同方法计算得到的剩余产泥量和实际产 泥量的 比 较 如 表 ４ 所 示。 式 （ １ ） 中 Ｙ ［ ０. ８ ｋｇ ＭＬＶＳＳ ／ （ ｋｇ ＢＯＤ５ ）］、 Ｋｄ （ ０. ０４ ｄ－１ ）、 Ｘｖ （ ０. ７ ｇ ＭＬＳＳ ／ Ｌ）、 ｆ ［ ０. ７ ｇ ＭＬＳＳ ／ （ ｇ ＳＳ）］ 取经验值。 式 （２）中 Ｋ ＝ １（通过试验取不同的 Ｋ，相对而言，Ｋ ＝ １时剩余产泥量与实际产泥量更接近，此处数据未展 示），Ｙ 根据实际运行数据计算得到，取值为 ０. ６７～ １. １２ ｋｇ ＭＬＶＳＳ ／ （ ｋｇ ＢＯＤ５ ），大于运用相同公式计算得到的 ＡＡＯ 工艺污泥产率系数［０. ５５ ～ ０. ８２ ｋｇ ＭＬＶＳＳ ／ （ｋｇ ＢＯＤ５ ）］ 。 

          

        由表 ４ 可知，式（１）得到的 剩余产泥量和实际产泥量相对偏差为－１０６. ２８％ ～ －１９. ８１％，均为负数，且均没有剩余与实际偏差小于 ｜ １５％ ｜和｜ １０％ ｜的概率；式（２）得到的剩余产泥量和 实际产泥量相对偏差为－８３. ２６％ ～ －２. １３％，均为负 数，剩余与实际偏差小于 ｜ １５％ ｜ 和 ｜ １０％ ｜ 的概率均 在 １５％左右。 

         式（１）和式（２）计算得到的剩余产泥量和实际 产泥量相对偏差均为负数，由此可知，这两种方法计 算得到的剩余产泥量均小于实际产泥量，因此，在实 际生产中存在一部分化学污泥，这与上述得到的结 果相符合。 式（１）中的 Ｙ、Ｋｄ 、Ｘｖ 和 ｆ 都是取经验值， 实际中 Ｙ 和 Ｋｄ 难以测定。 由式（１）可知，Ｙ 变化幅 度达 １００％，Ｋｄ 变化幅度达 ８７. ５％， ｆ 变化幅度达 ４０％，合理确定式（１）污泥的产泥系数 Ｙ、Ｋｄ 和 ｆ 对 计算剩余污泥量十分重要，Ｙｏｂｓ 与污泥负荷、污泥泥 龄和温度等有关，Ｙ 与进水水质、电子受体、离子浓 度等有关，Ｋｄ 与污泥负荷、污泥泥龄和温度等有 关 。 式（１）和式（２）相比，式（２）的产泥率等相 关计算参数更可靠，计算得到的剩余产泥量和实际 产泥量相对偏差范围更小。 因此，式（２） 计算得到 的剩余污泥量更准确。

 ３. ４总产泥量简化计算方法 

         通过比较几种常见的剩余污泥计算方法得到了 相对最优的剩余污泥计算方法，但是所得的剩余污 泥量均小于实际产泥量，实际产泥量中存在剩余污泥量和化学污泥量，经计算，剩余污泥量占实际产泥 量的 ６２％ ～ ７１％，即化学污泥量占实际产泥量的 ２９％ ～３８％。 该厂执行标准为《四川省岷江、沱江流域水污 染物排放标准》 （ ＤＢ ５１ ／ ２３１１—２０１６） 中“ 工业园 区集中式污水处理厂” 排放标准，出水 ＴＰ 质量浓 度小于 ０. ５ ｍｇ ／ Ｌ，在生产中该厂除磷时采用了后 置化学除磷，化学除磷剂采用聚氯化铝（ ＰＡＣ） 作 为辅助，投加 ＰＡＣ 后沉淀过程中各组分将处于一 个平衡范围，并会生 成 氢 氧 化 铝 进 而 增 加 污 泥 量 。 据研究，投用铝盐的化学除磷剂时，化学污 泥量约占总污泥量的 ３５％ ，这符合该厂化学污 泥量与总污泥量的比值，在后续研究中测定不同 ＰＡＣ 投加量产生的对应具体化学污泥量。 化学除 磷剂增加的污泥量属于化学污泥，结合式（２） 计算 得到的剩余污泥，可得到理论总产泥量的简化方程 ［式（６） ～式（７）］。

                

                其中：ΔＸ＇ ———理论产泥量，ｋｇ ＳＳ ／ ｄ；
                          Ｙ＇ ———Ｋ ＝ １ 时 污 泥 产 率 系 数，
                          ｋｇ ＭＬＶＳＳ ／ （ｋｇ ＢＯＤ５ ）。
        污水处理厂 Ｂ 和 Ａ 采用相同的工艺，ＭＢＲ 膜的 设计参数相同，尾水排放水质执行《四川省岷江、沱 江流域水污染物排放标准》 （ＤＢ ５１ ／ ２３１１—２０１６）， 出水总磷质量浓度小于 ０. ３ ｍｇ ／ Ｌ，同样采用了后置 除磷（ＰＡＣ）作为辅助。 Ａ１ 是污水处理厂 Ａ 在 ２０１９ 年 ８ 月 １ 日—２０２１ 年 ３ 月 ３１ 日的运行数据，Ａ２ 是在 Ａ１ 的基础上去掉 了 ２０２０ 年 ２ 月和 ２０２０ 年 ７ 月的运行数据。 Ａ１ 、Ａ２ 和 Ｂ 代入简化计算方法中计算的产泥量得到表 ５。 由表 ５ 可知， Ａ１ 得到的理论与实际相对偏差为 －２０. １１％ ～２６. ５２％，理论与实际偏差小于 ｜ １５％ ｜ 和 ｜ １０％ ｜的概率分别为 ７０. １３％和 ４８. ２８％；Ａ２ 得到的 理论与实际相对偏差为－１４. ４２％ ～ ２１. ５１％，理论与 实际偏 差 小 于 ｜ １５％ ｜ 和 ｜ １０％ ｜ 的 概 率 分 别 为 ８２. ２１％和 ６１. ７６％；Ｂ 得到的理论与实际相对偏差 为－２４. ５２％ ～１１. ８６％，理论与实际偏差小于 ｜ １５％ ｜ 和｜ １０％ ｜的概率分别为 ６６. ６１％和 ４４. ４５％。 且由简 化计算方法估算的总产泥量准确率高于利用万吨水 估算的总产泥量（数据未列在文中），因此，简化计 算方法在实际生产的总产量估算可行。


 

３. ５ 实际意义 

          在污水处理厂 Ｂａｒｄｅｎｐｈｏ⁃ＭＢＲ 工艺实际生产 过程中，各项参数均控制在一定范围内，可以将已获 得的污泥泥龄、进水 ＳＳ ／ ＢＯＤ５ 和水温代入式（２），由 此计算出不同工况下的剩余污泥量，再将计算得到 的理论剩余污泥量代入式（６），得到不同工况下的 理论总污泥排放量。 根据理论总污泥排放量对实际 以 Ｂａｒｄｅｎｐｈｏ⁃ＭＢＲ 工艺的污水处理厂总污泥排放 量进行较准确的预控制。 

４     结论

     （１）实际生产污水处理 Ｂａｒｄｅｎｐｈｏ⁃ＭＢＲ 工艺总 产泥量的估算较难 量的简化计算方法，。本文推荐了针对此情况总产泥 

     （２）该简化计算方法比较了几种常见的剩余污 泥量计算方法，比选出合理的剩余污泥量计算方法， 再结合化学污泥量计算。 该方法得到的理论总产泥 量计算结果与实际产泥量相近，且估算的总产泥量 准确率高于利用万吨水估算的总产泥量。 因此，运用简化计算方法的计算结果具有可信性。

     （３）该简化计算方法所需的基础数据可由日常 运行数据得到，计算方式简便，结果准确度较高，对 实际生产污水处理厂 Ｂａｒｄｅｎｐｈｏ⁃ＭＢＲ 工艺的正确 估算总污泥排放量具有重要意义。

 

 

原标题：污水处理厂 Ｂａｒｄｅｎｐｈｏ⁃ＭＢＲ 工艺总产泥量的简化计算方法

原作者：陈亭微，李光亮，黎功稷