收稿日期：2021-01-13
作者简介：王 阳(1978－)，女，硕士，高级工程师，主要从事工程造价方面的研究工作。
浅析城镇污水处理过程中关于
污泥泥龄的选择
王 阳1，张险峰2
（1.辽宁省建设事业指导服务中心 辽宁 沈阳 110031；2.辽宁省交通运输事业发展中心
辽宁 沈阳 110004）
摘要：活性污泥系统设计中最基本和最重要的决策是选择泥龄。选择污水处理厂的泥龄取决于许多因素，根据不同的工艺流程、不同的目的和出水水质要求对泥龄有不同的要求。本文就短泥龄、适中泥龄和长泥龄的特点及工艺控制进行了探讨。
关键词：活性污泥；泥龄；污染物去除；出水水质
中图分类号：TU992.3 文献标志码：B 文章编号：1673-0402（2021）04-0113-03
在污水处理运行过程中泥龄的选择关系到污水处理系统的稳定性、污泥沉降性能，不管剩余污泥是否适合直接排放进入干化床，最重要的因素是满足出水水质要求，如果出水是被硝化的，则不仅COD 的去除率要能接受，也要满足氮磷去除的要求。以下我们就选择活性污泥系统泥龄时一些重要因素及其优缺点进行探讨。
1短泥龄（1-5d ）
传统污水处理厂多采用半推流式结构，但也采用一些改良的系统，如接触稳定池、分段曝气、分段进水等。脱氮除磷前广泛应用短泥龄的污水处理厂，主要目的是指去除COD，泥龄一般在1-3d 就够了。BOD 或COD 的去除
哈尔滨王阳个人资料及简介
率在75%~90%。去除率高低取决于污水特性，污水处理厂的运行，尤其是污泥在反应器和二沉池间转移的管理，二沉池的效率。因为泥龄短时限制了原生动物捕食游泳型纤毛虫类，所以活性污泥絮体中不可沉降(或悬浮)成分含量高，导致浊度和出水COD 浓度高[1]。
一般短泥龄的污水处理厂不进行硝化。在气候温和的地区，污水温度一般低于20℃，此时上面的说法正确。然而，在热带和低纬度地区，污水温度在25~30℃，一般泥龄短也会发生硝化，要阻止硝化进行很困难。在这种情况下，最好认为消化是必然进行，设计时相应设计硝化系统。此外，即使不要求脱氮，系统前端设置一个小的缺氧区，反硝化大部分硝酸盐是很有利的，这样会增加硝化的最短泥龄、减少需氧量、利用碱度恢复、降低污泥漂浮以
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及由于二层池底部反硝化导致出水COD高的风险。
生物除磷可以在泥龄为3~5d时进行，聚磷菌（PAOs）是增长相对较快的异养菌。当不进行硝化时，非曝气区域就是厌氧区(即没有硝酸盐或氧存在或进入)，假设进水中含有易生物降解(RB)COD和短链脂肪酸(SCFAs)，就会发生生物除磷。在气候温暖的区域，硝化和EBPR的最小泥龄很接近，如果需要生物强化除磷，则必须设置缺氧区确保低的硝酸盐回流至厌氧区。如不需要生物强化除磷，硝化会将非曝气-曝气系统从除磷改为脱氮。
2适中的泥龄（10-15d）
当出水氨氮浓度低时，必须进行硝化，硝化决定着活性污泥系统的最小泥龄。根据温度不同，硝化比仅去除COD需要的泥龄长5~8倍。在水温低于14℃时，考虑到反硝化（和生物除磷）不曝气的反应器，泥龄不可能小于10~15d。该范围的泥龄运行时，出水COD浓度在设计中几乎不起作用。对于泥龄长于4d 的系统来说，原生动物大量捕食游泳型纤毛虫、污泥絮凝性能好，分散微粒很少，实际上所有溶解性可生物降的有机物均被利用，结果出水COD（BOD）浓度稳定保持在最低值，即溶解性不可生物降解的COD浓度。在设计中出水氨氮浓度也几乎不起作用了，因为硝化动力学中，假设供养足，只要硝化进行，事实上就会完全硝化。尽管出水标准对出水的氨氮浓度有要求，但只要硝化反应发生，出水的氨氮浓度不可能太高。因此，硝化系统的泥龄主要由硝化要求决定。只要选择的泥龄比最小泥龄长，比如说长25%，出水氨氮浓度受系统运行条件的影响就比硝化工艺本身的影响要大，如供氧限制、氨负荷变化、污泥量的降低和混合液的PH值[2]。
以中等长度泥龄运行的活性污泥系统中，剩余污泥的活性成分仍旧太高不能直接排放到干化床。污水处因此需要某种稳定剩余污泥的方法，如好氧或厌氧硝化。其优点是易于运行，如果以高MLSS浓度和间歇曝气运行，脱水液产生的氮和磷浓度较低；缺点是供氧能耗高。
3长泥龄（20d或更长）
在好氧污水处理厂长泥龄系统的首要目的是避免初沉污泥和二沉污泥的处理。因此这些厂处理原水，选择的泥龄使剩余污泥的活性成分(或剩余可生物降解有机物)足够低以便能直接排放到干化床。为使产生的污泥足够稳定，且不产生臭味，要求的泥龄是不确定的，它取决于温度和气候条件，即污泥开始散发臭味前，不管污泥是否能很快充分干化，泥龄大约得超过30d。
在缺氧-好氧工艺的污水处理厂中，只要污泥泥龄超过20~25d，硝化必然发生，根据上面的论述，在系统中引入反硝化，不会影响长泥龄系统中硝化的稳定性，如需要，只要很少的额外成本就能包含EBPR。由于有机负荷高，处理原污水比处理初沉出水时生物脱氮除磷的效率高。为了包括脱氮（和除磷），以各种构造将反应器分成非曝气（缺氧和厌氧）和曝气区域。非曝气区发生反硝化，混合器接收好氧区回流的硝化混合液，这样就构成了所谓的硝化反硝化系统。
在厌氧-缺氧-好氧工艺污水处理厂中，当需要强化生物除磷时，系统中应包括一个前端的厌氧反应器接收进水，但污泥回流中应包含最少的氧气和硝酸盐。确保进入EBPR厌氧区的硝酸盐为零对于提高磷的去除率很关键，这在设计包含EBPR的延时曝气系统时也是一个附加的限制条件。EBPR达到的能力取决于许多因素，主要是进水易生物降解（RB）COD浓度、TP/COD比值和厌氧反应池排斥硝酸盐的程度，这取决于进水TKN/COD比值[3]。
从包含EBPR的延时曝气系统排出的剩余污泥具有释放高浓度磷的能力，在设计脱水/干化床时需要处理磷释放的问题，且脱水/干化床在排水管和溢流堰下设有砂滤池，砂滤的
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存在使干化床也可作为脱水系统运行，当直接向干化床排放剩余污泥时，需要监控排水沟和溢流的磷浓度。
4活性污泥系统选择泥龄时需要考 虑的主要因素
泥龄是决定出水水质和活性污泥系统大小的主要因素，一般出水(和剩余污泥)水质要求较高，泥龄也就越长，生物反应器容积也越大，需要的污水特性参数也就越多。
若仅去除有机物，系统的泥龄较短，因此反应器容积较小。系统需要进行硝化，则需要知道更详细的污水特性，对于生物脱氮系统，部分生物反应器故意不曝气，缺氧区生物量越大，反硝化的硝酸盐越多，但硝化的最小泥龄越长，因此对这一系统，由于所需的泥龄长，生物反应器较大。
关于生物强化除磷系统部分，每日污水的磷负荷（总磷和正磷酸盐），以便确定进水中磷的组成。在生物强化除磷系统中，进水RBCOD浓度很重要，它决定了生物除磷能达到的程度，如不知道进水的RBCOD浓度，就不能正确计算生物除磷的效率，进水RBCOD 是EBPR工艺聚磷菌的间接食物源，接收进水的厌氧区的作用是使PAOs吸收发挥性脂肪酸，发挥性脂肪酸是进水RBCOD发酵的产物。进入
厌氧区的硝酸盐会导致一些进水RBCOD 被普通异养菌利用，这样就降低了PAOs可利用的VFA量，从而降低生物除磷效率，进水磷浓度和EBPR能去除的磷浓度差就是出水磷浓度。以上论述表明，不管用稳态或动态模拟模型，污水特性是模拟污水处理厂时最重要的一个方面，污水特性（和污泥沉降性）不确定会导致需氧量、产泥量、反应器容积和出水水质的不确定
5结语
不同的活性污泥系统需要了解各项污水污染物指标，以及其影响泥龄和出水水质的关系。污泥活性污泥根据泥龄可分为短泥龄、适中的泥龄和长泥龄，在污水处理过程中依据不同工艺和生化反应过程中，为实现去除不同污染物的目的，实现出水指标达标，通常需要对污泥泥龄实行必要的控制。
参考文献：
[1] 徐田伟.污废水处理.[M].辽宁科学技术出版社,
2011.
[2] 李亚峰、晋文学、陈立杰.[M].城市污水处理厂运
行管理, 化学工业出版社,2016.
[3] 杜馨.李红环.[M].污水处理与运行，中国建筑工业
出版社,2016.
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