水(shui)友小(xiao)王(wang)問：我(wo)在學習污水(shui)的生物處理過程(cheng)中，遇(yu)到(dao)幾(ji)個概念一直搞不清楚——有機負(fu)(fu)荷、去除負(fu)(fu)荷、污泥(ni)負(fu)(fu)荷、容積負(fu)(fu)荷之(zhi)間到(dao)底(di)是啥關(guan)系？

水友老張解答道：一般來說，有機負荷有兩種表示方式：污泥負荷和容積負荷，而在這兩個概念中，你最需要掌握的就是污泥負荷。

畢竟，眾多研究都表明了一個事實，即污泥負荷影響著污泥的凝聚、沉降性能以及系統對污染物的去除效率，用污泥負荷來表示有機負荷比容積負荷更為貼近微生物的生長規律。

那么，既然污泥負荷這么重要，我們就很有必要好好了解它的計算方式，與其他控制指標的關系、以及它對污染物去除率的影響。

一(yi)、污(wu)泥負荷的計算及一(yi)般(ban)控制(zhi)區間

1、什么是污泥負(fu)荷(he)、承受負(fu)荷(he)和去除(chu)負(fu)荷(he)？如(ru)何計算？

污(wu)泥負荷是指單位(wei)質(zhi)量的污(wu)泥微生物在一(yi)定時間內所得基質(zhi)的量，單位(wei)為kgCOD( BOD) /( kgMLSS·d) 。

污泥負荷(he)在(zai)微(wei)生物(wu)代(dai)謝方面的(de)含義就是F/M比值(zhi)，它代(dai)表了微(wei)生物(wu)量(liang)與食物(wu)量(liang)之間的(de)一種平衡關(guan)系(xi)，直接影響活性污(wu)泥的(de)增長速率、有機污(wu)染物的(de)去除效(xiao)果效(xiao)率、氧的(de)利用率以及污(wu)泥的(de)沉降性能。

污泥負(fu)荷（F以(yi)(yi)BOD5表示(shi)，M以(yi)(yi)MLSS表示(shi)）的(de)計算公式如下(xia)：

F/M==(BOD5×Q)/曝氣(qi)池中活性污泥總(zong)量

其中，曝氣池中活性污泥總量=曝氣池有效容積×MLSS。

（由(you)于一(yi)(yi)些(xie)污(wu)水廠(chang)沒有(you)條件測定BOD5，所以污(wu)泥負荷計(ji)算也可用(yong)CODcr來取代BOD5。因為就某一(yi)(yi)處理(li)裝置而言(yan)，其污(wu)水的(de)BOD/COD一(yi)(yi)般(ban)情(qing)況下是相對穩定的(de)。）

此(ci)處需要特別說明的是，上面我們所介紹的污泥負荷只是大致(zhi)反映了曝氣池中單位質量的活性(xing)污泥每天(tian)所能(neng)接納的BOD5量，而不(bu)能(neng)反映所能(neng)去除的BOD5量。

因此，在實際的運行管理中應采用污泥的BOD5去除負荷。

二者的計算不同在于：前者的F用曝氣池每天進水BOD5的總量表示，是污泥的承受負荷；而后者的F用曝氣池每天去除的BOD5的總量表示，是污泥的去除負荷。

在日常(chang)運行管(guan)理中，后(hou)者往往更具指導意義，能反(fan)映出處理裝置的實際處理能力。

2、F/M的一般(ban)控制區間

數(shu)據來源/《活性污泥法工藝控制》：F/M參考控制值

值得(de)一提的是，上圖提到(dao)的這些控制區間數據，僅(jin)可(ke)用于參(can)考，并不能(neng)作為(wei)定(ding)理或者(zhe)切實準確的標(biao)準。

畢竟，隨著環保政策越來越嚴格，國家對出水標準也提出了更高的要求，這就迫使我們把生化處系統的F/M必須控制得更低，否則很難做到達標排放。

當(dang)然，維持較低F/M時，也會出現(xian)很多(duo)不良表現(xian)......

在低負荷情況(kuang)下的不良(liang)表現——

?曝(pu)氣池(chi)和二沉池(chi)容易(yi)產生浮渣；

?放(fang)流水容易夾帶顆粒物(wu)；

?有(you)水力貨荷沖擊時，容易導致活(huo)性污泥流出二沉池。

在高負(fu)荷時的不良(liang)表現——

?污泥沉降性差，上(shang)清液渾(hun)濁(zhuo)，液面(mian)白色泡沫(mo)多；

?有機物去除率低，氦(hai)氮去除率低，抗(kang)沖擊負荷差(cha)；

?溶解(jie)氧(yang)消耗大，非(fei)活性(xing)污泥類原生動物占優勢。

二(er)、污泥負(fu)荷(he)與其他控制指標的關系(xi)

1、F/M與SV30之間(jian)的關系

活(huo)性污泥控制(zhi)在不同的F/M階段，其(qi)表現的沉降特性是不一(yi)樣的。

1）當F/M過低時，SV30表(biao)現(xian)為：

液(ye)面容易看(kan)到浮(fu)渣(zha)層；活(huo)性(xing)污(wu)(wu)泥色澤較深；沉(chen)降過程較迅速；上清液(ye)帶有細小顆粒；沉(chen)降的活(huo)性(xing)污(wu)(wu)泥壓縮性(xing)好。

2）當F/M過(guo)高時(shi)，SV30表現(xian)為：

污泥(ni)(ni)界面不夠清晰(xi)；活性污泥(ni)(ni)色澤(ze)呈單粽黃色；絮凝沉降速度相對緩慢；上(shang)清液渾濁；沉降的活性污泥(ni)(ni)階段(duan)壓縮性差。

值得一提的是，通過沉降比的表(biao)現也可以從側面了解(jie)活(huo)性污泥(ni)的污泥(ni)負(fu)荷概(gai)況，避(bi)免出(chu)現單單純(chun)靠計算帶(dai)來的誤(wu)判。

2、F/M與MLSS之間的關系

從上文污泥負荷的計(ji)算公(gong)式看，F/M與MLSS的關系十(shi)分密(mi)切。

一般來說，我們分析F/M的目的就是為了能夠更系統地了解到進水有機物濃度對應當下的活性污泥濃度是否合適，以此來指導調整活性污泥的濃度值，最終得出活性污泥濃度與進水有機物濃度的最佳比例。

在實際(ji)工作(zuo)中，大家(jia)可能都會遇到一(yi)個問題，那就是過大的排泥速率會導致(zhi)活性(xing)污(wu)泥濃度快速下降，等到活性(xing)污(wu)泥濃度每日分析(xi)結果出來的時候，再去改變(bian)操(cao)作(zuo)，往往為時已晚，難以迅速恢復。

同樣的(de)，過小的(de)排(pai)泥速率會(hui)導致排(pai)泥效果不(bu)明(ming)顯(xian)，如果排(pai)泥量低于(yu)活性(xing)污泥的(de)增長量，我們(men)還會(hui)發現污泥濃度隨著排(pai)泥的(de)進行(xing)反而還會(hui)上升(sheng)。

因此，如何控制合理的排泥，將F/M控制在合理范圍對我們工作來說至關重要。而這就需要我們平時多多積累排泥的經驗數據，特別是在不同活性污泥濃度情況下，對應排泥量的曲線還是非常有必要作的。

3、F/M與DO之間的關系

F/M與(yu)DO的關(guan)系，類似于我們上面提到的F/M與(yu)MLSS之前的關(guan)系，這里就不過(guo)多解釋(shi)了。

概(gai)括起來講，就是在(zai)較低F/M情況下(xia)，同樣降解(jie)一(yi)定量(liang)的(de)有(you)機物，所(suo)消耗的(de)溶(rong)解(jie)氧相對(dui)來說要更高。

這是因為(wei)當(dang)F/M過(guo)低時，相應的活性污泥濃度(du)處在一個過(guo)剩的范圍(wei)內，這部(bu)分過(guo)剩的活性污泥越(yue)多，消(xiao)耗額外的溶(rong)解(jie)氧自然也就越(yue)來(lai)越(yue)多了。

當(dang)搞(gao)清楚這層(ceng)關系后，我們在水處(chu)理過(guo)程中就(jiu)可(ke)以通過(guo)F/M來達到節能降耗(hao)的(de)(de)目的(de)(de)了——在保持處(chu)理效果的(de)(de)前提(ti)下，盡量提(ti)高(gao)F/M，以避免不必(bi)要的(de)(de)曝氣消(xiao)耗(hao)。

三、污泥負荷對污染(ran)物去除率的影響

1、F/M對COD去除(chu)效(xiao)率的(de)影響

以A2/O為例，活性污泥對COD的去除率隨F/M的增加呈先升高后下降的變化。

?當進水F/M介于0.15～0.28kgCOD/(kgMLSS·d)時，系統對COD的去(qu)除效(xiao)果最好(hao)。

?當(dang)進水F/M<0.15kgCOD/(kgMLSS·d)時， F/M越高COD降解速率越快。

?當進水F/M>0.28kgCOD/(kgMLSS·d)時，COD降(jiang)解(jie)速(su)率顯著下降(jiang)。這主要是因為在(zai)高F/M條件下，水力停留時間較短，微生物(wu)對(dui)有機物(wu)的(de)吸(xi)附(fu)和氧化不充(chong)分，從而(er)導致COD去除率減(jian)小。

值得一提(ti)的是，在(zai)低(di)溫條件下，當(dang)活性污泥A2/O系(xi)統(tong)的進水F/M分別(bie)為(wei)0.22、0.31和(he)0.39kgCOD/(kgMLSS·d)時，系(xi)統(tong)對COD的去除(chu)率(lv)隨著負荷的增大而減(jian)小(xiao)，平均去除(chu)率(lv)由87.2%下降至(zhi)80.7％。

這是由于在低溫條件下，微生物的生理活性受到抑制，導致其對有機物的降解能力有限，所以在此條件下降低F/M可以提高系統對COD的去除能力。

2、F/M對氨氮去除效率的影響

在活性污泥A2/O工藝中，NH3-N的去除率與F/M呈負相關關系，低F/M有利于系統對NH3-N去除。

?低(di)F/M運行(xing)時，水力停留時間較長，有利(li)于NH3-N和NO2--N被充(chong)分氧化；當系統的(de)F/M介于0.14～0.28kgCOD/(kgMLSS·d)時，NH3-N的(de)去除(chu)率最高，平(ping)均去除(chu)率達96.1％。

?而高F/M下，水力停留時間較短，NH3-N無法(fa)被充分硝化(hua)形成NO3--N。

同(tong)時，有(you)研究研究表明(ming)，亞硝酸鹽氧(yang)化(hua)菌（NOB）的(de)(de)最(zui)佳生(sheng)長(chang)溫(wen)度(du)為25～30℃，氨氧(yang)化(hua)菌（AOB）的(de)(de)最(zui)佳生(sheng)長(chang)溫(wen)度(du)為28℃，溫(wen)度(du)不(bu)僅影響著NOB的(de)(de)生(sheng)長(chang)速率(lv)，還影響硝化(hua)反應的(de)(de)進程(cheng)。

當溫度(du)低(di)于10℃時，NOB的活(huo)性受到明顯抑制，當溫度(du)降至5℃以(yi)下時，硝(xiao)化反應基本停止。

當(dang)溫度為7.5～11.5℃時，隨著活(huo)性污(wu)泥A2/O系統進水(shui)F/M的提高(gao)，NH3-N去除率隨之降低。

在進水NH3-N平(ping)均濃度為30.9mg/L條(tiao)件下(xia)，當F/M由0.22kgCOD/(kgMLSS·d)提高到0.39kgCOD/(kgMLSS·d)時(shi)，出水NH3-N濃度由12.3mg/L增(zeng)加到13.9mg/L，平(ping)均去除率也由60.2％降低到53.1％。

3、F/M對(dui)磷去除效(xiao)率的影(ying)響

聚(ju)磷菌屬于低(di)溫耐冷菌，低(di)溫對(dui)活性(xing)污泥A2/O系統(tong)除磷效(xiao)率的(de)影(ying)響并不是十(shi)分顯著。

有(you)研究(jiu)數據(ju)表明(ming)，在低溫條(tiao)件下，當系統(tong)的進水F/M分(fen)(fen)別(bie)為(wei)(wei)0.22、0.31、0.39kgCOD/(kgMLSS·d)時，進水TP平均濃(nong)度(du)分(fen)(fen)別(bie)為(wei)(wei)5.73、5.41和5.2mg/L，出(chu)水TP平均濃(nong)度(du)分(fen)(fen)別(bie)為(wei)(wei)1.21、0.89和0.67mg/L，系統(tong)對TP的平均去除(chu)率分(fen)(fen)別(bie)為(wei)(wei)78.9%、83.8％和87.4％。不難(nan)看出(chu)，TP的去除(chu)率并沒(mei)有(you)顯著的變化(hua)。

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