MLSS 读数在数什么
在用到这个数字之前,值得先把这个词拆开。混合液悬浮固体(MLSS)是污水处理中的一项读数,它包含三部分。混合液是曝气池里的内容物:进入的流量、从沉淀池回流来的污泥,以及在池中培养起来的微生物群。悬浮固体是这些升数中所携带干固体的质量,以毫克每升表示。因此 MLSS 的数值是一个浓度而不是一个数量:它说的是池子被填充得有多密,而不是群体有多大。同样浓度、不同容积的两座池子持有不同数量的微生物,所以浓度从来不能单独看。
这个数字背后有三种物质,而其中只有一种在干活。第一种是活的生物量,它氧化有机物,并在污泥龄允许时氧化氨氮。第二种是随进水到来、只随剩余污泥排出的惰性颗粒物,以及微生物群中死掉的那部分。第三种是矿物质:穿过了进水段处理设施的砂粒与粉砂,以及投加金属盐时生成的氢氧化物沉淀。
这项测定是称重,而不是仪器读数。把已知体积的混合液抽过标准孔径的滤膜,在约 103 至 105 摄氏度下烘干,再称量残余物。孔径与烘干温度属于常规重量法,而不是属于你的装置,这也是两个实验室对同一样品可能给出不同数值的原因之一。
MLSS 是常规装置用来操控的数字,因为它闭合了物料平衡。系统中所持固体的质量除以每天排出的质量就是污泥龄,所以在浓度稳定时,排泥速率决定了污泥龄。这就是浓度会出现在曝气池容积、回流污泥比以及食微比中的原因。
曝气池中的 MLSS 浓度
常见引用的数值是:常规活性污泥约 2000–4000 mg/L,延时曝气约 3000–6000 mg/L。把它们作为起步方法而不是规格来读:某套装置能维持的浓度是由它的沉淀池决定的,不是由表格决定的,而上限就是污泥层不再沉降得足够低、以致开始随出水流失的那个点。
决定这个数字的是一条链条。污泥容积指数(SVI)描述污泥沉降得有多好,回流污泥浓度由它推出,而池子运行的浓度又由回流比加上沉淀池能承载的固体量推出。一座被要求持有超过其沉淀池能回流的固体量的池子,会让固体从堰上流走,无论记录表上怎么写。
取样决定这个读数究竟有没有意义:
- 每次都从同一个点取样。混合液沿池子并不均匀:靠近进水端的样品浓度与出水端的不同,而取样点漂移得到的读数无法与上周的记录相比。
- 从曝气池取,不要从回流污泥管取。回流污泥是沉淀池已经浓缩出来的东西,它的浓度是另一个量,用途也不同。
- 在池子处于正常搅拌与曝气状态时取样,并同时记下溶解氧,这样浓度的变化可以对照它所处的工况来读。
- 报告数值时带上日期、取样点和方法,因为没有这三项的浓度无法与任何东西比较;并且把单次瞬时取样当作一个时点,而不是当作整套装置的状态。
挥发性组分补充了什么
混合液挥发性悬浮固体(MLVSS)是同一项测定中的挥发性部分。它用同一张滤膜做出来,随后把滤膜灼烧——常规在约 550 摄氏度——再称一次。烧掉的是挥发性组分,剩下的是固定组分或称灰分组分。以浓度表示时,灼烧减量就是 MLVSS 的数值。
在活性污泥装置中,污水处理里的挥发性悬浮固体被用来估算有机组分,而有机组分主要是微生物群。这是这项测定中有用的部分,也是最常被过度解读的部分。MLVSS 是生物量的一个代理指标,而不是对生物量的测定。死掉的细胞仍然是挥发性的;随进水到来、尚未被氧化的有机物也是;细胞内的储存产物也是;装置投加的任何有机化学品也是。挥发性组分上升,可能意味着微生物群在生长,也可能意味着进水携带的有机颗粒物超过了装置在可用时间内能分解的量。
这项测定的价值在于趋势,而不在于绝对值。MLSS 稳定而挥发性组分下降,说明池子在累积矿物质。进水变化之后挥发性组分上升,说明负荷变了。两种情况下,变化的方向比小数点后那位携带的信息更多。
污水处理中 MLVSS 与 MLSS 的比值
用 MLVSS 除以 MLSS,得到的结果描述的是固体的组成而不是它们的数量。对于市政活性污泥,污水处理中 MLVSS 与 MLSS 的比值常见引用范围为约 0.6 至 0.8;和本文中每一个区间一样,它属于通行做法,而不是属于你的装置。
有几件事会让它变化,在解读这个数字之前,其中大部分值得先了解。
- 污泥龄。污泥龄长会把固体在系统中留住足够久,使惰性组分得以累积,因为惰性物质不会被消耗,只会随剩余污泥排出。因此同一座池子的挥发性组分随装置运行时间变长而缓慢下降,而微生物本身并没有问题。
- 化学投加。为除磷或混凝投加的金属盐会在污泥中留下氢氧化物沉淀。它是矿物质,随污泥一起被保留,会抬高 MLSS 而不抬高 MLVSS。石灰以及任何进入池子的其他无机化学品也一样。
- 砂粒与粉砂。本应在进水段被截住的物质以固定固体的形式进入曝气池,池子的比值随之下降。
- 进水组成。无机悬浮固体含量高的工业排放会把比值拉低;以溶解性有机物为主的排放对固定组分没有贡献。
- 污泥龄朝另一个方向变化。年轻污泥每单位生物量携带的惰性组分更少,所以比值往往偏高,直到装置开始流失它沉降不下来的固体为止。
为什么两个数字要一起读
MLSS 是用来控制工艺的数字;MLVSS 是用来核查 MLSS 说的是不是实话的数字。一起读,它们就能把真正多带了微生物的装置与多带了矿物质的装置区分开。当这些数字成为设计输入时,这个区分就有意义:只用 MLSS 算出的食微比,是对着总固体算的比值,而其中只有一部分在消耗食物,所以在惰性组分大的地方,这个比值会低估微生物承受的负荷。
实际用途不大但可靠。在同一点记录两个数字,把比值当作一条缓慢变化的线来读,而不是单独读其中任何一个。一个下台阶之后一直保持低位的比值,是关于固体存量的一件事;进水或排泥中到底变了什么,要从运行记录里回答,而不是从这项测定本身。
常见错误
- 把比值当作微生物健康状况的度量。它量的是固体的组成,而一个比值在下降的装置可能运行得很好。
- 把滤膜孔径和烘干温度都不同的两个实验室给出的 MLSS 或 MLVSS 数值拿来比较,并把差异当作装置发生了变化。
- 在回流污泥管或出水上取样,并把结果记成曝气池的浓度。
- 把沉淀池排除在存量之外。污泥层持有计算污泥龄时要用到的固体,只看曝气池的数字并不能描述整个系统。
- 把 MLVSS 当作生物量报告。挥发性固体包含来自同一股水中尚未氧化的有机物,所以这个数字是质量中的一个比例,而不是生物个体的计数。
- 从另一套用不同水质、不同沉淀池的装置上照抄一个目标 MLSS 数值。
- 改变了取样点或取样时间,然后把出现的台阶变化当作工艺变化来读。
用这两个数字之前的自查
- 样品是在曝气池中一个确定的点、在周期中一个确定的时刻取的,并如实记录了吗?
- 结果有没有同时写明滤膜孔径与烘干温度,使它可以与早先的读数比较?
- 挥发性组分的灼烧温度有没有一并记录,因为它属于方法而不属于样品?
- MLSS 浓度是对着沉淀池能够回流的污泥核对的,而不是对着表格核对的吗?
- 挥发性组分是按整份记录读趋势,而不是当作一个有及格线的数值来读吗?
- 金属盐或石灰的投加有没有记在同一天的记录上,因为它会改变比值而不改变微生物?
- 排泥速率有没有和这两个数字记在一起,以便算出装置实际运行的污泥龄?
- 当这些数字用于比值或污泥龄计算时,用的是和上次相同的基础吗?
从一个读数到装置的运行任务
这两个数字描述的是已经存在的池子;当需要定规模时,它们是反着读的。微生物需要的固体质量来自负荷与污泥龄,沉淀池能维持的浓度决定容积,两者一起确定曝气池与需气量。池容积与 HRT 图表把停留时间换算成池体容积,一体化 MBR 设备页覆盖同一工艺的膜法版本。单台设备在你的水质下能承载多少,按你的进水和排放标准与工厂确认,而不是从表格上假定。
