污泥淤砂分離器分離效能
摘要：污泥淤砂分離器是一種能夠使活性污泥中污泥有機質與淤砂分離的設備。為了實現污泥淤砂分離器的結構優化，重點探討了污泥淤砂分離器最重要的結構參數-排口比K（底流口直徑Du與溢流口直徑Do之比）對污泥淤砂分離器分離效能的影響。實驗結果表明，在排口比從0.32增加到1.0的過程中，分離器處理能力Qi基本保持不變，分流比S、分離效率η和底流污泥ρ（MLVSS）/ρ（MLSS）分別從0.084、24.7%和0.21增加到0.338、41.1%和0.33.4；污泥有機質富集率FMLVSS和淤砂富集率FMLISS分別從1.95和1.35減小到1.22和1.12。富集除砂所需要的K和分離器獲得較高的除砂效率η時所需K不一致。污泥淤砂分離器排口比K設計為0.4~0.6時，能夠獲得較高的分離效率，并實現淤砂的富集排放。
目前，我國大部分地區的城鎮污水處理廠活性污泥（混合液懸浮固體）的ρ（MLVSS）（混合液揮發性懸浮固體）/ρ（（MLSS）（混合液懸浮固體）比值普遍較低，通常只有0.3~0.5（遠小于常規活性污泥法中的0.7這一經驗參數）。該現象在進水含砂量較高的山地城市尤為突出；通過對重慶市8個典型的污水處理廠進行調研后發現，其活性污泥的ρ（MLVSS）/ρ（MLSS）為0.25~0.40，這些活性污泥中除含有與生物基質相關的無機物外，還含有大量的特細砂（小于200μm不能被普通沉砂池有效去除的特細無機顆粒物）。
這些特細砂被包裹、嵌入以及游離在于活性污泥中，并且與生物基質存在一定的密度差和粒徑差。大量的特細砂存在于活性污泥之中不僅影響污水處理效果，而且特細砂在活性污泥中集聚將加速設備的磨損，增加運行維護費用。如何實現活性污泥中有機質和無機砂的分離已成為污水處理系統一個亟待解決的難題。美國Usfilter公司的專利設備solidsseparationmodule（污泥選擇分離機）實現了污泥中有機物和惰性無機物的分離。但迄今為止，國內尚無相關技術的研究和應用的報道。
為此課題組根據旋流分離模型及原理開發了一種基于污水處理廠生物污泥與特細砂之間的密度、粒徑差異的污泥淤砂分離器，并實現了低比值ρ（MLVSS）/ρ（（MLSS）污泥的生物基質和污泥淤砂的分離。前期研究發現，分離器的排口比K（底流口直徑Du與溢流口直徑Do之比）是污泥淤砂分離器最重要的結構參數，它直接影響污泥淤砂分離器的分離效能。
因此，本文將重點探討污泥淤砂分離器的排口比對特細砂分離效果的影響，從而為污泥淤砂分離器的結構優化奠定基礎。
1實驗材料與實驗方法
1.1實驗系統與運行方式
污水處理廠活性污泥淤砂分離系統如圖1所示：它由貯泥箱（含污泥攪拌器）、污泥淤砂分離器、污泥泵（額定排量5m3/h）、電磁流量計（KDLD-25型電磁流量計，設定量程0~10m3/h，精度級0.5級）、壓力表（YPE型壓力表，額定量程0~0.4MPa）及閥門等構件組成，核心設備為自主開發的污泥淤砂分離器。實驗時，先將污水處理廠回流污泥泵入帶污泥攪拌器的儲泥箱，通過調節閥門控制污泥混合液進入污泥淤砂分離器的進料壓力，污泥混合液通過分離器后被分離為溢流污泥和底流污泥。其中，底流污泥被輸送至污泥脫水機進行脫水，溢流污泥被回流至生物反應池。
1.2實驗方法
實驗采用的污泥淤砂分離器（如圖2所示）的主要結構參數為：筒體直徑為75mm，筒體長度為100mm，溢流管插入深度為88mm，錐角為20°，并配置了直徑為8、10、13和15mm的底流口，直徑為15、18、20、22和25mm的溢流口。在進料壓力為0.2MPa的條件下，分別采用固定溢流管直徑改變底流口直徑（φ15、13、10和8mm）、或固定底流口直徑變更溢流口直徑（φ25、22、20、18和15mm）的組合方式，來測試排口比對污泥淤砂分離器分離效能的影響。
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