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活性污泥系統操作與污泥減量活性污泥系統操作與污泥減量

盧至人

國立中興大學 環境工程學系

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活性污泥系統操作與污泥減量活性污泥系統操作與污泥減量

活性污泥基本原理

活性污泥操作參數

污泥產量與污泥廢棄量

曝氣量

污泥活性檢討

二沉池操作

二沉池的應變策略

污泥減量

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生物處理基本原理生物處理基本原理

bull 最終電子接受者ndash好氧 (AS)厭氧 (UASB)兼氣 (兼氣氧化塘)厭氧好氧 (三段式)等等

bull 生長型態ndash懸浮生長附著生長混合(附著生長為主)

bull 溫度ndash低溫中溫高溫

bull 微生物生長ndash 異營性 (少量自營性)自營性共代謝

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活性污泥基本原理活性污泥基本原理

bull 有機污染物bull 微生物 (污泥膠羽)

ndash 大部份負電荷

bull 氧bull 環境因子

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活性污泥反應槽活性污泥反應槽

bull 完全混合槽ndash 反應較不完全 可以用反應時間克服ndash 對sBOD去除效果較差ndash 絲狀菌的可能性較大

ndash 具稀釋與對徒增負荷的緩衝能力

ndash 反應槽內OUR MLSS BOD均相同ndash 迴流污泥 25 ~ 100 ndash 適合綜合性工業廢水

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活性污泥反應槽活性污泥反應槽

bull 柱塞流

ndash 反應較完全ndash 進口端有機負荷較高ndash 對sBOD去除效果較佳ndash 較容易控制絲狀菌

ndash 流況較不易掌握

ndash 適合水質穩定下的操作ndash 高流量時可避免排出未完全處理的放流水

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活性污泥反應槽活性污泥反應槽

bull 主要型態ndash標準活性污泥系統

bull 生活污水bull 易分解工業廢水

ndash延長曝氣系統bull 難分解工業廢水bull 綜合性工業廢水

ndash純氧系統bull 難分解工業廢水

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活性污泥反應槽活性污泥反應槽

bull 主要單元ndash初沉池ndash曝氣池ndash終沉池

bull 就操作而言 曝氣池與終沉池是一體的ndash迴流污泥

ndash廢棄污泥

bull 就操作而言 迴流污泥與廢棄污泥是一體的

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活性污泥反應槽活性污泥反應槽

bull 基本考量 (工業區綜合工業廢水)ndash停留時間

ndash BOD (COD)去除率

ndash體積與有機負荷ndash廢棄污泥量

ndash污泥齡

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活性污泥反應槽活性污泥反應槽

bull 基本考量 (工業區綜合工業廢水)ndash曝氣池微生物量

ndash耗氧量

ndash固液分離

ndash營養鹽需求（若納入廠區之生活污水則營養鹽較不缺乏）

ndash前處理的需求

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 水力停留時間 (HRT θ)ndash HRT = VQndash 12 ~ 36 Hrsndash Q 進流水流量

bull 含廠內污泥脫水液消化槽上層液hellip等bull 不含迴流污泥流量Qr

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash FM = [Q So] [V MLSS]

ndash 005 ~ 03 Kg-BODKg-MLSS-Dayndash 01 ~ 015 Kg-BODKg-MLSS-Day (典型值)ndash延長曝氣大約是01 Kg-BODKg-MLSS-Dayndash最好是用MLVSS 而不是MLSSndash MLVSS under aeration

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash過高

bull 分解不完全

bull 無法忍受徒增負荷bull 凝聚性沉降性不佳

ndash過低bull 污泥老化

bull 絲狀菌

bull 終沉池負荷過大bull 曝氣不足

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash FM = [Q So] [V MLSS]ndash U = k [S(Ks + S)]

ndash k 最大比基質利用速率 (1 ~ 4)ndash Ks 半反應速率係數 (40 ~ 120)ndash Q 進流水流量 (不含迴流污泥流量)ndash So 進入曝氣池的COD (或BOD)值ndash MLSS 或 MLVSS (用MLVSS 較合理)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 體積負荷 (容積負荷)ndash VL = [Q So] [V]ndash 03 ~ 06 Kg-BODm3-day

ndash Q 進流水流量 (不含迴流污泥流量)ndash So 進入曝氣池的COD (或BOD)值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄ndash 穩態時 [污泥廢棄量] = [污泥生成量]

ndash 污泥生成量 (經驗值)（進流水SS較高時）Px (Kgday) =

bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (MLSSV)]

COD 溶解性COD

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄

ndash 污泥生成量 理論值（進流水SS較低時）Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]So amp S sCOD (或sBOD)

Y 微生物生長係數 (mg-MLVSS-生成mg-COD-去除)Px 廢棄污泥的VSS實際污泥廢棄量 = Px08只考量微生物增殖生成部份 (進流水VSS較低時適用)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄量

bull Qw = [V MLSS] [θcXr]

bull 廢棄污泥與系統操作特性(θcXr)有關bull θc影響污泥廢棄量

bull 二沉池的濃縮效果(Xr)影響污泥廢棄量

bull QwαMLSS MLSSαSo rarr QwαSo

bull MLSS = Co = X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y (So ndash S)]

mg-MLVSSL = [mg-MLVSS mg-COD] x Δ [mg-CODL]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y x (So ndash S)]

因污泥迴流之故

曝氣池污泥濃度增加 [θcθ]倍θc 污泥齡

X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull θc 污泥齡

θc = [ V MLVSS] [QwXr]污泥齡的計算採MLVSS較合理

若污泥沉降不良則

θc = [ V MLVSS] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

MCRT (Mean Cell Residence Time)MCRT =[Total Biomass in the Aeration Tank and in the Secondary Clarifier ] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 MCRTMCRTMLSS 2500 mgL Aeration Tank 5000 m3 2nd Clarifier 1700 m3 Qw 80 m3d Xr 8000 mgLQ 16000 m3d Xe 25 mgL

MCRT = [(25 5000) + (25 1700)][(880) + (0025 16000)] = 16 days

θc = (25 5000) (880) = 20 days (高估)

θc = [(25 5000)][(880) + (0025 16000)] = 12 days (低估)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

又再將細胞衰退列入考量

X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

bull X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull θ= VQbull X = [θc (VQ)] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]bull darr

bull X = [θc V] Q [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull V = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V

就既有處理廠而言V 固定 Y b 常數 (平均分別為 05 amp 005)當進流水質(So)或水量(Q)改變時則X 改變而 X 改變則FM也會改變

然而操作的重點之一是盡量維持FM在合理的範圍內

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

換言之當進流水質(So)或水量(Q)改變時為維持系統FM 的穩定則須以θc調整之 (即調整污泥迴流或污泥廢棄)

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升因此FM須重新檢討是否合理

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]

其中So 與 X 均上升但 So 與 X 的增加比例並不相同

因此為維持FM的穩定則須重新計算θc是否合理也因此需調整廢棄污泥量 (或迴流污泥量)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升為維持FM的穩定則須重新計算θC

一般而言如果是較容易分解的有機物X 的增殖較顯著則FM值的變化極為有限可不需刻意調整污泥迴流量

然而如果是較不容易分解的有機物則 X的增加較為有限如此FM 值將會因 So 的上升而增加因而需增加污泥迴流量以為因應

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 溫度降低FM = [QSo][VX]

FM = [kS][Ks + S]k 最大比基值利用速率mg-COD-utilizedmg-MLVSS-day

溫度降低污泥活性降低rarr k下降k下降FM下降若FM維持不變則 S 會上升放流水質變差但是QSoV都未變則只好提高X以為因應人為的使得FM下降即增加污泥迴流量

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 高進流高進流TSSTSS的影響的影響

Inert Biomass = [Inf TSS] [SRT] [HRT]

例如 SRT 20 days HRT 1 dayInf Inert TSS 100 mgLInert MLSS = (100) (201)

= 2000 mgL2000 mg-MLSSL 的污泥並不具適當的活性

浪費曝氣池的有效體積增加曝氣池的供氧量操作參數的錯估

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 理論需氧率

bull dOdt (O2day)=

bull [Q(So-S)] [BOD5BODL)] ndash 142Px

bull 經驗公式bull dOdt = (035 ~ 05) [Q(So - S)]

[BOD5BODL)] + [(005 ~ 02)XvV]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 14 ~2 Kg-O2Kg-BOD-Removed

bull 以15 Kg-O2Kg-BOD-Removed為例

bull [15 kg-O2kg-BOD][Kg-air023 Kg-O2][m3-Air12 kg-air] [8 ~12]

bull ≒ 50 ~ 70 m3-AirKg-BOD-Removed

bull ≒ 20 ~30 m3-Air m3-WW-Treated bull (因應原水水質不同供氣量變異性極大)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 07 ~15 Kg-O2Kw-H (表面曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (散氣曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (噴射式曝氣設備)

bull 需兼顧攪拌效果

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 1 Kw-H Kg-BOD-removal (表面曝氣設備)

bull 供氣量會因為原水水質操作條件(例如MLSSθchellip等) 溫度等的不同而有極大的變化因此需定期檢測曝氣池的溶氧值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 經驗公式bull 污泥沉降性

ndash SV30 25~35ndash RSSV30 80 ~90

bull 污泥活性

ndash 3 ~ 5 mg-O2L-5-minndash 7 ~ 12 mg-O2hr-g-MLSS

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活性污泥系統的基本程序控制活性污泥系統的基本程序控制

bull 短期的操控 供氧ndash 調整供氣量

bull 短期的操控 固體物ndash 調整污泥迴流率

bull 長期的操控 FM amp MCRTndash 調整污泥廢棄量

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活性污泥系統活性污泥系統 調整供氣量調整供氣量

曝氣的目的

供氧

混合攪拌

低溶氧

不完全的硝化作用

絲狀菌的可能性

高溶氧

浪費

破壞膠羽

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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二沉池操作

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生物處理基本原理生物處理基本原理

bull 最終電子接受者ndash好氧 (AS)厭氧 (UASB)兼氣 (兼氣氧化塘)厭氧好氧 (三段式)等等

bull 生長型態ndash懸浮生長附著生長混合(附著生長為主)

bull 溫度ndash低溫中溫高溫

bull 微生物生長ndash 異營性 (少量自營性)自營性共代謝

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活性污泥基本原理活性污泥基本原理

bull 有機污染物bull 微生物 (污泥膠羽)

ndash 大部份負電荷

bull 氧bull 環境因子

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活性污泥反應槽活性污泥反應槽

bull 完全混合槽ndash 反應較不完全 可以用反應時間克服ndash 對sBOD去除效果較差ndash 絲狀菌的可能性較大

ndash 具稀釋與對徒增負荷的緩衝能力

ndash 反應槽內OUR MLSS BOD均相同ndash 迴流污泥 25 ~ 100 ndash 適合綜合性工業廢水

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活性污泥反應槽活性污泥反應槽

bull 柱塞流

ndash 反應較完全ndash 進口端有機負荷較高ndash 對sBOD去除效果較佳ndash 較容易控制絲狀菌

ndash 流況較不易掌握

ndash 適合水質穩定下的操作ndash 高流量時可避免排出未完全處理的放流水

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活性污泥反應槽活性污泥反應槽

bull 主要型態ndash標準活性污泥系統

bull 生活污水bull 易分解工業廢水

ndash延長曝氣系統bull 難分解工業廢水bull 綜合性工業廢水

ndash純氧系統bull 難分解工業廢水

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活性污泥反應槽活性污泥反應槽

bull 主要單元ndash初沉池ndash曝氣池ndash終沉池

bull 就操作而言 曝氣池與終沉池是一體的ndash迴流污泥

ndash廢棄污泥

bull 就操作而言 迴流污泥與廢棄污泥是一體的

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活性污泥反應槽活性污泥反應槽

bull 基本考量 (工業區綜合工業廢水)ndash停留時間

ndash BOD (COD)去除率

ndash體積與有機負荷ndash廢棄污泥量

ndash污泥齡

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活性污泥反應槽活性污泥反應槽

bull 基本考量 (工業區綜合工業廢水)ndash曝氣池微生物量

ndash耗氧量

ndash固液分離

ndash營養鹽需求（若納入廠區之生活污水則營養鹽較不缺乏）

ndash前處理的需求

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 水力停留時間 (HRT θ)ndash HRT = VQndash 12 ~ 36 Hrsndash Q 進流水流量

bull 含廠內污泥脫水液消化槽上層液hellip等bull 不含迴流污泥流量Qr

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash FM = [Q So] [V MLSS]

ndash 005 ~ 03 Kg-BODKg-MLSS-Dayndash 01 ~ 015 Kg-BODKg-MLSS-Day (典型值)ndash延長曝氣大約是01 Kg-BODKg-MLSS-Dayndash最好是用MLVSS 而不是MLSSndash MLVSS under aeration

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bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash過高

bull 分解不完全

bull 無法忍受徒增負荷bull 凝聚性沉降性不佳

ndash過低bull 污泥老化

bull 絲狀菌

bull 終沉池負荷過大bull 曝氣不足

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash FM = [Q So] [V MLSS]ndash U = k [S(Ks + S)]

ndash k 最大比基質利用速率 (1 ~ 4)ndash Ks 半反應速率係數 (40 ~ 120)ndash Q 進流水流量 (不含迴流污泥流量)ndash So 進入曝氣池的COD (或BOD)值ndash MLSS 或 MLVSS (用MLVSS 較合理)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 體積負荷 (容積負荷)ndash VL = [Q So] [V]ndash 03 ~ 06 Kg-BODm3-day

ndash Q 進流水流量 (不含迴流污泥流量)ndash So 進入曝氣池的COD (或BOD)值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄ndash 穩態時 [污泥廢棄量] = [污泥生成量]

ndash 污泥生成量 (經驗值)（進流水SS較高時）Px (Kgday) =

bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (MLSSV)]

COD 溶解性COD

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄

ndash 污泥生成量 理論值（進流水SS較低時）Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]So amp S sCOD (或sBOD)

Y 微生物生長係數 (mg-MLVSS-生成mg-COD-去除)Px 廢棄污泥的VSS實際污泥廢棄量 = Px08只考量微生物增殖生成部份 (進流水VSS較低時適用)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄量

bull Qw = [V MLSS] [θcXr]

bull 廢棄污泥與系統操作特性(θcXr)有關bull θc影響污泥廢棄量

bull 二沉池的濃縮效果(Xr)影響污泥廢棄量

bull QwαMLSS MLSSαSo rarr QwαSo

bull MLSS = Co = X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y (So ndash S)]

mg-MLVSSL = [mg-MLVSS mg-COD] x Δ [mg-CODL]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y x (So ndash S)]

因污泥迴流之故

曝氣池污泥濃度增加 [θcθ]倍θc 污泥齡

X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull θc 污泥齡

θc = [ V MLVSS] [QwXr]污泥齡的計算採MLVSS較合理

若污泥沉降不良則

θc = [ V MLVSS] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

MCRT (Mean Cell Residence Time)MCRT =[Total Biomass in the Aeration Tank and in the Secondary Clarifier ] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 MCRTMCRTMLSS 2500 mgL Aeration Tank 5000 m3 2nd Clarifier 1700 m3 Qw 80 m3d Xr 8000 mgLQ 16000 m3d Xe 25 mgL

MCRT = [(25 5000) + (25 1700)][(880) + (0025 16000)] = 16 days

θc = (25 5000) (880) = 20 days (高估)

θc = [(25 5000)][(880) + (0025 16000)] = 12 days (低估)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

又再將細胞衰退列入考量

X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

bull X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull θ= VQbull X = [θc (VQ)] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]bull darr

bull X = [θc V] Q [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull V = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V

就既有處理廠而言V 固定 Y b 常數 (平均分別為 05 amp 005)當進流水質(So)或水量(Q)改變時則X 改變而 X 改變則FM也會改變

然而操作的重點之一是盡量維持FM在合理的範圍內

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

換言之當進流水質(So)或水量(Q)改變時為維持系統FM 的穩定則須以θc調整之 (即調整污泥迴流或污泥廢棄)

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升因此FM須重新檢討是否合理

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]

其中So 與 X 均上升但 So 與 X 的增加比例並不相同

因此為維持FM的穩定則須重新計算θc是否合理也因此需調整廢棄污泥量 (或迴流污泥量)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升為維持FM的穩定則須重新計算θC

一般而言如果是較容易分解的有機物X 的增殖較顯著則FM值的變化極為有限可不需刻意調整污泥迴流量

然而如果是較不容易分解的有機物則 X的增加較為有限如此FM 值將會因 So 的上升而增加因而需增加污泥迴流量以為因應

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 溫度降低FM = [QSo][VX]

FM = [kS][Ks + S]k 最大比基值利用速率mg-COD-utilizedmg-MLVSS-day

溫度降低污泥活性降低rarr k下降k下降FM下降若FM維持不變則 S 會上升放流水質變差但是QSoV都未變則只好提高X以為因應人為的使得FM下降即增加污泥迴流量

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 高進流高進流TSSTSS的影響的影響

Inert Biomass = [Inf TSS] [SRT] [HRT]

例如 SRT 20 days HRT 1 dayInf Inert TSS 100 mgLInert MLSS = (100) (201)

= 2000 mgL2000 mg-MLSSL 的污泥並不具適當的活性

浪費曝氣池的有效體積增加曝氣池的供氧量操作參數的錯估

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 理論需氧率

bull dOdt (O2day)=

bull [Q(So-S)] [BOD5BODL)] ndash 142Px

bull 經驗公式bull dOdt = (035 ~ 05) [Q(So - S)]

[BOD5BODL)] + [(005 ~ 02)XvV]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 14 ~2 Kg-O2Kg-BOD-Removed

bull 以15 Kg-O2Kg-BOD-Removed為例

bull [15 kg-O2kg-BOD][Kg-air023 Kg-O2][m3-Air12 kg-air] [8 ~12]

bull ≒ 50 ~ 70 m3-AirKg-BOD-Removed

bull ≒ 20 ~30 m3-Air m3-WW-Treated bull (因應原水水質不同供氣量變異性極大)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 07 ~15 Kg-O2Kw-H (表面曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (散氣曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (噴射式曝氣設備)

bull 需兼顧攪拌效果

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 1 Kw-H Kg-BOD-removal (表面曝氣設備)

bull 供氣量會因為原水水質操作條件(例如MLSSθchellip等) 溫度等的不同而有極大的變化因此需定期檢測曝氣池的溶氧值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 經驗公式bull 污泥沉降性

ndash SV30 25~35ndash RSSV30 80 ~90

bull 污泥活性

ndash 3 ~ 5 mg-O2L-5-minndash 7 ~ 12 mg-O2hr-g-MLSS

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活性污泥系統的基本程序控制活性污泥系統的基本程序控制

bull 短期的操控 供氧ndash 調整供氣量

bull 短期的操控 固體物ndash 調整污泥迴流率

bull 長期的操控 FM amp MCRTndash 調整污泥廢棄量

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活性污泥系統活性污泥系統 調整供氣量調整供氣量

曝氣的目的

供氧

混合攪拌

低溶氧

不完全的硝化作用

絲狀菌的可能性

高溶氧

浪費

破壞膠羽

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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生物處理基本原理生物處理基本原理

bull 最終電子接受者ndash好氧 (AS)厭氧 (UASB)兼氣 (兼氣氧化塘)厭氧好氧 (三段式)等等

bull 生長型態ndash懸浮生長附著生長混合(附著生長為主)

bull 溫度ndash低溫中溫高溫

bull 微生物生長ndash 異營性 (少量自營性)自營性共代謝

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活性污泥基本原理活性污泥基本原理

bull 有機污染物bull 微生物 (污泥膠羽)

ndash 大部份負電荷

bull 氧bull 環境因子

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活性污泥反應槽活性污泥反應槽

bull 完全混合槽ndash 反應較不完全 可以用反應時間克服ndash 對sBOD去除效果較差ndash 絲狀菌的可能性較大

ndash 具稀釋與對徒增負荷的緩衝能力

ndash 反應槽內OUR MLSS BOD均相同ndash 迴流污泥 25 ~ 100 ndash 適合綜合性工業廢水

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活性污泥反應槽活性污泥反應槽

bull 柱塞流

ndash 反應較完全ndash 進口端有機負荷較高ndash 對sBOD去除效果較佳ndash 較容易控制絲狀菌

ndash 流況較不易掌握

ndash 適合水質穩定下的操作ndash 高流量時可避免排出未完全處理的放流水

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活性污泥反應槽活性污泥反應槽

bull 主要型態ndash標準活性污泥系統

bull 生活污水bull 易分解工業廢水

ndash延長曝氣系統bull 難分解工業廢水bull 綜合性工業廢水

ndash純氧系統bull 難分解工業廢水

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活性污泥反應槽活性污泥反應槽

bull 主要單元ndash初沉池ndash曝氣池ndash終沉池

bull 就操作而言 曝氣池與終沉池是一體的ndash迴流污泥

ndash廢棄污泥

bull 就操作而言 迴流污泥與廢棄污泥是一體的

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活性污泥反應槽活性污泥反應槽

bull 基本考量 (工業區綜合工業廢水)ndash停留時間

ndash BOD (COD)去除率

ndash體積與有機負荷ndash廢棄污泥量

ndash污泥齡

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活性污泥反應槽活性污泥反應槽

bull 基本考量 (工業區綜合工業廢水)ndash曝氣池微生物量

ndash耗氧量

ndash固液分離

ndash營養鹽需求（若納入廠區之生活污水則營養鹽較不缺乏）

ndash前處理的需求

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 水力停留時間 (HRT θ)ndash HRT = VQndash 12 ~ 36 Hrsndash Q 進流水流量

bull 含廠內污泥脫水液消化槽上層液hellip等bull 不含迴流污泥流量Qr

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash FM = [Q So] [V MLSS]

ndash 005 ~ 03 Kg-BODKg-MLSS-Dayndash 01 ~ 015 Kg-BODKg-MLSS-Day (典型值)ndash延長曝氣大約是01 Kg-BODKg-MLSS-Dayndash最好是用MLVSS 而不是MLSSndash MLVSS under aeration

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bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash過高

bull 分解不完全

bull 無法忍受徒增負荷bull 凝聚性沉降性不佳

ndash過低bull 污泥老化

bull 絲狀菌

bull 終沉池負荷過大bull 曝氣不足

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bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash FM = [Q So] [V MLSS]ndash U = k [S(Ks + S)]

ndash k 最大比基質利用速率 (1 ~ 4)ndash Ks 半反應速率係數 (40 ~ 120)ndash Q 進流水流量 (不含迴流污泥流量)ndash So 進入曝氣池的COD (或BOD)值ndash MLSS 或 MLVSS (用MLVSS 較合理)

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bull 體積負荷 (容積負荷)ndash VL = [Q So] [V]ndash 03 ~ 06 Kg-BODm3-day

ndash Q 進流水流量 (不含迴流污泥流量)ndash So 進入曝氣池的COD (或BOD)值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄ndash 穩態時 [污泥廢棄量] = [污泥生成量]

ndash 污泥生成量 (經驗值)（進流水SS較高時）Px (Kgday) =

bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (MLSSV)]

COD 溶解性COD

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄

ndash 污泥生成量 理論值（進流水SS較低時）Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]So amp S sCOD (或sBOD)

Y 微生物生長係數 (mg-MLVSS-生成mg-COD-去除)Px 廢棄污泥的VSS實際污泥廢棄量 = Px08只考量微生物增殖生成部份 (進流水VSS較低時適用)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄量

bull Qw = [V MLSS] [θcXr]

bull 廢棄污泥與系統操作特性(θcXr)有關bull θc影響污泥廢棄量

bull 二沉池的濃縮效果(Xr)影響污泥廢棄量

bull QwαMLSS MLSSαSo rarr QwαSo

bull MLSS = Co = X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y (So ndash S)]

mg-MLVSSL = [mg-MLVSS mg-COD] x Δ [mg-CODL]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y x (So ndash S)]

因污泥迴流之故

曝氣池污泥濃度增加 [θcθ]倍θc 污泥齡

X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull θc 污泥齡

θc = [ V MLVSS] [QwXr]污泥齡的計算採MLVSS較合理

若污泥沉降不良則

θc = [ V MLVSS] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

MCRT (Mean Cell Residence Time)MCRT =[Total Biomass in the Aeration Tank and in the Secondary Clarifier ] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 MCRTMCRTMLSS 2500 mgL Aeration Tank 5000 m3 2nd Clarifier 1700 m3 Qw 80 m3d Xr 8000 mgLQ 16000 m3d Xe 25 mgL

MCRT = [(25 5000) + (25 1700)][(880) + (0025 16000)] = 16 days

θc = (25 5000) (880) = 20 days (高估)

θc = [(25 5000)][(880) + (0025 16000)] = 12 days (低估)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

又再將細胞衰退列入考量

X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

bull X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull θ= VQbull X = [θc (VQ)] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]bull darr

bull X = [θc V] Q [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull V = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V

就既有處理廠而言V 固定 Y b 常數 (平均分別為 05 amp 005)當進流水質(So)或水量(Q)改變時則X 改變而 X 改變則FM也會改變

然而操作的重點之一是盡量維持FM在合理的範圍內

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

換言之當進流水質(So)或水量(Q)改變時為維持系統FM 的穩定則須以θc調整之 (即調整污泥迴流或污泥廢棄)

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升因此FM須重新檢討是否合理

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]

其中So 與 X 均上升但 So 與 X 的增加比例並不相同

因此為維持FM的穩定則須重新計算θc是否合理也因此需調整廢棄污泥量 (或迴流污泥量)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升為維持FM的穩定則須重新計算θC

一般而言如果是較容易分解的有機物X 的增殖較顯著則FM值的變化極為有限可不需刻意調整污泥迴流量

然而如果是較不容易分解的有機物則 X的增加較為有限如此FM 值將會因 So 的上升而增加因而需增加污泥迴流量以為因應

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 溫度降低FM = [QSo][VX]

FM = [kS][Ks + S]k 最大比基值利用速率mg-COD-utilizedmg-MLVSS-day

溫度降低污泥活性降低rarr k下降k下降FM下降若FM維持不變則 S 會上升放流水質變差但是QSoV都未變則只好提高X以為因應人為的使得FM下降即增加污泥迴流量

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 高進流高進流TSSTSS的影響的影響

Inert Biomass = [Inf TSS] [SRT] [HRT]

例如 SRT 20 days HRT 1 dayInf Inert TSS 100 mgLInert MLSS = (100) (201)

= 2000 mgL2000 mg-MLSSL 的污泥並不具適當的活性

浪費曝氣池的有效體積增加曝氣池的供氧量操作參數的錯估

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 理論需氧率

bull dOdt (O2day)=

bull [Q(So-S)] [BOD5BODL)] ndash 142Px

bull 經驗公式bull dOdt = (035 ~ 05) [Q(So - S)]

[BOD5BODL)] + [(005 ~ 02)XvV]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 14 ~2 Kg-O2Kg-BOD-Removed

bull 以15 Kg-O2Kg-BOD-Removed為例

bull [15 kg-O2kg-BOD][Kg-air023 Kg-O2][m3-Air12 kg-air] [8 ~12]

bull ≒ 50 ~ 70 m3-AirKg-BOD-Removed

bull ≒ 20 ~30 m3-Air m3-WW-Treated bull (因應原水水質不同供氣量變異性極大)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 07 ~15 Kg-O2Kw-H (表面曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (散氣曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (噴射式曝氣設備)

bull 需兼顧攪拌效果

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 1 Kw-H Kg-BOD-removal (表面曝氣設備)

bull 供氣量會因為原水水質操作條件(例如MLSSθchellip等) 溫度等的不同而有極大的變化因此需定期檢測曝氣池的溶氧值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 經驗公式bull 污泥沉降性

ndash SV30 25~35ndash RSSV30 80 ~90

bull 污泥活性

ndash 3 ~ 5 mg-O2L-5-minndash 7 ~ 12 mg-O2hr-g-MLSS

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活性污泥系統的基本程序控制活性污泥系統的基本程序控制

bull 短期的操控 供氧ndash 調整供氣量

bull 短期的操控 固體物ndash 調整污泥迴流率

bull 長期的操控 FM amp MCRTndash 調整污泥廢棄量

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活性污泥系統活性污泥系統 調整供氣量調整供氣量

曝氣的目的

供氧

混合攪拌

低溶氧

不完全的硝化作用

絲狀菌的可能性

高溶氧

浪費

破壞膠羽

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• Θc vs X
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• 污泥減量 增加迴流量
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活性污泥基本原理活性污泥基本原理

bull 有機污染物bull 微生物 (污泥膠羽)

ndash 大部份負電荷

bull 氧bull 環境因子

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活性污泥反應槽活性污泥反應槽

bull 完全混合槽ndash 反應較不完全 可以用反應時間克服ndash 對sBOD去除效果較差ndash 絲狀菌的可能性較大

ndash 具稀釋與對徒增負荷的緩衝能力

ndash 反應槽內OUR MLSS BOD均相同ndash 迴流污泥 25 ~ 100 ndash 適合綜合性工業廢水

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活性污泥反應槽活性污泥反應槽

bull 柱塞流

ndash 反應較完全ndash 進口端有機負荷較高ndash 對sBOD去除效果較佳ndash 較容易控制絲狀菌

ndash 流況較不易掌握

ndash 適合水質穩定下的操作ndash 高流量時可避免排出未完全處理的放流水

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活性污泥反應槽活性污泥反應槽

bull 主要型態ndash標準活性污泥系統

bull 生活污水bull 易分解工業廢水

ndash延長曝氣系統bull 難分解工業廢水bull 綜合性工業廢水

ndash純氧系統bull 難分解工業廢水

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活性污泥反應槽活性污泥反應槽

bull 主要單元ndash初沉池ndash曝氣池ndash終沉池

bull 就操作而言 曝氣池與終沉池是一體的ndash迴流污泥

ndash廢棄污泥

bull 就操作而言 迴流污泥與廢棄污泥是一體的

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活性污泥反應槽活性污泥反應槽

bull 基本考量 (工業區綜合工業廢水)ndash停留時間

ndash BOD (COD)去除率

ndash體積與有機負荷ndash廢棄污泥量

ndash污泥齡

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活性污泥反應槽活性污泥反應槽

bull 基本考量 (工業區綜合工業廢水)ndash曝氣池微生物量

ndash耗氧量

ndash固液分離

ndash營養鹽需求（若納入廠區之生活污水則營養鹽較不缺乏）

ndash前處理的需求

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 水力停留時間 (HRT θ)ndash HRT = VQndash 12 ~ 36 Hrsndash Q 進流水流量

bull 含廠內污泥脫水液消化槽上層液hellip等bull 不含迴流污泥流量Qr

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash FM = [Q So] [V MLSS]

ndash 005 ~ 03 Kg-BODKg-MLSS-Dayndash 01 ~ 015 Kg-BODKg-MLSS-Day (典型值)ndash延長曝氣大約是01 Kg-BODKg-MLSS-Dayndash最好是用MLVSS 而不是MLSSndash MLVSS under aeration

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash過高

bull 分解不完全

bull 無法忍受徒增負荷bull 凝聚性沉降性不佳

ndash過低bull 污泥老化

bull 絲狀菌

bull 終沉池負荷過大bull 曝氣不足

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash FM = [Q So] [V MLSS]ndash U = k [S(Ks + S)]

ndash k 最大比基質利用速率 (1 ~ 4)ndash Ks 半反應速率係數 (40 ~ 120)ndash Q 進流水流量 (不含迴流污泥流量)ndash So 進入曝氣池的COD (或BOD)值ndash MLSS 或 MLVSS (用MLVSS 較合理)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 體積負荷 (容積負荷)ndash VL = [Q So] [V]ndash 03 ~ 06 Kg-BODm3-day

ndash Q 進流水流量 (不含迴流污泥流量)ndash So 進入曝氣池的COD (或BOD)值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄ndash 穩態時 [污泥廢棄量] = [污泥生成量]

ndash 污泥生成量 (經驗值)（進流水SS較高時）Px (Kgday) =

bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (MLSSV)]

COD 溶解性COD

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄

ndash 污泥生成量 理論值（進流水SS較低時）Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]So amp S sCOD (或sBOD)

Y 微生物生長係數 (mg-MLVSS-生成mg-COD-去除)Px 廢棄污泥的VSS實際污泥廢棄量 = Px08只考量微生物增殖生成部份 (進流水VSS較低時適用)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄量

bull Qw = [V MLSS] [θcXr]

bull 廢棄污泥與系統操作特性(θcXr)有關bull θc影響污泥廢棄量

bull 二沉池的濃縮效果(Xr)影響污泥廢棄量

bull QwαMLSS MLSSαSo rarr QwαSo

bull MLSS = Co = X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y (So ndash S)]

mg-MLVSSL = [mg-MLVSS mg-COD] x Δ [mg-CODL]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y x (So ndash S)]

因污泥迴流之故

曝氣池污泥濃度增加 [θcθ]倍θc 污泥齡

X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull θc 污泥齡

θc = [ V MLVSS] [QwXr]污泥齡的計算採MLVSS較合理

若污泥沉降不良則

θc = [ V MLVSS] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

MCRT (Mean Cell Residence Time)MCRT =[Total Biomass in the Aeration Tank and in the Secondary Clarifier ] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 MCRTMCRTMLSS 2500 mgL Aeration Tank 5000 m3 2nd Clarifier 1700 m3 Qw 80 m3d Xr 8000 mgLQ 16000 m3d Xe 25 mgL

MCRT = [(25 5000) + (25 1700)][(880) + (0025 16000)] = 16 days

θc = (25 5000) (880) = 20 days (高估)

θc = [(25 5000)][(880) + (0025 16000)] = 12 days (低估)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

又再將細胞衰退列入考量

X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

bull X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull θ= VQbull X = [θc (VQ)] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]bull darr

bull X = [θc V] Q [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull V = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V

就既有處理廠而言V 固定 Y b 常數 (平均分別為 05 amp 005)當進流水質(So)或水量(Q)改變時則X 改變而 X 改變則FM也會改變

然而操作的重點之一是盡量維持FM在合理的範圍內

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

換言之當進流水質(So)或水量(Q)改變時為維持系統FM 的穩定則須以θc調整之 (即調整污泥迴流或污泥廢棄)

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升因此FM須重新檢討是否合理

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]

其中So 與 X 均上升但 So 與 X 的增加比例並不相同

因此為維持FM的穩定則須重新計算θc是否合理也因此需調整廢棄污泥量 (或迴流污泥量)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升為維持FM的穩定則須重新計算θC

一般而言如果是較容易分解的有機物X 的增殖較顯著則FM值的變化極為有限可不需刻意調整污泥迴流量

然而如果是較不容易分解的有機物則 X的增加較為有限如此FM 值將會因 So 的上升而增加因而需增加污泥迴流量以為因應

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 溫度降低FM = [QSo][VX]

FM = [kS][Ks + S]k 最大比基值利用速率mg-COD-utilizedmg-MLVSS-day

溫度降低污泥活性降低rarr k下降k下降FM下降若FM維持不變則 S 會上升放流水質變差但是QSoV都未變則只好提高X以為因應人為的使得FM下降即增加污泥迴流量

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 高進流高進流TSSTSS的影響的影響

Inert Biomass = [Inf TSS] [SRT] [HRT]

例如 SRT 20 days HRT 1 dayInf Inert TSS 100 mgLInert MLSS = (100) (201)

= 2000 mgL2000 mg-MLSSL 的污泥並不具適當的活性

浪費曝氣池的有效體積增加曝氣池的供氧量操作參數的錯估

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 理論需氧率

bull dOdt (O2day)=

bull [Q(So-S)] [BOD5BODL)] ndash 142Px

bull 經驗公式bull dOdt = (035 ~ 05) [Q(So - S)]

[BOD5BODL)] + [(005 ~ 02)XvV]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 14 ~2 Kg-O2Kg-BOD-Removed

bull 以15 Kg-O2Kg-BOD-Removed為例

bull [15 kg-O2kg-BOD][Kg-air023 Kg-O2][m3-Air12 kg-air] [8 ~12]

bull ≒ 50 ~ 70 m3-AirKg-BOD-Removed

bull ≒ 20 ~30 m3-Air m3-WW-Treated bull (因應原水水質不同供氣量變異性極大)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 07 ~15 Kg-O2Kw-H (表面曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (散氣曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (噴射式曝氣設備)

bull 需兼顧攪拌效果

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 1 Kw-H Kg-BOD-removal (表面曝氣設備)

bull 供氣量會因為原水水質操作條件(例如MLSSθchellip等) 溫度等的不同而有極大的變化因此需定期檢測曝氣池的溶氧值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 經驗公式bull 污泥沉降性

ndash SV30 25~35ndash RSSV30 80 ~90

bull 污泥活性

ndash 3 ~ 5 mg-O2L-5-minndash 7 ~ 12 mg-O2hr-g-MLSS

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活性污泥系統的基本程序控制活性污泥系統的基本程序控制

bull 短期的操控 供氧ndash 調整供氣量

bull 短期的操控 固體物ndash 調整污泥迴流率

bull 長期的操控 FM amp MCRTndash 調整污泥廢棄量

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活性污泥系統活性污泥系統 調整供氣量調整供氣量

曝氣的目的

供氧

混合攪拌

低溶氧

不完全的硝化作用

絲狀菌的可能性

高溶氧

浪費

破壞膠羽

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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bull 完全混合槽ndash 反應較不完全 可以用反應時間克服ndash 對sBOD去除效果較差ndash 絲狀菌的可能性較大

ndash 具稀釋與對徒增負荷的緩衝能力

ndash 反應槽內OUR MLSS BOD均相同ndash 迴流污泥 25 ~ 100 ndash 適合綜合性工業廢水

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活性污泥反應槽活性污泥反應槽

bull 柱塞流

ndash 反應較完全ndash 進口端有機負荷較高ndash 對sBOD去除效果較佳ndash 較容易控制絲狀菌

ndash 流況較不易掌握

ndash 適合水質穩定下的操作ndash 高流量時可避免排出未完全處理的放流水

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活性污泥反應槽活性污泥反應槽

bull 主要型態ndash標準活性污泥系統

bull 生活污水bull 易分解工業廢水

ndash延長曝氣系統bull 難分解工業廢水bull 綜合性工業廢水

ndash純氧系統bull 難分解工業廢水

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活性污泥反應槽活性污泥反應槽

bull 主要單元ndash初沉池ndash曝氣池ndash終沉池

bull 就操作而言 曝氣池與終沉池是一體的ndash迴流污泥

ndash廢棄污泥

bull 就操作而言 迴流污泥與廢棄污泥是一體的

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活性污泥反應槽活性污泥反應槽

bull 基本考量 (工業區綜合工業廢水)ndash停留時間

ndash BOD (COD)去除率

ndash體積與有機負荷ndash廢棄污泥量

ndash污泥齡

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活性污泥反應槽活性污泥反應槽

bull 基本考量 (工業區綜合工業廢水)ndash曝氣池微生物量

ndash耗氧量

ndash固液分離

ndash營養鹽需求（若納入廠區之生活污水則營養鹽較不缺乏）

ndash前處理的需求

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 水力停留時間 (HRT θ)ndash HRT = VQndash 12 ~ 36 Hrsndash Q 進流水流量

bull 含廠內污泥脫水液消化槽上層液hellip等bull 不含迴流污泥流量Qr

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash FM = [Q So] [V MLSS]

ndash 005 ~ 03 Kg-BODKg-MLSS-Dayndash 01 ~ 015 Kg-BODKg-MLSS-Day (典型值)ndash延長曝氣大約是01 Kg-BODKg-MLSS-Dayndash最好是用MLVSS 而不是MLSSndash MLVSS under aeration

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash過高

bull 分解不完全

bull 無法忍受徒增負荷bull 凝聚性沉降性不佳

ndash過低bull 污泥老化

bull 絲狀菌

bull 終沉池負荷過大bull 曝氣不足

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash FM = [Q So] [V MLSS]ndash U = k [S(Ks + S)]

ndash k 最大比基質利用速率 (1 ~ 4)ndash Ks 半反應速率係數 (40 ~ 120)ndash Q 進流水流量 (不含迴流污泥流量)ndash So 進入曝氣池的COD (或BOD)值ndash MLSS 或 MLVSS (用MLVSS 較合理)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 體積負荷 (容積負荷)ndash VL = [Q So] [V]ndash 03 ~ 06 Kg-BODm3-day

ndash Q 進流水流量 (不含迴流污泥流量)ndash So 進入曝氣池的COD (或BOD)值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄ndash 穩態時 [污泥廢棄量] = [污泥生成量]

ndash 污泥生成量 (經驗值)（進流水SS較高時）Px (Kgday) =

bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (MLSSV)]

COD 溶解性COD

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄

ndash 污泥生成量 理論值（進流水SS較低時）Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]So amp S sCOD (或sBOD)

Y 微生物生長係數 (mg-MLVSS-生成mg-COD-去除)Px 廢棄污泥的VSS實際污泥廢棄量 = Px08只考量微生物增殖生成部份 (進流水VSS較低時適用)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄量

bull Qw = [V MLSS] [θcXr]

bull 廢棄污泥與系統操作特性(θcXr)有關bull θc影響污泥廢棄量

bull 二沉池的濃縮效果(Xr)影響污泥廢棄量

bull QwαMLSS MLSSαSo rarr QwαSo

bull MLSS = Co = X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y (So ndash S)]

mg-MLVSSL = [mg-MLVSS mg-COD] x Δ [mg-CODL]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y x (So ndash S)]

因污泥迴流之故

曝氣池污泥濃度增加 [θcθ]倍θc 污泥齡

X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull θc 污泥齡

θc = [ V MLVSS] [QwXr]污泥齡的計算採MLVSS較合理

若污泥沉降不良則

θc = [ V MLVSS] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

MCRT (Mean Cell Residence Time)MCRT =[Total Biomass in the Aeration Tank and in the Secondary Clarifier ] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 MCRTMCRTMLSS 2500 mgL Aeration Tank 5000 m3 2nd Clarifier 1700 m3 Qw 80 m3d Xr 8000 mgLQ 16000 m3d Xe 25 mgL

MCRT = [(25 5000) + (25 1700)][(880) + (0025 16000)] = 16 days

θc = (25 5000) (880) = 20 days (高估)

θc = [(25 5000)][(880) + (0025 16000)] = 12 days (低估)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

又再將細胞衰退列入考量

X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

bull X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull θ= VQbull X = [θc (VQ)] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]bull darr

bull X = [θc V] Q [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull V = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V

就既有處理廠而言V 固定 Y b 常數 (平均分別為 05 amp 005)當進流水質(So)或水量(Q)改變時則X 改變而 X 改變則FM也會改變

然而操作的重點之一是盡量維持FM在合理的範圍內

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

換言之當進流水質(So)或水量(Q)改變時為維持系統FM 的穩定則須以θc調整之 (即調整污泥迴流或污泥廢棄)

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升因此FM須重新檢討是否合理

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]

其中So 與 X 均上升但 So 與 X 的增加比例並不相同

因此為維持FM的穩定則須重新計算θc是否合理也因此需調整廢棄污泥量 (或迴流污泥量)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升為維持FM的穩定則須重新計算θC

一般而言如果是較容易分解的有機物X 的增殖較顯著則FM值的變化極為有限可不需刻意調整污泥迴流量

然而如果是較不容易分解的有機物則 X的增加較為有限如此FM 值將會因 So 的上升而增加因而需增加污泥迴流量以為因應

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 溫度降低FM = [QSo][VX]

FM = [kS][Ks + S]k 最大比基值利用速率mg-COD-utilizedmg-MLVSS-day

溫度降低污泥活性降低rarr k下降k下降FM下降若FM維持不變則 S 會上升放流水質變差但是QSoV都未變則只好提高X以為因應人為的使得FM下降即增加污泥迴流量

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 高進流高進流TSSTSS的影響的影響

Inert Biomass = [Inf TSS] [SRT] [HRT]

例如 SRT 20 days HRT 1 dayInf Inert TSS 100 mgLInert MLSS = (100) (201)

= 2000 mgL2000 mg-MLSSL 的污泥並不具適當的活性

浪費曝氣池的有效體積增加曝氣池的供氧量操作參數的錯估

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 理論需氧率

bull dOdt (O2day)=

bull [Q(So-S)] [BOD5BODL)] ndash 142Px

bull 經驗公式bull dOdt = (035 ~ 05) [Q(So - S)]

[BOD5BODL)] + [(005 ~ 02)XvV]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 14 ~2 Kg-O2Kg-BOD-Removed

bull 以15 Kg-O2Kg-BOD-Removed為例

bull [15 kg-O2kg-BOD][Kg-air023 Kg-O2][m3-Air12 kg-air] [8 ~12]

bull ≒ 50 ~ 70 m3-AirKg-BOD-Removed

bull ≒ 20 ~30 m3-Air m3-WW-Treated bull (因應原水水質不同供氣量變異性極大)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 07 ~15 Kg-O2Kw-H (表面曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (散氣曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (噴射式曝氣設備)

bull 需兼顧攪拌效果

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 1 Kw-H Kg-BOD-removal (表面曝氣設備)

bull 供氣量會因為原水水質操作條件(例如MLSSθchellip等) 溫度等的不同而有極大的變化因此需定期檢測曝氣池的溶氧值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 經驗公式bull 污泥沉降性

ndash SV30 25~35ndash RSSV30 80 ~90

bull 污泥活性

ndash 3 ~ 5 mg-O2L-5-minndash 7 ~ 12 mg-O2hr-g-MLSS

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活性污泥系統的基本程序控制活性污泥系統的基本程序控制

bull 短期的操控 供氧ndash 調整供氣量

bull 短期的操控 固體物ndash 調整污泥迴流率

bull 長期的操控 FM amp MCRTndash 調整污泥廢棄量

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活性污泥系統活性污泥系統 調整供氣量調整供氣量

曝氣的目的

供氧

混合攪拌

低溶氧

不完全的硝化作用

絲狀菌的可能性

高溶氧

浪費

破壞膠羽

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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bull 柱塞流

ndash 反應較完全ndash 進口端有機負荷較高ndash 對sBOD去除效果較佳ndash 較容易控制絲狀菌

ndash 流況較不易掌握

ndash 適合水質穩定下的操作ndash 高流量時可避免排出未完全處理的放流水

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bull 主要型態ndash標準活性污泥系統

bull 生活污水bull 易分解工業廢水

ndash延長曝氣系統bull 難分解工業廢水bull 綜合性工業廢水

ndash純氧系統bull 難分解工業廢水

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bull 主要單元ndash初沉池ndash曝氣池ndash終沉池

bull 就操作而言 曝氣池與終沉池是一體的ndash迴流污泥

ndash廢棄污泥

bull 就操作而言 迴流污泥與廢棄污泥是一體的

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bull 基本考量 (工業區綜合工業廢水)ndash停留時間

ndash BOD (COD)去除率

ndash體積與有機負荷ndash廢棄污泥量

ndash污泥齡

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bull 基本考量 (工業區綜合工業廢水)ndash曝氣池微生物量

ndash耗氧量

ndash固液分離

ndash營養鹽需求（若納入廠區之生活污水則營養鹽較不缺乏）

ndash前處理的需求

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 水力停留時間 (HRT θ)ndash HRT = VQndash 12 ~ 36 Hrsndash Q 進流水流量

bull 含廠內污泥脫水液消化槽上層液hellip等bull 不含迴流污泥流量Qr

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash FM = [Q So] [V MLSS]

ndash 005 ~ 03 Kg-BODKg-MLSS-Dayndash 01 ~ 015 Kg-BODKg-MLSS-Day (典型值)ndash延長曝氣大約是01 Kg-BODKg-MLSS-Dayndash最好是用MLVSS 而不是MLSSndash MLVSS under aeration

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash過高

bull 分解不完全

bull 無法忍受徒增負荷bull 凝聚性沉降性不佳

ndash過低bull 污泥老化

bull 絲狀菌

bull 終沉池負荷過大bull 曝氣不足

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash FM = [Q So] [V MLSS]ndash U = k [S(Ks + S)]

ndash k 最大比基質利用速率 (1 ~ 4)ndash Ks 半反應速率係數 (40 ~ 120)ndash Q 進流水流量 (不含迴流污泥流量)ndash So 進入曝氣池的COD (或BOD)值ndash MLSS 或 MLVSS (用MLVSS 較合理)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 體積負荷 (容積負荷)ndash VL = [Q So] [V]ndash 03 ~ 06 Kg-BODm3-day

ndash Q 進流水流量 (不含迴流污泥流量)ndash So 進入曝氣池的COD (或BOD)值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄ndash 穩態時 [污泥廢棄量] = [污泥生成量]

ndash 污泥生成量 (經驗值)（進流水SS較高時）Px (Kgday) =

bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (MLSSV)]

COD 溶解性COD

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄

ndash 污泥生成量 理論值（進流水SS較低時）Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]So amp S sCOD (或sBOD)

Y 微生物生長係數 (mg-MLVSS-生成mg-COD-去除)Px 廢棄污泥的VSS實際污泥廢棄量 = Px08只考量微生物增殖生成部份 (進流水VSS較低時適用)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄量

bull Qw = [V MLSS] [θcXr]

bull 廢棄污泥與系統操作特性(θcXr)有關bull θc影響污泥廢棄量

bull 二沉池的濃縮效果(Xr)影響污泥廢棄量

bull QwαMLSS MLSSαSo rarr QwαSo

bull MLSS = Co = X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y (So ndash S)]

mg-MLVSSL = [mg-MLVSS mg-COD] x Δ [mg-CODL]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y x (So ndash S)]

因污泥迴流之故

曝氣池污泥濃度增加 [θcθ]倍θc 污泥齡

X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull θc 污泥齡

θc = [ V MLVSS] [QwXr]污泥齡的計算採MLVSS較合理

若污泥沉降不良則

θc = [ V MLVSS] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

MCRT (Mean Cell Residence Time)MCRT =[Total Biomass in the Aeration Tank and in the Secondary Clarifier ] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 MCRTMCRTMLSS 2500 mgL Aeration Tank 5000 m3 2nd Clarifier 1700 m3 Qw 80 m3d Xr 8000 mgLQ 16000 m3d Xe 25 mgL

MCRT = [(25 5000) + (25 1700)][(880) + (0025 16000)] = 16 days

θc = (25 5000) (880) = 20 days (高估)

θc = [(25 5000)][(880) + (0025 16000)] = 12 days (低估)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

又再將細胞衰退列入考量

X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

bull X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull θ= VQbull X = [θc (VQ)] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]bull darr

bull X = [θc V] Q [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull V = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V

就既有處理廠而言V 固定 Y b 常數 (平均分別為 05 amp 005)當進流水質(So)或水量(Q)改變時則X 改變而 X 改變則FM也會改變

然而操作的重點之一是盡量維持FM在合理的範圍內

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

換言之當進流水質(So)或水量(Q)改變時為維持系統FM 的穩定則須以θc調整之 (即調整污泥迴流或污泥廢棄)

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升因此FM須重新檢討是否合理

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]

其中So 與 X 均上升但 So 與 X 的增加比例並不相同

因此為維持FM的穩定則須重新計算θc是否合理也因此需調整廢棄污泥量 (或迴流污泥量)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升為維持FM的穩定則須重新計算θC

一般而言如果是較容易分解的有機物X 的增殖較顯著則FM值的變化極為有限可不需刻意調整污泥迴流量

然而如果是較不容易分解的有機物則 X的增加較為有限如此FM 值將會因 So 的上升而增加因而需增加污泥迴流量以為因應

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 溫度降低FM = [QSo][VX]

FM = [kS][Ks + S]k 最大比基值利用速率mg-COD-utilizedmg-MLVSS-day

溫度降低污泥活性降低rarr k下降k下降FM下降若FM維持不變則 S 會上升放流水質變差但是QSoV都未變則只好提高X以為因應人為的使得FM下降即增加污泥迴流量

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 高進流高進流TSSTSS的影響的影響

Inert Biomass = [Inf TSS] [SRT] [HRT]

例如 SRT 20 days HRT 1 dayInf Inert TSS 100 mgLInert MLSS = (100) (201)

= 2000 mgL2000 mg-MLSSL 的污泥並不具適當的活性

浪費曝氣池的有效體積增加曝氣池的供氧量操作參數的錯估

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 理論需氧率

bull dOdt (O2day)=

bull [Q(So-S)] [BOD5BODL)] ndash 142Px

bull 經驗公式bull dOdt = (035 ~ 05) [Q(So - S)]

[BOD5BODL)] + [(005 ~ 02)XvV]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 14 ~2 Kg-O2Kg-BOD-Removed

bull 以15 Kg-O2Kg-BOD-Removed為例

bull [15 kg-O2kg-BOD][Kg-air023 Kg-O2][m3-Air12 kg-air] [8 ~12]

bull ≒ 50 ~ 70 m3-AirKg-BOD-Removed

bull ≒ 20 ~30 m3-Air m3-WW-Treated bull (因應原水水質不同供氣量變異性極大)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 07 ~15 Kg-O2Kw-H (表面曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (散氣曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (噴射式曝氣設備)

bull 需兼顧攪拌效果

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 1 Kw-H Kg-BOD-removal (表面曝氣設備)

bull 供氣量會因為原水水質操作條件(例如MLSSθchellip等) 溫度等的不同而有極大的變化因此需定期檢測曝氣池的溶氧值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 經驗公式bull 污泥沉降性

ndash SV30 25~35ndash RSSV30 80 ~90

bull 污泥活性

ndash 3 ~ 5 mg-O2L-5-minndash 7 ~ 12 mg-O2hr-g-MLSS

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活性污泥系統的基本程序控制活性污泥系統的基本程序控制

bull 短期的操控 供氧ndash 調整供氣量

bull 短期的操控 固體物ndash 調整污泥迴流率

bull 長期的操控 FM amp MCRTndash 調整污泥廢棄量

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活性污泥系統活性污泥系統 調整供氣量調整供氣量

曝氣的目的

供氧

混合攪拌

低溶氧

不完全的硝化作用

絲狀菌的可能性

高溶氧

浪費

破壞膠羽

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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• 生物處理基本原理
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• 活性污泥反應槽
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• 活性污泥曝氣槽 BOD去除
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活性污泥反應槽活性污泥反應槽

bull 主要型態ndash標準活性污泥系統

bull 生活污水bull 易分解工業廢水

ndash延長曝氣系統bull 難分解工業廢水bull 綜合性工業廢水

ndash純氧系統bull 難分解工業廢水

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活性污泥反應槽活性污泥反應槽

bull 主要單元ndash初沉池ndash曝氣池ndash終沉池

bull 就操作而言 曝氣池與終沉池是一體的ndash迴流污泥

ndash廢棄污泥

bull 就操作而言 迴流污泥與廢棄污泥是一體的

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活性污泥反應槽活性污泥反應槽

bull 基本考量 (工業區綜合工業廢水)ndash停留時間

ndash BOD (COD)去除率

ndash體積與有機負荷ndash廢棄污泥量

ndash污泥齡

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活性污泥反應槽活性污泥反應槽

bull 基本考量 (工業區綜合工業廢水)ndash曝氣池微生物量

ndash耗氧量

ndash固液分離

ndash營養鹽需求（若納入廠區之生活污水則營養鹽較不缺乏）

ndash前處理的需求

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 水力停留時間 (HRT θ)ndash HRT = VQndash 12 ~ 36 Hrsndash Q 進流水流量

bull 含廠內污泥脫水液消化槽上層液hellip等bull 不含迴流污泥流量Qr

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash FM = [Q So] [V MLSS]

ndash 005 ~ 03 Kg-BODKg-MLSS-Dayndash 01 ~ 015 Kg-BODKg-MLSS-Day (典型值)ndash延長曝氣大約是01 Kg-BODKg-MLSS-Dayndash最好是用MLVSS 而不是MLSSndash MLVSS under aeration

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash過高

bull 分解不完全

bull 無法忍受徒增負荷bull 凝聚性沉降性不佳

ndash過低bull 污泥老化

bull 絲狀菌

bull 終沉池負荷過大bull 曝氣不足

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash FM = [Q So] [V MLSS]ndash U = k [S(Ks + S)]

ndash k 最大比基質利用速率 (1 ~ 4)ndash Ks 半反應速率係數 (40 ~ 120)ndash Q 進流水流量 (不含迴流污泥流量)ndash So 進入曝氣池的COD (或BOD)值ndash MLSS 或 MLVSS (用MLVSS 較合理)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 體積負荷 (容積負荷)ndash VL = [Q So] [V]ndash 03 ~ 06 Kg-BODm3-day

ndash Q 進流水流量 (不含迴流污泥流量)ndash So 進入曝氣池的COD (或BOD)值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄ndash 穩態時 [污泥廢棄量] = [污泥生成量]

ndash 污泥生成量 (經驗值)（進流水SS較高時）Px (Kgday) =

bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (MLSSV)]

COD 溶解性COD

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄

ndash 污泥生成量 理論值（進流水SS較低時）Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]So amp S sCOD (或sBOD)

Y 微生物生長係數 (mg-MLVSS-生成mg-COD-去除)Px 廢棄污泥的VSS實際污泥廢棄量 = Px08只考量微生物增殖生成部份 (進流水VSS較低時適用)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄量

bull Qw = [V MLSS] [θcXr]

bull 廢棄污泥與系統操作特性(θcXr)有關bull θc影響污泥廢棄量

bull 二沉池的濃縮效果(Xr)影響污泥廢棄量

bull QwαMLSS MLSSαSo rarr QwαSo

bull MLSS = Co = X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y (So ndash S)]

mg-MLVSSL = [mg-MLVSS mg-COD] x Δ [mg-CODL]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y x (So ndash S)]

因污泥迴流之故

曝氣池污泥濃度增加 [θcθ]倍θc 污泥齡

X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull θc 污泥齡

θc = [ V MLVSS] [QwXr]污泥齡的計算採MLVSS較合理

若污泥沉降不良則

θc = [ V MLVSS] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

MCRT (Mean Cell Residence Time)MCRT =[Total Biomass in the Aeration Tank and in the Secondary Clarifier ] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 MCRTMCRTMLSS 2500 mgL Aeration Tank 5000 m3 2nd Clarifier 1700 m3 Qw 80 m3d Xr 8000 mgLQ 16000 m3d Xe 25 mgL

MCRT = [(25 5000) + (25 1700)][(880) + (0025 16000)] = 16 days

θc = (25 5000) (880) = 20 days (高估)

θc = [(25 5000)][(880) + (0025 16000)] = 12 days (低估)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

又再將細胞衰退列入考量

X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

bull X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull θ= VQbull X = [θc (VQ)] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]bull darr

bull X = [θc V] Q [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull V = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V

就既有處理廠而言V 固定 Y b 常數 (平均分別為 05 amp 005)當進流水質(So)或水量(Q)改變時則X 改變而 X 改變則FM也會改變

然而操作的重點之一是盡量維持FM在合理的範圍內

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

換言之當進流水質(So)或水量(Q)改變時為維持系統FM 的穩定則須以θc調整之 (即調整污泥迴流或污泥廢棄)

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升因此FM須重新檢討是否合理

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]

其中So 與 X 均上升但 So 與 X 的增加比例並不相同

因此為維持FM的穩定則須重新計算θc是否合理也因此需調整廢棄污泥量 (或迴流污泥量)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升為維持FM的穩定則須重新計算θC

一般而言如果是較容易分解的有機物X 的增殖較顯著則FM值的變化極為有限可不需刻意調整污泥迴流量

然而如果是較不容易分解的有機物則 X的增加較為有限如此FM 值將會因 So 的上升而增加因而需增加污泥迴流量以為因應

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 溫度降低FM = [QSo][VX]

FM = [kS][Ks + S]k 最大比基值利用速率mg-COD-utilizedmg-MLVSS-day

溫度降低污泥活性降低rarr k下降k下降FM下降若FM維持不變則 S 會上升放流水質變差但是QSoV都未變則只好提高X以為因應人為的使得FM下降即增加污泥迴流量

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 高進流高進流TSSTSS的影響的影響

Inert Biomass = [Inf TSS] [SRT] [HRT]

例如 SRT 20 days HRT 1 dayInf Inert TSS 100 mgLInert MLSS = (100) (201)

= 2000 mgL2000 mg-MLSSL 的污泥並不具適當的活性

浪費曝氣池的有效體積增加曝氣池的供氧量操作參數的錯估

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 理論需氧率

bull dOdt (O2day)=

bull [Q(So-S)] [BOD5BODL)] ndash 142Px

bull 經驗公式bull dOdt = (035 ~ 05) [Q(So - S)]

[BOD5BODL)] + [(005 ~ 02)XvV]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 14 ~2 Kg-O2Kg-BOD-Removed

bull 以15 Kg-O2Kg-BOD-Removed為例

bull [15 kg-O2kg-BOD][Kg-air023 Kg-O2][m3-Air12 kg-air] [8 ~12]

bull ≒ 50 ~ 70 m3-AirKg-BOD-Removed

bull ≒ 20 ~30 m3-Air m3-WW-Treated bull (因應原水水質不同供氣量變異性極大)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 07 ~15 Kg-O2Kw-H (表面曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (散氣曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (噴射式曝氣設備)

bull 需兼顧攪拌效果

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 1 Kw-H Kg-BOD-removal (表面曝氣設備)

bull 供氣量會因為原水水質操作條件(例如MLSSθchellip等) 溫度等的不同而有極大的變化因此需定期檢測曝氣池的溶氧值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 經驗公式bull 污泥沉降性

ndash SV30 25~35ndash RSSV30 80 ~90

bull 污泥活性

ndash 3 ~ 5 mg-O2L-5-minndash 7 ~ 12 mg-O2hr-g-MLSS

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活性污泥系統的基本程序控制活性污泥系統的基本程序控制

bull 短期的操控 供氧ndash 調整供氣量

bull 短期的操控 固體物ndash 調整污泥迴流率

bull 長期的操控 FM amp MCRTndash 調整污泥廢棄量

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活性污泥系統活性污泥系統 調整供氣量調整供氣量

曝氣的目的

供氧

混合攪拌

低溶氧

不完全的硝化作用

絲狀菌的可能性

高溶氧

浪費

破壞膠羽

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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bull 主要單元ndash初沉池ndash曝氣池ndash終沉池

bull 就操作而言 曝氣池與終沉池是一體的ndash迴流污泥

ndash廢棄污泥

bull 就操作而言 迴流污泥與廢棄污泥是一體的

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bull 基本考量 (工業區綜合工業廢水)ndash停留時間

ndash BOD (COD)去除率

ndash體積與有機負荷ndash廢棄污泥量

ndash污泥齡

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bull 基本考量 (工業區綜合工業廢水)ndash曝氣池微生物量

ndash耗氧量

ndash固液分離

ndash營養鹽需求（若納入廠區之生活污水則營養鹽較不缺乏）

ndash前處理的需求

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 水力停留時間 (HRT θ)ndash HRT = VQndash 12 ~ 36 Hrsndash Q 進流水流量

bull 含廠內污泥脫水液消化槽上層液hellip等bull 不含迴流污泥流量Qr

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bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash FM = [Q So] [V MLSS]

ndash 005 ~ 03 Kg-BODKg-MLSS-Dayndash 01 ~ 015 Kg-BODKg-MLSS-Day (典型值)ndash延長曝氣大約是01 Kg-BODKg-MLSS-Dayndash最好是用MLVSS 而不是MLSSndash MLVSS under aeration

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bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash過高

bull 分解不完全

bull 無法忍受徒增負荷bull 凝聚性沉降性不佳

ndash過低bull 污泥老化

bull 絲狀菌

bull 終沉池負荷過大bull 曝氣不足

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bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash FM = [Q So] [V MLSS]ndash U = k [S(Ks + S)]

ndash k 最大比基質利用速率 (1 ~ 4)ndash Ks 半反應速率係數 (40 ~ 120)ndash Q 進流水流量 (不含迴流污泥流量)ndash So 進入曝氣池的COD (或BOD)值ndash MLSS 或 MLVSS (用MLVSS 較合理)

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bull 體積負荷 (容積負荷)ndash VL = [Q So] [V]ndash 03 ~ 06 Kg-BODm3-day

ndash Q 進流水流量 (不含迴流污泥流量)ndash So 進入曝氣池的COD (或BOD)值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄ndash 穩態時 [污泥廢棄量] = [污泥生成量]

ndash 污泥生成量 (經驗值)（進流水SS較高時）Px (Kgday) =

bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (MLSSV)]

COD 溶解性COD

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄

ndash 污泥生成量 理論值（進流水SS較低時）Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]So amp S sCOD (或sBOD)

Y 微生物生長係數 (mg-MLVSS-生成mg-COD-去除)Px 廢棄污泥的VSS實際污泥廢棄量 = Px08只考量微生物增殖生成部份 (進流水VSS較低時適用)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄量

bull Qw = [V MLSS] [θcXr]

bull 廢棄污泥與系統操作特性(θcXr)有關bull θc影響污泥廢棄量

bull 二沉池的濃縮效果(Xr)影響污泥廢棄量

bull QwαMLSS MLSSαSo rarr QwαSo

bull MLSS = Co = X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y (So ndash S)]

mg-MLVSSL = [mg-MLVSS mg-COD] x Δ [mg-CODL]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y x (So ndash S)]

因污泥迴流之故

曝氣池污泥濃度增加 [θcθ]倍θc 污泥齡

X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull θc 污泥齡

θc = [ V MLVSS] [QwXr]污泥齡的計算採MLVSS較合理

若污泥沉降不良則

θc = [ V MLVSS] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

MCRT (Mean Cell Residence Time)MCRT =[Total Biomass in the Aeration Tank and in the Secondary Clarifier ] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 MCRTMCRTMLSS 2500 mgL Aeration Tank 5000 m3 2nd Clarifier 1700 m3 Qw 80 m3d Xr 8000 mgLQ 16000 m3d Xe 25 mgL

MCRT = [(25 5000) + (25 1700)][(880) + (0025 16000)] = 16 days

θc = (25 5000) (880) = 20 days (高估)

θc = [(25 5000)][(880) + (0025 16000)] = 12 days (低估)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

又再將細胞衰退列入考量

X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

bull X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull θ= VQbull X = [θc (VQ)] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]bull darr

bull X = [θc V] Q [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull V = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V

就既有處理廠而言V 固定 Y b 常數 (平均分別為 05 amp 005)當進流水質(So)或水量(Q)改變時則X 改變而 X 改變則FM也會改變

然而操作的重點之一是盡量維持FM在合理的範圍內

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

換言之當進流水質(So)或水量(Q)改變時為維持系統FM 的穩定則須以θc調整之 (即調整污泥迴流或污泥廢棄)

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升因此FM須重新檢討是否合理

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]

其中So 與 X 均上升但 So 與 X 的增加比例並不相同

因此為維持FM的穩定則須重新計算θc是否合理也因此需調整廢棄污泥量 (或迴流污泥量)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升為維持FM的穩定則須重新計算θC

一般而言如果是較容易分解的有機物X 的增殖較顯著則FM值的變化極為有限可不需刻意調整污泥迴流量

然而如果是較不容易分解的有機物則 X的增加較為有限如此FM 值將會因 So 的上升而增加因而需增加污泥迴流量以為因應

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 溫度降低FM = [QSo][VX]

FM = [kS][Ks + S]k 最大比基值利用速率mg-COD-utilizedmg-MLVSS-day

溫度降低污泥活性降低rarr k下降k下降FM下降若FM維持不變則 S 會上升放流水質變差但是QSoV都未變則只好提高X以為因應人為的使得FM下降即增加污泥迴流量

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 高進流高進流TSSTSS的影響的影響

Inert Biomass = [Inf TSS] [SRT] [HRT]

例如 SRT 20 days HRT 1 dayInf Inert TSS 100 mgLInert MLSS = (100) (201)

= 2000 mgL2000 mg-MLSSL 的污泥並不具適當的活性

浪費曝氣池的有效體積增加曝氣池的供氧量操作參數的錯估

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 理論需氧率

bull dOdt (O2day)=

bull [Q(So-S)] [BOD5BODL)] ndash 142Px

bull 經驗公式bull dOdt = (035 ~ 05) [Q(So - S)]

[BOD5BODL)] + [(005 ~ 02)XvV]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 14 ~2 Kg-O2Kg-BOD-Removed

bull 以15 Kg-O2Kg-BOD-Removed為例

bull [15 kg-O2kg-BOD][Kg-air023 Kg-O2][m3-Air12 kg-air] [8 ~12]

bull ≒ 50 ~ 70 m3-AirKg-BOD-Removed

bull ≒ 20 ~30 m3-Air m3-WW-Treated bull (因應原水水質不同供氣量變異性極大)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 07 ~15 Kg-O2Kw-H (表面曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (散氣曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (噴射式曝氣設備)

bull 需兼顧攪拌效果

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 1 Kw-H Kg-BOD-removal (表面曝氣設備)

bull 供氣量會因為原水水質操作條件(例如MLSSθchellip等) 溫度等的不同而有極大的變化因此需定期檢測曝氣池的溶氧值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 經驗公式bull 污泥沉降性

ndash SV30 25~35ndash RSSV30 80 ~90

bull 污泥活性

ndash 3 ~ 5 mg-O2L-5-minndash 7 ~ 12 mg-O2hr-g-MLSS

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活性污泥系統的基本程序控制活性污泥系統的基本程序控制

bull 短期的操控 供氧ndash 調整供氣量

bull 短期的操控 固體物ndash 調整污泥迴流率

bull 長期的操控 FM amp MCRTndash 調整污泥廢棄量

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活性污泥系統活性污泥系統 調整供氣量調整供氣量

曝氣的目的

供氧

混合攪拌

低溶氧

不完全的硝化作用

絲狀菌的可能性

高溶氧

浪費

破壞膠羽

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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活性污泥反應槽活性污泥反應槽

bull 基本考量 (工業區綜合工業廢水)ndash停留時間

ndash BOD (COD)去除率

ndash體積與有機負荷ndash廢棄污泥量

ndash污泥齡

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活性污泥反應槽活性污泥反應槽

bull 基本考量 (工業區綜合工業廢水)ndash曝氣池微生物量

ndash耗氧量

ndash固液分離

ndash營養鹽需求（若納入廠區之生活污水則營養鹽較不缺乏）

ndash前處理的需求

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 水力停留時間 (HRT θ)ndash HRT = VQndash 12 ~ 36 Hrsndash Q 進流水流量

bull 含廠內污泥脫水液消化槽上層液hellip等bull 不含迴流污泥流量Qr

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash FM = [Q So] [V MLSS]

ndash 005 ~ 03 Kg-BODKg-MLSS-Dayndash 01 ~ 015 Kg-BODKg-MLSS-Day (典型值)ndash延長曝氣大約是01 Kg-BODKg-MLSS-Dayndash最好是用MLVSS 而不是MLSSndash MLVSS under aeration

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash過高

bull 分解不完全

bull 無法忍受徒增負荷bull 凝聚性沉降性不佳

ndash過低bull 污泥老化

bull 絲狀菌

bull 終沉池負荷過大bull 曝氣不足

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash FM = [Q So] [V MLSS]ndash U = k [S(Ks + S)]

ndash k 最大比基質利用速率 (1 ~ 4)ndash Ks 半反應速率係數 (40 ~ 120)ndash Q 進流水流量 (不含迴流污泥流量)ndash So 進入曝氣池的COD (或BOD)值ndash MLSS 或 MLVSS (用MLVSS 較合理)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 體積負荷 (容積負荷)ndash VL = [Q So] [V]ndash 03 ~ 06 Kg-BODm3-day

ndash Q 進流水流量 (不含迴流污泥流量)ndash So 進入曝氣池的COD (或BOD)值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄ndash 穩態時 [污泥廢棄量] = [污泥生成量]

ndash 污泥生成量 (經驗值)（進流水SS較高時）Px (Kgday) =

bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (MLSSV)]

COD 溶解性COD

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄

ndash 污泥生成量 理論值（進流水SS較低時）Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]So amp S sCOD (或sBOD)

Y 微生物生長係數 (mg-MLVSS-生成mg-COD-去除)Px 廢棄污泥的VSS實際污泥廢棄量 = Px08只考量微生物增殖生成部份 (進流水VSS較低時適用)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄量

bull Qw = [V MLSS] [θcXr]

bull 廢棄污泥與系統操作特性(θcXr)有關bull θc影響污泥廢棄量

bull 二沉池的濃縮效果(Xr)影響污泥廢棄量

bull QwαMLSS MLSSαSo rarr QwαSo

bull MLSS = Co = X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y (So ndash S)]

mg-MLVSSL = [mg-MLVSS mg-COD] x Δ [mg-CODL]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y x (So ndash S)]

因污泥迴流之故

曝氣池污泥濃度增加 [θcθ]倍θc 污泥齡

X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull θc 污泥齡

θc = [ V MLVSS] [QwXr]污泥齡的計算採MLVSS較合理

若污泥沉降不良則

θc = [ V MLVSS] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

MCRT (Mean Cell Residence Time)MCRT =[Total Biomass in the Aeration Tank and in the Secondary Clarifier ] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 MCRTMCRTMLSS 2500 mgL Aeration Tank 5000 m3 2nd Clarifier 1700 m3 Qw 80 m3d Xr 8000 mgLQ 16000 m3d Xe 25 mgL

MCRT = [(25 5000) + (25 1700)][(880) + (0025 16000)] = 16 days

θc = (25 5000) (880) = 20 days (高估)

θc = [(25 5000)][(880) + (0025 16000)] = 12 days (低估)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

又再將細胞衰退列入考量

X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

bull X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull θ= VQbull X = [θc (VQ)] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]bull darr

bull X = [θc V] Q [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull V = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V

就既有處理廠而言V 固定 Y b 常數 (平均分別為 05 amp 005)當進流水質(So)或水量(Q)改變時則X 改變而 X 改變則FM也會改變

然而操作的重點之一是盡量維持FM在合理的範圍內

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

換言之當進流水質(So)或水量(Q)改變時為維持系統FM 的穩定則須以θc調整之 (即調整污泥迴流或污泥廢棄)

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升因此FM須重新檢討是否合理

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]

其中So 與 X 均上升但 So 與 X 的增加比例並不相同

因此為維持FM的穩定則須重新計算θc是否合理也因此需調整廢棄污泥量 (或迴流污泥量)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升為維持FM的穩定則須重新計算θC

一般而言如果是較容易分解的有機物X 的增殖較顯著則FM值的變化極為有限可不需刻意調整污泥迴流量

然而如果是較不容易分解的有機物則 X的增加較為有限如此FM 值將會因 So 的上升而增加因而需增加污泥迴流量以為因應

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 溫度降低FM = [QSo][VX]

FM = [kS][Ks + S]k 最大比基值利用速率mg-COD-utilizedmg-MLVSS-day

溫度降低污泥活性降低rarr k下降k下降FM下降若FM維持不變則 S 會上升放流水質變差但是QSoV都未變則只好提高X以為因應人為的使得FM下降即增加污泥迴流量

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 高進流高進流TSSTSS的影響的影響

Inert Biomass = [Inf TSS] [SRT] [HRT]

例如 SRT 20 days HRT 1 dayInf Inert TSS 100 mgLInert MLSS = (100) (201)

= 2000 mgL2000 mg-MLSSL 的污泥並不具適當的活性

浪費曝氣池的有效體積增加曝氣池的供氧量操作參數的錯估

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 理論需氧率

bull dOdt (O2day)=

bull [Q(So-S)] [BOD5BODL)] ndash 142Px

bull 經驗公式bull dOdt = (035 ~ 05) [Q(So - S)]

[BOD5BODL)] + [(005 ~ 02)XvV]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 14 ~2 Kg-O2Kg-BOD-Removed

bull 以15 Kg-O2Kg-BOD-Removed為例

bull [15 kg-O2kg-BOD][Kg-air023 Kg-O2][m3-Air12 kg-air] [8 ~12]

bull ≒ 50 ~ 70 m3-AirKg-BOD-Removed

bull ≒ 20 ~30 m3-Air m3-WW-Treated bull (因應原水水質不同供氣量變異性極大)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 07 ~15 Kg-O2Kw-H (表面曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (散氣曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (噴射式曝氣設備)

bull 需兼顧攪拌效果

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 1 Kw-H Kg-BOD-removal (表面曝氣設備)

bull 供氣量會因為原水水質操作條件(例如MLSSθchellip等) 溫度等的不同而有極大的變化因此需定期檢測曝氣池的溶氧值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 經驗公式bull 污泥沉降性

ndash SV30 25~35ndash RSSV30 80 ~90

bull 污泥活性

ndash 3 ~ 5 mg-O2L-5-minndash 7 ~ 12 mg-O2hr-g-MLSS

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活性污泥系統的基本程序控制活性污泥系統的基本程序控制

bull 短期的操控 供氧ndash 調整供氣量

bull 短期的操控 固體物ndash 調整污泥迴流率

bull 長期的操控 FM amp MCRTndash 調整污泥廢棄量

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活性污泥系統活性污泥系統 調整供氣量調整供氣量

曝氣的目的

供氧

混合攪拌

低溶氧

不完全的硝化作用

絲狀菌的可能性

高溶氧

浪費

破壞膠羽

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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活性污泥反應槽活性污泥反應槽

bull 基本考量 (工業區綜合工業廢水)ndash曝氣池微生物量

ndash耗氧量

ndash固液分離

ndash營養鹽需求（若納入廠區之生活污水則營養鹽較不缺乏）

ndash前處理的需求

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 水力停留時間 (HRT θ)ndash HRT = VQndash 12 ~ 36 Hrsndash Q 進流水流量

bull 含廠內污泥脫水液消化槽上層液hellip等bull 不含迴流污泥流量Qr

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash FM = [Q So] [V MLSS]

ndash 005 ~ 03 Kg-BODKg-MLSS-Dayndash 01 ~ 015 Kg-BODKg-MLSS-Day (典型值)ndash延長曝氣大約是01 Kg-BODKg-MLSS-Dayndash最好是用MLVSS 而不是MLSSndash MLVSS under aeration

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bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash過高

bull 分解不完全

bull 無法忍受徒增負荷bull 凝聚性沉降性不佳

ndash過低bull 污泥老化

bull 絲狀菌

bull 終沉池負荷過大bull 曝氣不足

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash FM = [Q So] [V MLSS]ndash U = k [S(Ks + S)]

ndash k 最大比基質利用速率 (1 ~ 4)ndash Ks 半反應速率係數 (40 ~ 120)ndash Q 進流水流量 (不含迴流污泥流量)ndash So 進入曝氣池的COD (或BOD)值ndash MLSS 或 MLVSS (用MLVSS 較合理)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 體積負荷 (容積負荷)ndash VL = [Q So] [V]ndash 03 ~ 06 Kg-BODm3-day

ndash Q 進流水流量 (不含迴流污泥流量)ndash So 進入曝氣池的COD (或BOD)值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄ndash 穩態時 [污泥廢棄量] = [污泥生成量]

ndash 污泥生成量 (經驗值)（進流水SS較高時）Px (Kgday) =

bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (MLSSV)]

COD 溶解性COD

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄

ndash 污泥生成量 理論值（進流水SS較低時）Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]So amp S sCOD (或sBOD)

Y 微生物生長係數 (mg-MLVSS-生成mg-COD-去除)Px 廢棄污泥的VSS實際污泥廢棄量 = Px08只考量微生物增殖生成部份 (進流水VSS較低時適用)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄量

bull Qw = [V MLSS] [θcXr]

bull 廢棄污泥與系統操作特性(θcXr)有關bull θc影響污泥廢棄量

bull 二沉池的濃縮效果(Xr)影響污泥廢棄量

bull QwαMLSS MLSSαSo rarr QwαSo

bull MLSS = Co = X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y (So ndash S)]

mg-MLVSSL = [mg-MLVSS mg-COD] x Δ [mg-CODL]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y x (So ndash S)]

因污泥迴流之故

曝氣池污泥濃度增加 [θcθ]倍θc 污泥齡

X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull θc 污泥齡

θc = [ V MLVSS] [QwXr]污泥齡的計算採MLVSS較合理

若污泥沉降不良則

θc = [ V MLVSS] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

MCRT (Mean Cell Residence Time)MCRT =[Total Biomass in the Aeration Tank and in the Secondary Clarifier ] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 MCRTMCRTMLSS 2500 mgL Aeration Tank 5000 m3 2nd Clarifier 1700 m3 Qw 80 m3d Xr 8000 mgLQ 16000 m3d Xe 25 mgL

MCRT = [(25 5000) + (25 1700)][(880) + (0025 16000)] = 16 days

θc = (25 5000) (880) = 20 days (高估)

θc = [(25 5000)][(880) + (0025 16000)] = 12 days (低估)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

又再將細胞衰退列入考量

X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

bull X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull θ= VQbull X = [θc (VQ)] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]bull darr

bull X = [θc V] Q [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull V = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V

就既有處理廠而言V 固定 Y b 常數 (平均分別為 05 amp 005)當進流水質(So)或水量(Q)改變時則X 改變而 X 改變則FM也會改變

然而操作的重點之一是盡量維持FM在合理的範圍內

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

換言之當進流水質(So)或水量(Q)改變時為維持系統FM 的穩定則須以θc調整之 (即調整污泥迴流或污泥廢棄)

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升因此FM須重新檢討是否合理

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]

其中So 與 X 均上升但 So 與 X 的增加比例並不相同

因此為維持FM的穩定則須重新計算θc是否合理也因此需調整廢棄污泥量 (或迴流污泥量)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升為維持FM的穩定則須重新計算θC

一般而言如果是較容易分解的有機物X 的增殖較顯著則FM值的變化極為有限可不需刻意調整污泥迴流量

然而如果是較不容易分解的有機物則 X的增加較為有限如此FM 值將會因 So 的上升而增加因而需增加污泥迴流量以為因應

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 溫度降低FM = [QSo][VX]

FM = [kS][Ks + S]k 最大比基值利用速率mg-COD-utilizedmg-MLVSS-day

溫度降低污泥活性降低rarr k下降k下降FM下降若FM維持不變則 S 會上升放流水質變差但是QSoV都未變則只好提高X以為因應人為的使得FM下降即增加污泥迴流量

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 高進流高進流TSSTSS的影響的影響

Inert Biomass = [Inf TSS] [SRT] [HRT]

例如 SRT 20 days HRT 1 dayInf Inert TSS 100 mgLInert MLSS = (100) (201)

= 2000 mgL2000 mg-MLSSL 的污泥並不具適當的活性

浪費曝氣池的有效體積增加曝氣池的供氧量操作參數的錯估

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 理論需氧率

bull dOdt (O2day)=

bull [Q(So-S)] [BOD5BODL)] ndash 142Px

bull 經驗公式bull dOdt = (035 ~ 05) [Q(So - S)]

[BOD5BODL)] + [(005 ~ 02)XvV]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 14 ~2 Kg-O2Kg-BOD-Removed

bull 以15 Kg-O2Kg-BOD-Removed為例

bull [15 kg-O2kg-BOD][Kg-air023 Kg-O2][m3-Air12 kg-air] [8 ~12]

bull ≒ 50 ~ 70 m3-AirKg-BOD-Removed

bull ≒ 20 ~30 m3-Air m3-WW-Treated bull (因應原水水質不同供氣量變異性極大)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 07 ~15 Kg-O2Kw-H (表面曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (散氣曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (噴射式曝氣設備)

bull 需兼顧攪拌效果

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 1 Kw-H Kg-BOD-removal (表面曝氣設備)

bull 供氣量會因為原水水質操作條件(例如MLSSθchellip等) 溫度等的不同而有極大的變化因此需定期檢測曝氣池的溶氧值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 經驗公式bull 污泥沉降性

ndash SV30 25~35ndash RSSV30 80 ~90

bull 污泥活性

ndash 3 ~ 5 mg-O2L-5-minndash 7 ~ 12 mg-O2hr-g-MLSS

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活性污泥系統的基本程序控制活性污泥系統的基本程序控制

bull 短期的操控 供氧ndash 調整供氣量

bull 短期的操控 固體物ndash 調整污泥迴流率

bull 長期的操控 FM amp MCRTndash 調整污泥廢棄量

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活性污泥系統活性污泥系統 調整供氣量調整供氣量

曝氣的目的

供氧

混合攪拌

低溶氧

不完全的硝化作用

絲狀菌的可能性

高溶氧

浪費

破壞膠羽

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 水力停留時間 (HRT θ)ndash HRT = VQndash 12 ~ 36 Hrsndash Q 進流水流量

bull 含廠內污泥脫水液消化槽上層液hellip等bull 不含迴流污泥流量Qr

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash FM = [Q So] [V MLSS]

ndash 005 ~ 03 Kg-BODKg-MLSS-Dayndash 01 ~ 015 Kg-BODKg-MLSS-Day (典型值)ndash延長曝氣大約是01 Kg-BODKg-MLSS-Dayndash最好是用MLVSS 而不是MLSSndash MLVSS under aeration

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash過高

bull 分解不完全

bull 無法忍受徒增負荷bull 凝聚性沉降性不佳

ndash過低bull 污泥老化

bull 絲狀菌

bull 終沉池負荷過大bull 曝氣不足

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash FM = [Q So] [V MLSS]ndash U = k [S(Ks + S)]

ndash k 最大比基質利用速率 (1 ~ 4)ndash Ks 半反應速率係數 (40 ~ 120)ndash Q 進流水流量 (不含迴流污泥流量)ndash So 進入曝氣池的COD (或BOD)值ndash MLSS 或 MLVSS (用MLVSS 較合理)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 體積負荷 (容積負荷)ndash VL = [Q So] [V]ndash 03 ~ 06 Kg-BODm3-day

ndash Q 進流水流量 (不含迴流污泥流量)ndash So 進入曝氣池的COD (或BOD)值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄ndash 穩態時 [污泥廢棄量] = [污泥生成量]

ndash 污泥生成量 (經驗值)（進流水SS較高時）Px (Kgday) =

bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (MLSSV)]

COD 溶解性COD

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄

ndash 污泥生成量 理論值（進流水SS較低時）Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]So amp S sCOD (或sBOD)

Y 微生物生長係數 (mg-MLVSS-生成mg-COD-去除)Px 廢棄污泥的VSS實際污泥廢棄量 = Px08只考量微生物增殖生成部份 (進流水VSS較低時適用)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄量

bull Qw = [V MLSS] [θcXr]

bull 廢棄污泥與系統操作特性(θcXr)有關bull θc影響污泥廢棄量

bull 二沉池的濃縮效果(Xr)影響污泥廢棄量

bull QwαMLSS MLSSαSo rarr QwαSo

bull MLSS = Co = X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y (So ndash S)]

mg-MLVSSL = [mg-MLVSS mg-COD] x Δ [mg-CODL]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y x (So ndash S)]

因污泥迴流之故

曝氣池污泥濃度增加 [θcθ]倍θc 污泥齡

X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull θc 污泥齡

θc = [ V MLVSS] [QwXr]污泥齡的計算採MLVSS較合理

若污泥沉降不良則

θc = [ V MLVSS] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

MCRT (Mean Cell Residence Time)MCRT =[Total Biomass in the Aeration Tank and in the Secondary Clarifier ] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 MCRTMCRTMLSS 2500 mgL Aeration Tank 5000 m3 2nd Clarifier 1700 m3 Qw 80 m3d Xr 8000 mgLQ 16000 m3d Xe 25 mgL

MCRT = [(25 5000) + (25 1700)][(880) + (0025 16000)] = 16 days

θc = (25 5000) (880) = 20 days (高估)

θc = [(25 5000)][(880) + (0025 16000)] = 12 days (低估)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

又再將細胞衰退列入考量

X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

bull X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull θ= VQbull X = [θc (VQ)] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]bull darr

bull X = [θc V] Q [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull V = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V

就既有處理廠而言V 固定 Y b 常數 (平均分別為 05 amp 005)當進流水質(So)或水量(Q)改變時則X 改變而 X 改變則FM也會改變

然而操作的重點之一是盡量維持FM在合理的範圍內

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

換言之當進流水質(So)或水量(Q)改變時為維持系統FM 的穩定則須以θc調整之 (即調整污泥迴流或污泥廢棄)

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升因此FM須重新檢討是否合理

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]

其中So 與 X 均上升但 So 與 X 的增加比例並不相同

因此為維持FM的穩定則須重新計算θc是否合理也因此需調整廢棄污泥量 (或迴流污泥量)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升為維持FM的穩定則須重新計算θC

一般而言如果是較容易分解的有機物X 的增殖較顯著則FM值的變化極為有限可不需刻意調整污泥迴流量

然而如果是較不容易分解的有機物則 X的增加較為有限如此FM 值將會因 So 的上升而增加因而需增加污泥迴流量以為因應

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 溫度降低FM = [QSo][VX]

FM = [kS][Ks + S]k 最大比基值利用速率mg-COD-utilizedmg-MLVSS-day

溫度降低污泥活性降低rarr k下降k下降FM下降若FM維持不變則 S 會上升放流水質變差但是QSoV都未變則只好提高X以為因應人為的使得FM下降即增加污泥迴流量

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 高進流高進流TSSTSS的影響的影響

Inert Biomass = [Inf TSS] [SRT] [HRT]

例如 SRT 20 days HRT 1 dayInf Inert TSS 100 mgLInert MLSS = (100) (201)

= 2000 mgL2000 mg-MLSSL 的污泥並不具適當的活性

浪費曝氣池的有效體積增加曝氣池的供氧量操作參數的錯估

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 理論需氧率

bull dOdt (O2day)=

bull [Q(So-S)] [BOD5BODL)] ndash 142Px

bull 經驗公式bull dOdt = (035 ~ 05) [Q(So - S)]

[BOD5BODL)] + [(005 ~ 02)XvV]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 14 ~2 Kg-O2Kg-BOD-Removed

bull 以15 Kg-O2Kg-BOD-Removed為例

bull [15 kg-O2kg-BOD][Kg-air023 Kg-O2][m3-Air12 kg-air] [8 ~12]

bull ≒ 50 ~ 70 m3-AirKg-BOD-Removed

bull ≒ 20 ~30 m3-Air m3-WW-Treated bull (因應原水水質不同供氣量變異性極大)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 07 ~15 Kg-O2Kw-H (表面曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (散氣曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (噴射式曝氣設備)

bull 需兼顧攪拌效果

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 1 Kw-H Kg-BOD-removal (表面曝氣設備)

bull 供氣量會因為原水水質操作條件(例如MLSSθchellip等) 溫度等的不同而有極大的變化因此需定期檢測曝氣池的溶氧值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 經驗公式bull 污泥沉降性

ndash SV30 25~35ndash RSSV30 80 ~90

bull 污泥活性

ndash 3 ~ 5 mg-O2L-5-minndash 7 ~ 12 mg-O2hr-g-MLSS

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活性污泥系統的基本程序控制活性污泥系統的基本程序控制

bull 短期的操控 供氧ndash 調整供氣量

bull 短期的操控 固體物ndash 調整污泥迴流率

bull 長期的操控 FM amp MCRTndash 調整污泥廢棄量

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活性污泥系統活性污泥系統 調整供氣量調整供氣量

曝氣的目的

供氧

混合攪拌

低溶氧

不完全的硝化作用

絲狀菌的可能性

高溶氧

浪費

破壞膠羽

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash FM = [Q So] [V MLSS]

ndash 005 ~ 03 Kg-BODKg-MLSS-Dayndash 01 ~ 015 Kg-BODKg-MLSS-Day (典型值)ndash延長曝氣大約是01 Kg-BODKg-MLSS-Dayndash最好是用MLVSS 而不是MLSSndash MLVSS under aeration

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bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash過高

bull 分解不完全

bull 無法忍受徒增負荷bull 凝聚性沉降性不佳

ndash過低bull 污泥老化

bull 絲狀菌

bull 終沉池負荷過大bull 曝氣不足

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash FM = [Q So] [V MLSS]ndash U = k [S(Ks + S)]

ndash k 最大比基質利用速率 (1 ~ 4)ndash Ks 半反應速率係數 (40 ~ 120)ndash Q 進流水流量 (不含迴流污泥流量)ndash So 進入曝氣池的COD (或BOD)值ndash MLSS 或 MLVSS (用MLVSS 較合理)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 體積負荷 (容積負荷)ndash VL = [Q So] [V]ndash 03 ~ 06 Kg-BODm3-day

ndash Q 進流水流量 (不含迴流污泥流量)ndash So 進入曝氣池的COD (或BOD)值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄ndash 穩態時 [污泥廢棄量] = [污泥生成量]

ndash 污泥生成量 (經驗值)（進流水SS較高時）Px (Kgday) =

bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (MLSSV)]

COD 溶解性COD

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄

ndash 污泥生成量 理論值（進流水SS較低時）Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]So amp S sCOD (或sBOD)

Y 微生物生長係數 (mg-MLVSS-生成mg-COD-去除)Px 廢棄污泥的VSS實際污泥廢棄量 = Px08只考量微生物增殖生成部份 (進流水VSS較低時適用)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄量

bull Qw = [V MLSS] [θcXr]

bull 廢棄污泥與系統操作特性(θcXr)有關bull θc影響污泥廢棄量

bull 二沉池的濃縮效果(Xr)影響污泥廢棄量

bull QwαMLSS MLSSαSo rarr QwαSo

bull MLSS = Co = X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y (So ndash S)]

mg-MLVSSL = [mg-MLVSS mg-COD] x Δ [mg-CODL]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y x (So ndash S)]

因污泥迴流之故

曝氣池污泥濃度增加 [θcθ]倍θc 污泥齡

X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull θc 污泥齡

θc = [ V MLVSS] [QwXr]污泥齡的計算採MLVSS較合理

若污泥沉降不良則

θc = [ V MLVSS] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

MCRT (Mean Cell Residence Time)MCRT =[Total Biomass in the Aeration Tank and in the Secondary Clarifier ] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 MCRTMCRTMLSS 2500 mgL Aeration Tank 5000 m3 2nd Clarifier 1700 m3 Qw 80 m3d Xr 8000 mgLQ 16000 m3d Xe 25 mgL

MCRT = [(25 5000) + (25 1700)][(880) + (0025 16000)] = 16 days

θc = (25 5000) (880) = 20 days (高估)

θc = [(25 5000)][(880) + (0025 16000)] = 12 days (低估)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

又再將細胞衰退列入考量

X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

bull X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull θ= VQbull X = [θc (VQ)] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]bull darr

bull X = [θc V] Q [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull V = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V

就既有處理廠而言V 固定 Y b 常數 (平均分別為 05 amp 005)當進流水質(So)或水量(Q)改變時則X 改變而 X 改變則FM也會改變

然而操作的重點之一是盡量維持FM在合理的範圍內

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

換言之當進流水質(So)或水量(Q)改變時為維持系統FM 的穩定則須以θc調整之 (即調整污泥迴流或污泥廢棄)

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升因此FM須重新檢討是否合理

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]

其中So 與 X 均上升但 So 與 X 的增加比例並不相同

因此為維持FM的穩定則須重新計算θc是否合理也因此需調整廢棄污泥量 (或迴流污泥量)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升為維持FM的穩定則須重新計算θC

一般而言如果是較容易分解的有機物X 的增殖較顯著則FM值的變化極為有限可不需刻意調整污泥迴流量

然而如果是較不容易分解的有機物則 X的增加較為有限如此FM 值將會因 So 的上升而增加因而需增加污泥迴流量以為因應

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 溫度降低FM = [QSo][VX]

FM = [kS][Ks + S]k 最大比基值利用速率mg-COD-utilizedmg-MLVSS-day

溫度降低污泥活性降低rarr k下降k下降FM下降若FM維持不變則 S 會上升放流水質變差但是QSoV都未變則只好提高X以為因應人為的使得FM下降即增加污泥迴流量

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 高進流高進流TSSTSS的影響的影響

Inert Biomass = [Inf TSS] [SRT] [HRT]

例如 SRT 20 days HRT 1 dayInf Inert TSS 100 mgLInert MLSS = (100) (201)

= 2000 mgL2000 mg-MLSSL 的污泥並不具適當的活性

浪費曝氣池的有效體積增加曝氣池的供氧量操作參數的錯估

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 理論需氧率

bull dOdt (O2day)=

bull [Q(So-S)] [BOD5BODL)] ndash 142Px

bull 經驗公式bull dOdt = (035 ~ 05) [Q(So - S)]

[BOD5BODL)] + [(005 ~ 02)XvV]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 14 ~2 Kg-O2Kg-BOD-Removed

bull 以15 Kg-O2Kg-BOD-Removed為例

bull [15 kg-O2kg-BOD][Kg-air023 Kg-O2][m3-Air12 kg-air] [8 ~12]

bull ≒ 50 ~ 70 m3-AirKg-BOD-Removed

bull ≒ 20 ~30 m3-Air m3-WW-Treated bull (因應原水水質不同供氣量變異性極大)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 07 ~15 Kg-O2Kw-H (表面曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (散氣曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (噴射式曝氣設備)

bull 需兼顧攪拌效果

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 1 Kw-H Kg-BOD-removal (表面曝氣設備)

bull 供氣量會因為原水水質操作條件(例如MLSSθchellip等) 溫度等的不同而有極大的變化因此需定期檢測曝氣池的溶氧值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 經驗公式bull 污泥沉降性

ndash SV30 25~35ndash RSSV30 80 ~90

bull 污泥活性

ndash 3 ~ 5 mg-O2L-5-minndash 7 ~ 12 mg-O2hr-g-MLSS

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活性污泥系統的基本程序控制活性污泥系統的基本程序控制

bull 短期的操控 供氧ndash 調整供氣量

bull 短期的操控 固體物ndash 調整污泥迴流率

bull 長期的操控 FM amp MCRTndash 調整污泥廢棄量

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活性污泥系統活性污泥系統 調整供氣量調整供氣量

曝氣的目的

供氧

混合攪拌

低溶氧

不完全的硝化作用

絲狀菌的可能性

高溶氧

浪費

破壞膠羽

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash過高

bull 分解不完全

bull 無法忍受徒增負荷bull 凝聚性沉降性不佳

ndash過低bull 污泥老化

bull 絲狀菌

bull 終沉池負荷過大bull 曝氣不足

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash FM = [Q So] [V MLSS]ndash U = k [S(Ks + S)]

ndash k 最大比基質利用速率 (1 ~ 4)ndash Ks 半反應速率係數 (40 ~ 120)ndash Q 進流水流量 (不含迴流污泥流量)ndash So 進入曝氣池的COD (或BOD)值ndash MLSS 或 MLVSS (用MLVSS 較合理)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 體積負荷 (容積負荷)ndash VL = [Q So] [V]ndash 03 ~ 06 Kg-BODm3-day

ndash Q 進流水流量 (不含迴流污泥流量)ndash So 進入曝氣池的COD (或BOD)值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄ndash 穩態時 [污泥廢棄量] = [污泥生成量]

ndash 污泥生成量 (經驗值)（進流水SS較高時）Px (Kgday) =

bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (MLSSV)]

COD 溶解性COD

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄

ndash 污泥生成量 理論值（進流水SS較低時）Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]So amp S sCOD (或sBOD)

Y 微生物生長係數 (mg-MLVSS-生成mg-COD-去除)Px 廢棄污泥的VSS實際污泥廢棄量 = Px08只考量微生物增殖生成部份 (進流水VSS較低時適用)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄量

bull Qw = [V MLSS] [θcXr]

bull 廢棄污泥與系統操作特性(θcXr)有關bull θc影響污泥廢棄量

bull 二沉池的濃縮效果(Xr)影響污泥廢棄量

bull QwαMLSS MLSSαSo rarr QwαSo

bull MLSS = Co = X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y (So ndash S)]

mg-MLVSSL = [mg-MLVSS mg-COD] x Δ [mg-CODL]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y x (So ndash S)]

因污泥迴流之故

曝氣池污泥濃度增加 [θcθ]倍θc 污泥齡

X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull θc 污泥齡

θc = [ V MLVSS] [QwXr]污泥齡的計算採MLVSS較合理

若污泥沉降不良則

θc = [ V MLVSS] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

MCRT (Mean Cell Residence Time)MCRT =[Total Biomass in the Aeration Tank and in the Secondary Clarifier ] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 MCRTMCRTMLSS 2500 mgL Aeration Tank 5000 m3 2nd Clarifier 1700 m3 Qw 80 m3d Xr 8000 mgLQ 16000 m3d Xe 25 mgL

MCRT = [(25 5000) + (25 1700)][(880) + (0025 16000)] = 16 days

θc = (25 5000) (880) = 20 days (高估)

θc = [(25 5000)][(880) + (0025 16000)] = 12 days (低估)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

又再將細胞衰退列入考量

X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

bull X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull θ= VQbull X = [θc (VQ)] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]bull darr

bull X = [θc V] Q [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull V = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V

就既有處理廠而言V 固定 Y b 常數 (平均分別為 05 amp 005)當進流水質(So)或水量(Q)改變時則X 改變而 X 改變則FM也會改變

然而操作的重點之一是盡量維持FM在合理的範圍內

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

換言之當進流水質(So)或水量(Q)改變時為維持系統FM 的穩定則須以θc調整之 (即調整污泥迴流或污泥廢棄)

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升因此FM須重新檢討是否合理

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]

其中So 與 X 均上升但 So 與 X 的增加比例並不相同

因此為維持FM的穩定則須重新計算θc是否合理也因此需調整廢棄污泥量 (或迴流污泥量)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升為維持FM的穩定則須重新計算θC

一般而言如果是較容易分解的有機物X 的增殖較顯著則FM值的變化極為有限可不需刻意調整污泥迴流量

然而如果是較不容易分解的有機物則 X的增加較為有限如此FM 值將會因 So 的上升而增加因而需增加污泥迴流量以為因應

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 溫度降低FM = [QSo][VX]

FM = [kS][Ks + S]k 最大比基值利用速率mg-COD-utilizedmg-MLVSS-day

溫度降低污泥活性降低rarr k下降k下降FM下降若FM維持不變則 S 會上升放流水質變差但是QSoV都未變則只好提高X以為因應人為的使得FM下降即增加污泥迴流量

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 高進流高進流TSSTSS的影響的影響

Inert Biomass = [Inf TSS] [SRT] [HRT]

例如 SRT 20 days HRT 1 dayInf Inert TSS 100 mgLInert MLSS = (100) (201)

= 2000 mgL2000 mg-MLSSL 的污泥並不具適當的活性

浪費曝氣池的有效體積增加曝氣池的供氧量操作參數的錯估

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 理論需氧率

bull dOdt (O2day)=

bull [Q(So-S)] [BOD5BODL)] ndash 142Px

bull 經驗公式bull dOdt = (035 ~ 05) [Q(So - S)]

[BOD5BODL)] + [(005 ~ 02)XvV]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 14 ~2 Kg-O2Kg-BOD-Removed

bull 以15 Kg-O2Kg-BOD-Removed為例

bull [15 kg-O2kg-BOD][Kg-air023 Kg-O2][m3-Air12 kg-air] [8 ~12]

bull ≒ 50 ~ 70 m3-AirKg-BOD-Removed

bull ≒ 20 ~30 m3-Air m3-WW-Treated bull (因應原水水質不同供氣量變異性極大)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 07 ~15 Kg-O2Kw-H (表面曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (散氣曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (噴射式曝氣設備)

bull 需兼顧攪拌效果

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 1 Kw-H Kg-BOD-removal (表面曝氣設備)

bull 供氣量會因為原水水質操作條件(例如MLSSθchellip等) 溫度等的不同而有極大的變化因此需定期檢測曝氣池的溶氧值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 經驗公式bull 污泥沉降性

ndash SV30 25~35ndash RSSV30 80 ~90

bull 污泥活性

ndash 3 ~ 5 mg-O2L-5-minndash 7 ~ 12 mg-O2hr-g-MLSS

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活性污泥系統的基本程序控制活性污泥系統的基本程序控制

bull 短期的操控 供氧ndash 調整供氣量

bull 短期的操控 固體物ndash 調整污泥迴流率

bull 長期的操控 FM amp MCRTndash 調整污泥廢棄量

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活性污泥系統活性污泥系統 調整供氣量調整供氣量

曝氣的目的

供氧

混合攪拌

低溶氧

不完全的硝化作用

絲狀菌的可能性

高溶氧

浪費

破壞膠羽

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 食微比 (FM U 有機負荷)ndash FM = [Q So] [V MLSS]ndash U = k [S(Ks + S)]

ndash k 最大比基質利用速率 (1 ~ 4)ndash Ks 半反應速率係數 (40 ~ 120)ndash Q 進流水流量 (不含迴流污泥流量)ndash So 進入曝氣池的COD (或BOD)值ndash MLSS 或 MLVSS (用MLVSS 較合理)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 體積負荷 (容積負荷)ndash VL = [Q So] [V]ndash 03 ~ 06 Kg-BODm3-day

ndash Q 進流水流量 (不含迴流污泥流量)ndash So 進入曝氣池的COD (或BOD)值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄ndash 穩態時 [污泥廢棄量] = [污泥生成量]

ndash 污泥生成量 (經驗值)（進流水SS較高時）Px (Kgday) =

bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (MLSSV)]

COD 溶解性COD

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄

ndash 污泥生成量 理論值（進流水SS較低時）Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]So amp S sCOD (或sBOD)

Y 微生物生長係數 (mg-MLVSS-生成mg-COD-去除)Px 廢棄污泥的VSS實際污泥廢棄量 = Px08只考量微生物增殖生成部份 (進流水VSS較低時適用)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄量

bull Qw = [V MLSS] [θcXr]

bull 廢棄污泥與系統操作特性(θcXr)有關bull θc影響污泥廢棄量

bull 二沉池的濃縮效果(Xr)影響污泥廢棄量

bull QwαMLSS MLSSαSo rarr QwαSo

bull MLSS = Co = X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y (So ndash S)]

mg-MLVSSL = [mg-MLVSS mg-COD] x Δ [mg-CODL]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y x (So ndash S)]

因污泥迴流之故

曝氣池污泥濃度增加 [θcθ]倍θc 污泥齡

X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull θc 污泥齡

θc = [ V MLVSS] [QwXr]污泥齡的計算採MLVSS較合理

若污泥沉降不良則

θc = [ V MLVSS] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

MCRT (Mean Cell Residence Time)MCRT =[Total Biomass in the Aeration Tank and in the Secondary Clarifier ] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 MCRTMCRTMLSS 2500 mgL Aeration Tank 5000 m3 2nd Clarifier 1700 m3 Qw 80 m3d Xr 8000 mgLQ 16000 m3d Xe 25 mgL

MCRT = [(25 5000) + (25 1700)][(880) + (0025 16000)] = 16 days

θc = (25 5000) (880) = 20 days (高估)

θc = [(25 5000)][(880) + (0025 16000)] = 12 days (低估)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

又再將細胞衰退列入考量

X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

bull X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull θ= VQbull X = [θc (VQ)] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]bull darr

bull X = [θc V] Q [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull V = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V

就既有處理廠而言V 固定 Y b 常數 (平均分別為 05 amp 005)當進流水質(So)或水量(Q)改變時則X 改變而 X 改變則FM也會改變

然而操作的重點之一是盡量維持FM在合理的範圍內

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

換言之當進流水質(So)或水量(Q)改變時為維持系統FM 的穩定則須以θc調整之 (即調整污泥迴流或污泥廢棄)

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升因此FM須重新檢討是否合理

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]

其中So 與 X 均上升但 So 與 X 的增加比例並不相同

因此為維持FM的穩定則須重新計算θc是否合理也因此需調整廢棄污泥量 (或迴流污泥量)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升為維持FM的穩定則須重新計算θC

一般而言如果是較容易分解的有機物X 的增殖較顯著則FM值的變化極為有限可不需刻意調整污泥迴流量

然而如果是較不容易分解的有機物則 X的增加較為有限如此FM 值將會因 So 的上升而增加因而需增加污泥迴流量以為因應

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 溫度降低FM = [QSo][VX]

FM = [kS][Ks + S]k 最大比基值利用速率mg-COD-utilizedmg-MLVSS-day

溫度降低污泥活性降低rarr k下降k下降FM下降若FM維持不變則 S 會上升放流水質變差但是QSoV都未變則只好提高X以為因應人為的使得FM下降即增加污泥迴流量

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 高進流高進流TSSTSS的影響的影響

Inert Biomass = [Inf TSS] [SRT] [HRT]

例如 SRT 20 days HRT 1 dayInf Inert TSS 100 mgLInert MLSS = (100) (201)

= 2000 mgL2000 mg-MLSSL 的污泥並不具適當的活性

浪費曝氣池的有效體積增加曝氣池的供氧量操作參數的錯估

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 理論需氧率

bull dOdt (O2day)=

bull [Q(So-S)] [BOD5BODL)] ndash 142Px

bull 經驗公式bull dOdt = (035 ~ 05) [Q(So - S)]

[BOD5BODL)] + [(005 ~ 02)XvV]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 14 ~2 Kg-O2Kg-BOD-Removed

bull 以15 Kg-O2Kg-BOD-Removed為例

bull [15 kg-O2kg-BOD][Kg-air023 Kg-O2][m3-Air12 kg-air] [8 ~12]

bull ≒ 50 ~ 70 m3-AirKg-BOD-Removed

bull ≒ 20 ~30 m3-Air m3-WW-Treated bull (因應原水水質不同供氣量變異性極大)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 07 ~15 Kg-O2Kw-H (表面曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (散氣曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (噴射式曝氣設備)

bull 需兼顧攪拌效果

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 1 Kw-H Kg-BOD-removal (表面曝氣設備)

bull 供氣量會因為原水水質操作條件(例如MLSSθchellip等) 溫度等的不同而有極大的變化因此需定期檢測曝氣池的溶氧值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 經驗公式bull 污泥沉降性

ndash SV30 25~35ndash RSSV30 80 ~90

bull 污泥活性

ndash 3 ~ 5 mg-O2L-5-minndash 7 ~ 12 mg-O2hr-g-MLSS

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活性污泥系統的基本程序控制活性污泥系統的基本程序控制

bull 短期的操控 供氧ndash 調整供氣量

bull 短期的操控 固體物ndash 調整污泥迴流率

bull 長期的操控 FM amp MCRTndash 調整污泥廢棄量

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活性污泥系統活性污泥系統 調整供氣量調整供氣量

曝氣的目的

供氧

混合攪拌

低溶氧

不完全的硝化作用

絲狀菌的可能性

高溶氧

浪費

破壞膠羽

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 BOD BOD去除去除

bull 體積負荷 (容積負荷)ndash VL = [Q So] [V]ndash 03 ~ 06 Kg-BODm3-day

ndash Q 進流水流量 (不含迴流污泥流量)ndash So 進入曝氣池的COD (或BOD)值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄ndash 穩態時 [污泥廢棄量] = [污泥生成量]

ndash 污泥生成量 (經驗值)（進流水SS較高時）Px (Kgday) =

bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (MLSSV)]

COD 溶解性COD

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄

ndash 污泥生成量 理論值（進流水SS較低時）Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]So amp S sCOD (或sBOD)

Y 微生物生長係數 (mg-MLVSS-生成mg-COD-去除)Px 廢棄污泥的VSS實際污泥廢棄量 = Px08只考量微生物增殖生成部份 (進流水VSS較低時適用)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄量

bull Qw = [V MLSS] [θcXr]

bull 廢棄污泥與系統操作特性(θcXr)有關bull θc影響污泥廢棄量

bull 二沉池的濃縮效果(Xr)影響污泥廢棄量

bull QwαMLSS MLSSαSo rarr QwαSo

bull MLSS = Co = X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y (So ndash S)]

mg-MLVSSL = [mg-MLVSS mg-COD] x Δ [mg-CODL]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y x (So ndash S)]

因污泥迴流之故

曝氣池污泥濃度增加 [θcθ]倍θc 污泥齡

X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull θc 污泥齡

θc = [ V MLVSS] [QwXr]污泥齡的計算採MLVSS較合理

若污泥沉降不良則

θc = [ V MLVSS] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

MCRT (Mean Cell Residence Time)MCRT =[Total Biomass in the Aeration Tank and in the Secondary Clarifier ] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 MCRTMCRTMLSS 2500 mgL Aeration Tank 5000 m3 2nd Clarifier 1700 m3 Qw 80 m3d Xr 8000 mgLQ 16000 m3d Xe 25 mgL

MCRT = [(25 5000) + (25 1700)][(880) + (0025 16000)] = 16 days

θc = (25 5000) (880) = 20 days (高估)

θc = [(25 5000)][(880) + (0025 16000)] = 12 days (低估)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

又再將細胞衰退列入考量

X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

bull X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull θ= VQbull X = [θc (VQ)] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]bull darr

bull X = [θc V] Q [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull V = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V

就既有處理廠而言V 固定 Y b 常數 (平均分別為 05 amp 005)當進流水質(So)或水量(Q)改變時則X 改變而 X 改變則FM也會改變

然而操作的重點之一是盡量維持FM在合理的範圍內

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

換言之當進流水質(So)或水量(Q)改變時為維持系統FM 的穩定則須以θc調整之 (即調整污泥迴流或污泥廢棄)

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升因此FM須重新檢討是否合理

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]

其中So 與 X 均上升但 So 與 X 的增加比例並不相同

因此為維持FM的穩定則須重新計算θc是否合理也因此需調整廢棄污泥量 (或迴流污泥量)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升為維持FM的穩定則須重新計算θC

一般而言如果是較容易分解的有機物X 的增殖較顯著則FM值的變化極為有限可不需刻意調整污泥迴流量

然而如果是較不容易分解的有機物則 X的增加較為有限如此FM 值將會因 So 的上升而增加因而需增加污泥迴流量以為因應

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 溫度降低FM = [QSo][VX]

FM = [kS][Ks + S]k 最大比基值利用速率mg-COD-utilizedmg-MLVSS-day

溫度降低污泥活性降低rarr k下降k下降FM下降若FM維持不變則 S 會上升放流水質變差但是QSoV都未變則只好提高X以為因應人為的使得FM下降即增加污泥迴流量

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 高進流高進流TSSTSS的影響的影響

Inert Biomass = [Inf TSS] [SRT] [HRT]

例如 SRT 20 days HRT 1 dayInf Inert TSS 100 mgLInert MLSS = (100) (201)

= 2000 mgL2000 mg-MLSSL 的污泥並不具適當的活性

浪費曝氣池的有效體積增加曝氣池的供氧量操作參數的錯估

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 理論需氧率

bull dOdt (O2day)=

bull [Q(So-S)] [BOD5BODL)] ndash 142Px

bull 經驗公式bull dOdt = (035 ~ 05) [Q(So - S)]

[BOD5BODL)] + [(005 ~ 02)XvV]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 14 ~2 Kg-O2Kg-BOD-Removed

bull 以15 Kg-O2Kg-BOD-Removed為例

bull [15 kg-O2kg-BOD][Kg-air023 Kg-O2][m3-Air12 kg-air] [8 ~12]

bull ≒ 50 ~ 70 m3-AirKg-BOD-Removed

bull ≒ 20 ~30 m3-Air m3-WW-Treated bull (因應原水水質不同供氣量變異性極大)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 07 ~15 Kg-O2Kw-H (表面曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (散氣曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (噴射式曝氣設備)

bull 需兼顧攪拌效果

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 1 Kw-H Kg-BOD-removal (表面曝氣設備)

bull 供氣量會因為原水水質操作條件(例如MLSSθchellip等) 溫度等的不同而有極大的變化因此需定期檢測曝氣池的溶氧值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 經驗公式bull 污泥沉降性

ndash SV30 25~35ndash RSSV30 80 ~90

bull 污泥活性

ndash 3 ~ 5 mg-O2L-5-minndash 7 ~ 12 mg-O2hr-g-MLSS

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活性污泥系統的基本程序控制活性污泥系統的基本程序控制

bull 短期的操控 供氧ndash 調整供氣量

bull 短期的操控 固體物ndash 調整污泥迴流率

bull 長期的操控 FM amp MCRTndash 調整污泥廢棄量

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活性污泥系統活性污泥系統 調整供氣量調整供氣量

曝氣的目的

供氧

混合攪拌

低溶氧

不完全的硝化作用

絲狀菌的可能性

高溶氧

浪費

破壞膠羽

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄ndash 穩態時 [污泥廢棄量] = [污泥生成量]

ndash 污泥生成量 (經驗值)（進流水SS較高時）Px (Kgday) =

bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (MLSSV)]

COD 溶解性COD

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄

ndash 污泥生成量 理論值（進流水SS較低時）Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]So amp S sCOD (或sBOD)

Y 微生物生長係數 (mg-MLVSS-生成mg-COD-去除)Px 廢棄污泥的VSS實際污泥廢棄量 = Px08只考量微生物增殖生成部份 (進流水VSS較低時適用)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄量

bull Qw = [V MLSS] [θcXr]

bull 廢棄污泥與系統操作特性(θcXr)有關bull θc影響污泥廢棄量

bull 二沉池的濃縮效果(Xr)影響污泥廢棄量

bull QwαMLSS MLSSαSo rarr QwαSo

bull MLSS = Co = X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y (So ndash S)]

mg-MLVSSL = [mg-MLVSS mg-COD] x Δ [mg-CODL]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y x (So ndash S)]

因污泥迴流之故

曝氣池污泥濃度增加 [θcθ]倍θc 污泥齡

X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull θc 污泥齡

θc = [ V MLVSS] [QwXr]污泥齡的計算採MLVSS較合理

若污泥沉降不良則

θc = [ V MLVSS] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

MCRT (Mean Cell Residence Time)MCRT =[Total Biomass in the Aeration Tank and in the Secondary Clarifier ] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 MCRTMCRTMLSS 2500 mgL Aeration Tank 5000 m3 2nd Clarifier 1700 m3 Qw 80 m3d Xr 8000 mgLQ 16000 m3d Xe 25 mgL

MCRT = [(25 5000) + (25 1700)][(880) + (0025 16000)] = 16 days

θc = (25 5000) (880) = 20 days (高估)

θc = [(25 5000)][(880) + (0025 16000)] = 12 days (低估)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

又再將細胞衰退列入考量

X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

bull X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull θ= VQbull X = [θc (VQ)] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]bull darr

bull X = [θc V] Q [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull V = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V

就既有處理廠而言V 固定 Y b 常數 (平均分別為 05 amp 005)當進流水質(So)或水量(Q)改變時則X 改變而 X 改變則FM也會改變

然而操作的重點之一是盡量維持FM在合理的範圍內

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

換言之當進流水質(So)或水量(Q)改變時為維持系統FM 的穩定則須以θc調整之 (即調整污泥迴流或污泥廢棄)

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升因此FM須重新檢討是否合理

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]

其中So 與 X 均上升但 So 與 X 的增加比例並不相同

因此為維持FM的穩定則須重新計算θc是否合理也因此需調整廢棄污泥量 (或迴流污泥量)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升為維持FM的穩定則須重新計算θC

一般而言如果是較容易分解的有機物X 的增殖較顯著則FM值的變化極為有限可不需刻意調整污泥迴流量

然而如果是較不容易分解的有機物則 X的增加較為有限如此FM 值將會因 So 的上升而增加因而需增加污泥迴流量以為因應

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 溫度降低FM = [QSo][VX]

FM = [kS][Ks + S]k 最大比基值利用速率mg-COD-utilizedmg-MLVSS-day

溫度降低污泥活性降低rarr k下降k下降FM下降若FM維持不變則 S 會上升放流水質變差但是QSoV都未變則只好提高X以為因應人為的使得FM下降即增加污泥迴流量

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 高進流高進流TSSTSS的影響的影響

Inert Biomass = [Inf TSS] [SRT] [HRT]

例如 SRT 20 days HRT 1 dayInf Inert TSS 100 mgLInert MLSS = (100) (201)

= 2000 mgL2000 mg-MLSSL 的污泥並不具適當的活性

浪費曝氣池的有效體積增加曝氣池的供氧量操作參數的錯估

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 理論需氧率

bull dOdt (O2day)=

bull [Q(So-S)] [BOD5BODL)] ndash 142Px

bull 經驗公式bull dOdt = (035 ~ 05) [Q(So - S)]

[BOD5BODL)] + [(005 ~ 02)XvV]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 14 ~2 Kg-O2Kg-BOD-Removed

bull 以15 Kg-O2Kg-BOD-Removed為例

bull [15 kg-O2kg-BOD][Kg-air023 Kg-O2][m3-Air12 kg-air] [8 ~12]

bull ≒ 50 ~ 70 m3-AirKg-BOD-Removed

bull ≒ 20 ~30 m3-Air m3-WW-Treated bull (因應原水水質不同供氣量變異性極大)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 07 ~15 Kg-O2Kw-H (表面曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (散氣曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (噴射式曝氣設備)

bull 需兼顧攪拌效果

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 1 Kw-H Kg-BOD-removal (表面曝氣設備)

bull 供氣量會因為原水水質操作條件(例如MLSSθchellip等) 溫度等的不同而有極大的變化因此需定期檢測曝氣池的溶氧值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 經驗公式bull 污泥沉降性

ndash SV30 25~35ndash RSSV30 80 ~90

bull 污泥活性

ndash 3 ~ 5 mg-O2L-5-minndash 7 ~ 12 mg-O2hr-g-MLSS

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活性污泥系統的基本程序控制活性污泥系統的基本程序控制

bull 短期的操控 供氧ndash 調整供氣量

bull 短期的操控 固體物ndash 調整污泥迴流率

bull 長期的操控 FM amp MCRTndash 調整污泥廢棄量

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活性污泥系統活性污泥系統 調整供氣量調整供氣量

曝氣的目的

供氧

混合攪拌

低溶氧

不完全的硝化作用

絲狀菌的可能性

高溶氧

浪費

破壞膠羽

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄

ndash 污泥生成量 理論值（進流水SS較低時）Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]So amp S sCOD (或sBOD)

Y 微生物生長係數 (mg-MLVSS-生成mg-COD-去除)Px 廢棄污泥的VSS實際污泥廢棄量 = Px08只考量微生物增殖生成部份 (進流水VSS較低時適用)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄量

bull Qw = [V MLSS] [θcXr]

bull 廢棄污泥與系統操作特性(θcXr)有關bull θc影響污泥廢棄量

bull 二沉池的濃縮效果(Xr)影響污泥廢棄量

bull QwαMLSS MLSSαSo rarr QwαSo

bull MLSS = Co = X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y (So ndash S)]

mg-MLVSSL = [mg-MLVSS mg-COD] x Δ [mg-CODL]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y x (So ndash S)]

因污泥迴流之故

曝氣池污泥濃度增加 [θcθ]倍θc 污泥齡

X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull θc 污泥齡

θc = [ V MLVSS] [QwXr]污泥齡的計算採MLVSS較合理

若污泥沉降不良則

θc = [ V MLVSS] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

MCRT (Mean Cell Residence Time)MCRT =[Total Biomass in the Aeration Tank and in the Secondary Clarifier ] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 MCRTMCRTMLSS 2500 mgL Aeration Tank 5000 m3 2nd Clarifier 1700 m3 Qw 80 m3d Xr 8000 mgLQ 16000 m3d Xe 25 mgL

MCRT = [(25 5000) + (25 1700)][(880) + (0025 16000)] = 16 days

θc = (25 5000) (880) = 20 days (高估)

θc = [(25 5000)][(880) + (0025 16000)] = 12 days (低估)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

又再將細胞衰退列入考量

X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

bull X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull θ= VQbull X = [θc (VQ)] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]bull darr

bull X = [θc V] Q [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull V = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V

就既有處理廠而言V 固定 Y b 常數 (平均分別為 05 amp 005)當進流水質(So)或水量(Q)改變時則X 改變而 X 改變則FM也會改變

然而操作的重點之一是盡量維持FM在合理的範圍內

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

換言之當進流水質(So)或水量(Q)改變時為維持系統FM 的穩定則須以θc調整之 (即調整污泥迴流或污泥廢棄)

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升因此FM須重新檢討是否合理

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]

其中So 與 X 均上升但 So 與 X 的增加比例並不相同

因此為維持FM的穩定則須重新計算θc是否合理也因此需調整廢棄污泥量 (或迴流污泥量)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升為維持FM的穩定則須重新計算θC

一般而言如果是較容易分解的有機物X 的增殖較顯著則FM值的變化極為有限可不需刻意調整污泥迴流量

然而如果是較不容易分解的有機物則 X的增加較為有限如此FM 值將會因 So 的上升而增加因而需增加污泥迴流量以為因應

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 溫度降低FM = [QSo][VX]

FM = [kS][Ks + S]k 最大比基值利用速率mg-COD-utilizedmg-MLVSS-day

溫度降低污泥活性降低rarr k下降k下降FM下降若FM維持不變則 S 會上升放流水質變差但是QSoV都未變則只好提高X以為因應人為的使得FM下降即增加污泥迴流量

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 高進流高進流TSSTSS的影響的影響

Inert Biomass = [Inf TSS] [SRT] [HRT]

例如 SRT 20 days HRT 1 dayInf Inert TSS 100 mgLInert MLSS = (100) (201)

= 2000 mgL2000 mg-MLSSL 的污泥並不具適當的活性

浪費曝氣池的有效體積增加曝氣池的供氧量操作參數的錯估

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 理論需氧率

bull dOdt (O2day)=

bull [Q(So-S)] [BOD5BODL)] ndash 142Px

bull 經驗公式bull dOdt = (035 ~ 05) [Q(So - S)]

[BOD5BODL)] + [(005 ~ 02)XvV]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 14 ~2 Kg-O2Kg-BOD-Removed

bull 以15 Kg-O2Kg-BOD-Removed為例

bull [15 kg-O2kg-BOD][Kg-air023 Kg-O2][m3-Air12 kg-air] [8 ~12]

bull ≒ 50 ~ 70 m3-AirKg-BOD-Removed

bull ≒ 20 ~30 m3-Air m3-WW-Treated bull (因應原水水質不同供氣量變異性極大)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 07 ~15 Kg-O2Kw-H (表面曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (散氣曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (噴射式曝氣設備)

bull 需兼顧攪拌效果

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 1 Kw-H Kg-BOD-removal (表面曝氣設備)

bull 供氣量會因為原水水質操作條件(例如MLSSθchellip等) 溫度等的不同而有極大的變化因此需定期檢測曝氣池的溶氧值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 經驗公式bull 污泥沉降性

ndash SV30 25~35ndash RSSV30 80 ~90

bull 污泥活性

ndash 3 ~ 5 mg-O2L-5-minndash 7 ~ 12 mg-O2hr-g-MLSS

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活性污泥系統的基本程序控制活性污泥系統的基本程序控制

bull 短期的操控 供氧ndash 調整供氣量

bull 短期的操控 固體物ndash 調整污泥迴流率

bull 長期的操控 FM amp MCRTndash 調整污泥廢棄量

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活性污泥系統活性污泥系統 調整供氣量調整供氣量

曝氣的目的

供氧

混合攪拌

低溶氧

不完全的硝化作用

絲狀菌的可能性

高溶氧

浪費

破壞膠羽

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 操作與污泥減量
• 操作方式與污泥減量
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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥廢棄污泥廢棄

bull 污泥廢棄量

bull Qw = [V MLSS] [θcXr]

bull 廢棄污泥與系統操作特性(θcXr)有關bull θc影響污泥廢棄量

bull 二沉池的濃縮效果(Xr)影響污泥廢棄量

bull QwαMLSS MLSSαSo rarr QwαSo

bull MLSS = Co = X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y (So ndash S)]

mg-MLVSSL = [mg-MLVSS mg-COD] x Δ [mg-CODL]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y x (So ndash S)]

因污泥迴流之故

曝氣池污泥濃度增加 [θcθ]倍θc 污泥齡

X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull θc 污泥齡

θc = [ V MLVSS] [QwXr]污泥齡的計算採MLVSS較合理

若污泥沉降不良則

θc = [ V MLVSS] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

MCRT (Mean Cell Residence Time)MCRT =[Total Biomass in the Aeration Tank and in the Secondary Clarifier ] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 MCRTMCRTMLSS 2500 mgL Aeration Tank 5000 m3 2nd Clarifier 1700 m3 Qw 80 m3d Xr 8000 mgLQ 16000 m3d Xe 25 mgL

MCRT = [(25 5000) + (25 1700)][(880) + (0025 16000)] = 16 days

θc = (25 5000) (880) = 20 days (高估)

θc = [(25 5000)][(880) + (0025 16000)] = 12 days (低估)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

又再將細胞衰退列入考量

X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

bull X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull θ= VQbull X = [θc (VQ)] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]bull darr

bull X = [θc V] Q [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull V = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V

就既有處理廠而言V 固定 Y b 常數 (平均分別為 05 amp 005)當進流水質(So)或水量(Q)改變時則X 改變而 X 改變則FM也會改變

然而操作的重點之一是盡量維持FM在合理的範圍內

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

換言之當進流水質(So)或水量(Q)改變時為維持系統FM 的穩定則須以θc調整之 (即調整污泥迴流或污泥廢棄)

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升因此FM須重新檢討是否合理

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]

其中So 與 X 均上升但 So 與 X 的增加比例並不相同

因此為維持FM的穩定則須重新計算θc是否合理也因此需調整廢棄污泥量 (或迴流污泥量)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升為維持FM的穩定則須重新計算θC

一般而言如果是較容易分解的有機物X 的增殖較顯著則FM值的變化極為有限可不需刻意調整污泥迴流量

然而如果是較不容易分解的有機物則 X的增加較為有限如此FM 值將會因 So 的上升而增加因而需增加污泥迴流量以為因應

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 溫度降低FM = [QSo][VX]

FM = [kS][Ks + S]k 最大比基值利用速率mg-COD-utilizedmg-MLVSS-day

溫度降低污泥活性降低rarr k下降k下降FM下降若FM維持不變則 S 會上升放流水質變差但是QSoV都未變則只好提高X以為因應人為的使得FM下降即增加污泥迴流量

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 高進流高進流TSSTSS的影響的影響

Inert Biomass = [Inf TSS] [SRT] [HRT]

例如 SRT 20 days HRT 1 dayInf Inert TSS 100 mgLInert MLSS = (100) (201)

= 2000 mgL2000 mg-MLSSL 的污泥並不具適當的活性

浪費曝氣池的有效體積增加曝氣池的供氧量操作參數的錯估

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 理論需氧率

bull dOdt (O2day)=

bull [Q(So-S)] [BOD5BODL)] ndash 142Px

bull 經驗公式bull dOdt = (035 ~ 05) [Q(So - S)]

[BOD5BODL)] + [(005 ~ 02)XvV]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 14 ~2 Kg-O2Kg-BOD-Removed

bull 以15 Kg-O2Kg-BOD-Removed為例

bull [15 kg-O2kg-BOD][Kg-air023 Kg-O2][m3-Air12 kg-air] [8 ~12]

bull ≒ 50 ~ 70 m3-AirKg-BOD-Removed

bull ≒ 20 ~30 m3-Air m3-WW-Treated bull (因應原水水質不同供氣量變異性極大)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 07 ~15 Kg-O2Kw-H (表面曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (散氣曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (噴射式曝氣設備)

bull 需兼顧攪拌效果

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 1 Kw-H Kg-BOD-removal (表面曝氣設備)

bull 供氣量會因為原水水質操作條件(例如MLSSθchellip等) 溫度等的不同而有極大的變化因此需定期檢測曝氣池的溶氧值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 經驗公式bull 污泥沉降性

ndash SV30 25~35ndash RSSV30 80 ~90

bull 污泥活性

ndash 3 ~ 5 mg-O2L-5-minndash 7 ~ 12 mg-O2hr-g-MLSS

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活性污泥系統的基本程序控制活性污泥系統的基本程序控制

bull 短期的操控 供氧ndash 調整供氣量

bull 短期的操控 固體物ndash 調整污泥迴流率

bull 長期的操控 FM amp MCRTndash 調整污泥廢棄量

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活性污泥系統活性污泥系統 調整供氣量調整供氣量

曝氣的目的

供氧

混合攪拌

低溶氧

不完全的硝化作用

絲狀菌的可能性

高溶氧

浪費

破壞膠羽

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y (So ndash S)]

mg-MLVSSL = [mg-MLVSS mg-COD] x Δ [mg-CODL]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y x (So ndash S)]

因污泥迴流之故

曝氣池污泥濃度增加 [θcθ]倍θc 污泥齡

X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull θc 污泥齡

θc = [ V MLVSS] [QwXr]污泥齡的計算採MLVSS較合理

若污泥沉降不良則

θc = [ V MLVSS] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

MCRT (Mean Cell Residence Time)MCRT =[Total Biomass in the Aeration Tank and in the Secondary Clarifier ] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 MCRTMCRTMLSS 2500 mgL Aeration Tank 5000 m3 2nd Clarifier 1700 m3 Qw 80 m3d Xr 8000 mgLQ 16000 m3d Xe 25 mgL

MCRT = [(25 5000) + (25 1700)][(880) + (0025 16000)] = 16 days

θc = (25 5000) (880) = 20 days (高估)

θc = [(25 5000)][(880) + (0025 16000)] = 12 days (低估)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

又再將細胞衰退列入考量

X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

bull X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull θ= VQbull X = [θc (VQ)] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]bull darr

bull X = [θc V] Q [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull V = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V

就既有處理廠而言V 固定 Y b 常數 (平均分別為 05 amp 005)當進流水質(So)或水量(Q)改變時則X 改變而 X 改變則FM也會改變

然而操作的重點之一是盡量維持FM在合理的範圍內

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

換言之當進流水質(So)或水量(Q)改變時為維持系統FM 的穩定則須以θc調整之 (即調整污泥迴流或污泥廢棄)

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升因此FM須重新檢討是否合理

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]

其中So 與 X 均上升但 So 與 X 的增加比例並不相同

因此為維持FM的穩定則須重新計算θc是否合理也因此需調整廢棄污泥量 (或迴流污泥量)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升為維持FM的穩定則須重新計算θC

一般而言如果是較容易分解的有機物X 的增殖較顯著則FM值的變化極為有限可不需刻意調整污泥迴流量

然而如果是較不容易分解的有機物則 X的增加較為有限如此FM 值將會因 So 的上升而增加因而需增加污泥迴流量以為因應

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 溫度降低FM = [QSo][VX]

FM = [kS][Ks + S]k 最大比基值利用速率mg-COD-utilizedmg-MLVSS-day

溫度降低污泥活性降低rarr k下降k下降FM下降若FM維持不變則 S 會上升放流水質變差但是QSoV都未變則只好提高X以為因應人為的使得FM下降即增加污泥迴流量

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 高進流高進流TSSTSS的影響的影響

Inert Biomass = [Inf TSS] [SRT] [HRT]

例如 SRT 20 days HRT 1 dayInf Inert TSS 100 mgLInert MLSS = (100) (201)

= 2000 mgL2000 mg-MLSSL 的污泥並不具適當的活性

浪費曝氣池的有效體積增加曝氣池的供氧量操作參數的錯估

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 理論需氧率

bull dOdt (O2day)=

bull [Q(So-S)] [BOD5BODL)] ndash 142Px

bull 經驗公式bull dOdt = (035 ~ 05) [Q(So - S)]

[BOD5BODL)] + [(005 ~ 02)XvV]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 14 ~2 Kg-O2Kg-BOD-Removed

bull 以15 Kg-O2Kg-BOD-Removed為例

bull [15 kg-O2kg-BOD][Kg-air023 Kg-O2][m3-Air12 kg-air] [8 ~12]

bull ≒ 50 ~ 70 m3-AirKg-BOD-Removed

bull ≒ 20 ~30 m3-Air m3-WW-Treated bull (因應原水水質不同供氣量變異性極大)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 07 ~15 Kg-O2Kw-H (表面曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (散氣曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (噴射式曝氣設備)

bull 需兼顧攪拌效果

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 1 Kw-H Kg-BOD-removal (表面曝氣設備)

bull 供氣量會因為原水水質操作條件(例如MLSSθchellip等) 溫度等的不同而有極大的變化因此需定期檢測曝氣池的溶氧值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 經驗公式bull 污泥沉降性

ndash SV30 25~35ndash RSSV30 80 ~90

bull 污泥活性

ndash 3 ~ 5 mg-O2L-5-minndash 7 ~ 12 mg-O2hr-g-MLSS

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活性污泥系統的基本程序控制活性污泥系統的基本程序控制

bull 短期的操控 供氧ndash 調整供氣量

bull 短期的操控 固體物ndash 調整污泥迴流率

bull 長期的操控 FM amp MCRTndash 調整污泥廢棄量

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活性污泥系統活性污泥系統 調整供氣量調整供氣量

曝氣的目的

供氧

混合攪拌

低溶氧

不完全的硝化作用

絲狀菌的可能性

高溶氧

浪費

破壞膠羽

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [Y x (So ndash S)]

因污泥迴流之故

曝氣池污泥濃度增加 [θcθ]倍θc 污泥齡

X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull θc 污泥齡

θc = [ V MLVSS] [QwXr]污泥齡的計算採MLVSS較合理

若污泥沉降不良則

θc = [ V MLVSS] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

MCRT (Mean Cell Residence Time)MCRT =[Total Biomass in the Aeration Tank and in the Secondary Clarifier ] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 MCRTMCRTMLSS 2500 mgL Aeration Tank 5000 m3 2nd Clarifier 1700 m3 Qw 80 m3d Xr 8000 mgLQ 16000 m3d Xe 25 mgL

MCRT = [(25 5000) + (25 1700)][(880) + (0025 16000)] = 16 days

θc = (25 5000) (880) = 20 days (高估)

θc = [(25 5000)][(880) + (0025 16000)] = 12 days (低估)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

又再將細胞衰退列入考量

X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

bull X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull θ= VQbull X = [θc (VQ)] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]bull darr

bull X = [θc V] Q [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull V = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V

就既有處理廠而言V 固定 Y b 常數 (平均分別為 05 amp 005)當進流水質(So)或水量(Q)改變時則X 改變而 X 改變則FM也會改變

然而操作的重點之一是盡量維持FM在合理的範圍內

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

換言之當進流水質(So)或水量(Q)改變時為維持系統FM 的穩定則須以θc調整之 (即調整污泥迴流或污泥廢棄)

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升因此FM須重新檢討是否合理

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]

其中So 與 X 均上升但 So 與 X 的增加比例並不相同

因此為維持FM的穩定則須重新計算θc是否合理也因此需調整廢棄污泥量 (或迴流污泥量)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升為維持FM的穩定則須重新計算θC

一般而言如果是較容易分解的有機物X 的增殖較顯著則FM值的變化極為有限可不需刻意調整污泥迴流量

然而如果是較不容易分解的有機物則 X的增加較為有限如此FM 值將會因 So 的上升而增加因而需增加污泥迴流量以為因應

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 溫度降低FM = [QSo][VX]

FM = [kS][Ks + S]k 最大比基值利用速率mg-COD-utilizedmg-MLVSS-day

溫度降低污泥活性降低rarr k下降k下降FM下降若FM維持不變則 S 會上升放流水質變差但是QSoV都未變則只好提高X以為因應人為的使得FM下降即增加污泥迴流量

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 高進流高進流TSSTSS的影響的影響

Inert Biomass = [Inf TSS] [SRT] [HRT]

例如 SRT 20 days HRT 1 dayInf Inert TSS 100 mgLInert MLSS = (100) (201)

= 2000 mgL2000 mg-MLSSL 的污泥並不具適當的活性

浪費曝氣池的有效體積增加曝氣池的供氧量操作參數的錯估

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 理論需氧率

bull dOdt (O2day)=

bull [Q(So-S)] [BOD5BODL)] ndash 142Px

bull 經驗公式bull dOdt = (035 ~ 05) [Q(So - S)]

[BOD5BODL)] + [(005 ~ 02)XvV]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 14 ~2 Kg-O2Kg-BOD-Removed

bull 以15 Kg-O2Kg-BOD-Removed為例

bull [15 kg-O2kg-BOD][Kg-air023 Kg-O2][m3-Air12 kg-air] [8 ~12]

bull ≒ 50 ~ 70 m3-AirKg-BOD-Removed

bull ≒ 20 ~30 m3-Air m3-WW-Treated bull (因應原水水質不同供氣量變異性極大)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 07 ~15 Kg-O2Kw-H (表面曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (散氣曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (噴射式曝氣設備)

bull 需兼顧攪拌效果

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 1 Kw-H Kg-BOD-removal (表面曝氣設備)

bull 供氣量會因為原水水質操作條件(例如MLSSθchellip等) 溫度等的不同而有極大的變化因此需定期檢測曝氣池的溶氧值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 經驗公式bull 污泥沉降性

ndash SV30 25~35ndash RSSV30 80 ~90

bull 污泥活性

ndash 3 ~ 5 mg-O2L-5-minndash 7 ~ 12 mg-O2hr-g-MLSS

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活性污泥系統的基本程序控制活性污泥系統的基本程序控制

bull 短期的操控 供氧ndash 調整供氣量

bull 短期的操控 固體物ndash 調整污泥迴流率

bull 長期的操控 FM amp MCRTndash 調整污泥廢棄量

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活性污泥系統活性污泥系統 調整供氣量調整供氣量

曝氣的目的

供氧

混合攪拌

低溶氧

不完全的硝化作用

絲狀菌的可能性

高溶氧

浪費

破壞膠羽

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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• 生物處理基本原理
• 活性污泥基本原理
• 活性污泥反應槽
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• 活性污泥曝氣槽 BOD去除
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• 活性污泥曝氣槽 污泥廢棄
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
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• 活性污泥曝氣槽 MCRT
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積
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• 活性污泥曝氣槽 高進流TSS的影響
• 活性污泥曝氣槽 曝氣量
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• 活性污泥系統的基本程序控制
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• 活性污泥曝氣槽 污泥活性
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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• 活性污泥 二沉池
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• 污泥沉降曲線 流通量 (污泥濃度沉降速率) vs污泥濃度
• 活性污泥 二沉池的應變
• GL Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tank
• 活性污泥 二沉池的應變
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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull θc 污泥齡

θc = [ V MLVSS] [QwXr]污泥齡的計算採MLVSS較合理

若污泥沉降不良則

θc = [ V MLVSS] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

MCRT (Mean Cell Residence Time)MCRT =[Total Biomass in the Aeration Tank and in the Secondary Clarifier ] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 MCRTMCRTMLSS 2500 mgL Aeration Tank 5000 m3 2nd Clarifier 1700 m3 Qw 80 m3d Xr 8000 mgLQ 16000 m3d Xe 25 mgL

MCRT = [(25 5000) + (25 1700)][(880) + (0025 16000)] = 16 days

θc = (25 5000) (880) = 20 days (高估)

θc = [(25 5000)][(880) + (0025 16000)] = 12 days (低估)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

又再將細胞衰退列入考量

X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

bull X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull θ= VQbull X = [θc (VQ)] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]bull darr

bull X = [θc V] Q [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull V = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V

就既有處理廠而言V 固定 Y b 常數 (平均分別為 05 amp 005)當進流水質(So)或水量(Q)改變時則X 改變而 X 改變則FM也會改變

然而操作的重點之一是盡量維持FM在合理的範圍內

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

換言之當進流水質(So)或水量(Q)改變時為維持系統FM 的穩定則須以θc調整之 (即調整污泥迴流或污泥廢棄)

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升因此FM須重新檢討是否合理

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]

其中So 與 X 均上升但 So 與 X 的增加比例並不相同

因此為維持FM的穩定則須重新計算θc是否合理也因此需調整廢棄污泥量 (或迴流污泥量)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升為維持FM的穩定則須重新計算θC

一般而言如果是較容易分解的有機物X 的增殖較顯著則FM值的變化極為有限可不需刻意調整污泥迴流量

然而如果是較不容易分解的有機物則 X的增加較為有限如此FM 值將會因 So 的上升而增加因而需增加污泥迴流量以為因應

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 溫度降低FM = [QSo][VX]

FM = [kS][Ks + S]k 最大比基值利用速率mg-COD-utilizedmg-MLVSS-day

溫度降低污泥活性降低rarr k下降k下降FM下降若FM維持不變則 S 會上升放流水質變差但是QSoV都未變則只好提高X以為因應人為的使得FM下降即增加污泥迴流量

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 高進流高進流TSSTSS的影響的影響

Inert Biomass = [Inf TSS] [SRT] [HRT]

例如 SRT 20 days HRT 1 dayInf Inert TSS 100 mgLInert MLSS = (100) (201)

= 2000 mgL2000 mg-MLSSL 的污泥並不具適當的活性

浪費曝氣池的有效體積增加曝氣池的供氧量操作參數的錯估

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 理論需氧率

bull dOdt (O2day)=

bull [Q(So-S)] [BOD5BODL)] ndash 142Px

bull 經驗公式bull dOdt = (035 ~ 05) [Q(So - S)]

[BOD5BODL)] + [(005 ~ 02)XvV]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 14 ~2 Kg-O2Kg-BOD-Removed

bull 以15 Kg-O2Kg-BOD-Removed為例

bull [15 kg-O2kg-BOD][Kg-air023 Kg-O2][m3-Air12 kg-air] [8 ~12]

bull ≒ 50 ~ 70 m3-AirKg-BOD-Removed

bull ≒ 20 ~30 m3-Air m3-WW-Treated bull (因應原水水質不同供氣量變異性極大)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 07 ~15 Kg-O2Kw-H (表面曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (散氣曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (噴射式曝氣設備)

bull 需兼顧攪拌效果

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 1 Kw-H Kg-BOD-removal (表面曝氣設備)

bull 供氣量會因為原水水質操作條件(例如MLSSθchellip等) 溫度等的不同而有極大的變化因此需定期檢測曝氣池的溶氧值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 經驗公式bull 污泥沉降性

ndash SV30 25~35ndash RSSV30 80 ~90

bull 污泥活性

ndash 3 ~ 5 mg-O2L-5-minndash 7 ~ 12 mg-O2hr-g-MLSS

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活性污泥系統的基本程序控制活性污泥系統的基本程序控制

bull 短期的操控 供氧ndash 調整供氣量

bull 短期的操控 固體物ndash 調整污泥迴流率

bull 長期的操控 FM amp MCRTndash 調整污泥廢棄量

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活性污泥系統活性污泥系統 調整供氣量調整供氣量

曝氣的目的

供氧

混合攪拌

低溶氧

不完全的硝化作用

絲狀菌的可能性

高溶氧

浪費

破壞膠羽

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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L L U

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

MCRT (Mean Cell Residence Time)MCRT =[Total Biomass in the Aeration Tank and in the Secondary Clarifier ] [(QwXr) + (QeXe)]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 MCRTMCRTMLSS 2500 mgL Aeration Tank 5000 m3 2nd Clarifier 1700 m3 Qw 80 m3d Xr 8000 mgLQ 16000 m3d Xe 25 mgL

MCRT = [(25 5000) + (25 1700)][(880) + (0025 16000)] = 16 days

θc = (25 5000) (880) = 20 days (高估)

θc = [(25 5000)][(880) + (0025 16000)] = 12 days (低估)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

又再將細胞衰退列入考量

X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

bull X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull θ= VQbull X = [θc (VQ)] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]bull darr

bull X = [θc V] Q [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull V = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V

就既有處理廠而言V 固定 Y b 常數 (平均分別為 05 amp 005)當進流水質(So)或水量(Q)改變時則X 改變而 X 改變則FM也會改變

然而操作的重點之一是盡量維持FM在合理的範圍內

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

換言之當進流水質(So)或水量(Q)改變時為維持系統FM 的穩定則須以θc調整之 (即調整污泥迴流或污泥廢棄)

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升因此FM須重新檢討是否合理

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]

其中So 與 X 均上升但 So 與 X 的增加比例並不相同

因此為維持FM的穩定則須重新計算θc是否合理也因此需調整廢棄污泥量 (或迴流污泥量)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升為維持FM的穩定則須重新計算θC

一般而言如果是較容易分解的有機物X 的增殖較顯著則FM值的變化極為有限可不需刻意調整污泥迴流量

然而如果是較不容易分解的有機物則 X的增加較為有限如此FM 值將會因 So 的上升而增加因而需增加污泥迴流量以為因應

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 溫度降低FM = [QSo][VX]

FM = [kS][Ks + S]k 最大比基值利用速率mg-COD-utilizedmg-MLVSS-day

溫度降低污泥活性降低rarr k下降k下降FM下降若FM維持不變則 S 會上升放流水質變差但是QSoV都未變則只好提高X以為因應人為的使得FM下降即增加污泥迴流量

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 高進流高進流TSSTSS的影響的影響

Inert Biomass = [Inf TSS] [SRT] [HRT]

例如 SRT 20 days HRT 1 dayInf Inert TSS 100 mgLInert MLSS = (100) (201)

= 2000 mgL2000 mg-MLSSL 的污泥並不具適當的活性

浪費曝氣池的有效體積增加曝氣池的供氧量操作參數的錯估

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 理論需氧率

bull dOdt (O2day)=

bull [Q(So-S)] [BOD5BODL)] ndash 142Px

bull 經驗公式bull dOdt = (035 ~ 05) [Q(So - S)]

[BOD5BODL)] + [(005 ~ 02)XvV]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 14 ~2 Kg-O2Kg-BOD-Removed

bull 以15 Kg-O2Kg-BOD-Removed為例

bull [15 kg-O2kg-BOD][Kg-air023 Kg-O2][m3-Air12 kg-air] [8 ~12]

bull ≒ 50 ~ 70 m3-AirKg-BOD-Removed

bull ≒ 20 ~30 m3-Air m3-WW-Treated bull (因應原水水質不同供氣量變異性極大)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 07 ~15 Kg-O2Kw-H (表面曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (散氣曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (噴射式曝氣設備)

bull 需兼顧攪拌效果

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 1 Kw-H Kg-BOD-removal (表面曝氣設備)

bull 供氣量會因為原水水質操作條件(例如MLSSθchellip等) 溫度等的不同而有極大的變化因此需定期檢測曝氣池的溶氧值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 經驗公式bull 污泥沉降性

ndash SV30 25~35ndash RSSV30 80 ~90

bull 污泥活性

ndash 3 ~ 5 mg-O2L-5-minndash 7 ~ 12 mg-O2hr-g-MLSS

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活性污泥系統的基本程序控制活性污泥系統的基本程序控制

bull 短期的操控 供氧ndash 調整供氣量

bull 短期的操控 固體物ndash 調整污泥迴流率

bull 長期的操控 FM amp MCRTndash 調整污泥廢棄量

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活性污泥系統活性污泥系統 調整供氣量調整供氣量

曝氣的目的

供氧

混合攪拌

低溶氧

不完全的硝化作用

絲狀菌的可能性

高溶氧

浪費

破壞膠羽

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 MCRTMCRTMLSS 2500 mgL Aeration Tank 5000 m3 2nd Clarifier 1700 m3 Qw 80 m3d Xr 8000 mgLQ 16000 m3d Xe 25 mgL

MCRT = [(25 5000) + (25 1700)][(880) + (0025 16000)] = 16 days

θc = (25 5000) (880) = 20 days (高估)

θc = [(25 5000)][(880) + (0025 16000)] = 12 days (低估)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

又再將細胞衰退列入考量

X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

bull X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull θ= VQbull X = [θc (VQ)] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]bull darr

bull X = [θc V] Q [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull V = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V

就既有處理廠而言V 固定 Y b 常數 (平均分別為 05 amp 005)當進流水質(So)或水量(Q)改變時則X 改變而 X 改變則FM也會改變

然而操作的重點之一是盡量維持FM在合理的範圍內

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

換言之當進流水質(So)或水量(Q)改變時為維持系統FM 的穩定則須以θc調整之 (即調整污泥迴流或污泥廢棄)

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升因此FM須重新檢討是否合理

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]

其中So 與 X 均上升但 So 與 X 的增加比例並不相同

因此為維持FM的穩定則須重新計算θc是否合理也因此需調整廢棄污泥量 (或迴流污泥量)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升為維持FM的穩定則須重新計算θC

一般而言如果是較容易分解的有機物X 的增殖較顯著則FM值的變化極為有限可不需刻意調整污泥迴流量

然而如果是較不容易分解的有機物則 X的增加較為有限如此FM 值將會因 So 的上升而增加因而需增加污泥迴流量以為因應

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 溫度降低FM = [QSo][VX]

FM = [kS][Ks + S]k 最大比基值利用速率mg-COD-utilizedmg-MLVSS-day

溫度降低污泥活性降低rarr k下降k下降FM下降若FM維持不變則 S 會上升放流水質變差但是QSoV都未變則只好提高X以為因應人為的使得FM下降即增加污泥迴流量

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 高進流高進流TSSTSS的影響的影響

Inert Biomass = [Inf TSS] [SRT] [HRT]

例如 SRT 20 days HRT 1 dayInf Inert TSS 100 mgLInert MLSS = (100) (201)

= 2000 mgL2000 mg-MLSSL 的污泥並不具適當的活性

浪費曝氣池的有效體積增加曝氣池的供氧量操作參數的錯估

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 理論需氧率

bull dOdt (O2day)=

bull [Q(So-S)] [BOD5BODL)] ndash 142Px

bull 經驗公式bull dOdt = (035 ~ 05) [Q(So - S)]

[BOD5BODL)] + [(005 ~ 02)XvV]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 14 ~2 Kg-O2Kg-BOD-Removed

bull 以15 Kg-O2Kg-BOD-Removed為例

bull [15 kg-O2kg-BOD][Kg-air023 Kg-O2][m3-Air12 kg-air] [8 ~12]

bull ≒ 50 ~ 70 m3-AirKg-BOD-Removed

bull ≒ 20 ~30 m3-Air m3-WW-Treated bull (因應原水水質不同供氣量變異性極大)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 07 ~15 Kg-O2Kw-H (表面曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (散氣曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (噴射式曝氣設備)

bull 需兼顧攪拌效果

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 1 Kw-H Kg-BOD-removal (表面曝氣設備)

bull 供氣量會因為原水水質操作條件(例如MLSSθchellip等) 溫度等的不同而有極大的變化因此需定期檢測曝氣池的溶氧值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 經驗公式bull 污泥沉降性

ndash SV30 25~35ndash RSSV30 80 ~90

bull 污泥活性

ndash 3 ~ 5 mg-O2L-5-minndash 7 ~ 12 mg-O2hr-g-MLSS

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活性污泥系統的基本程序控制活性污泥系統的基本程序控制

bull 短期的操控 供氧ndash 調整供氣量

bull 短期的操控 固體物ndash 調整污泥迴流率

bull 長期的操控 FM amp MCRTndash 調整污泥廢棄量

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活性污泥系統活性污泥系統 調整供氣量調整供氣量

曝氣的目的

供氧

混合攪拌

低溶氧

不完全的硝化作用

絲狀菌的可能性

高溶氧

浪費

破壞膠羽

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度微生物濃度

bull X = [θcθ] [Y x (So ndash S)]

又再將細胞衰退列入考量

X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

bull X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull θ= VQbull X = [θc (VQ)] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]bull darr

bull X = [θc V] Q [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull V = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V

就既有處理廠而言V 固定 Y b 常數 (平均分別為 05 amp 005)當進流水質(So)或水量(Q)改變時則X 改變而 X 改變則FM也會改變

然而操作的重點之一是盡量維持FM在合理的範圍內

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

換言之當進流水質(So)或水量(Q)改變時為維持系統FM 的穩定則須以θc調整之 (即調整污泥迴流或污泥廢棄)

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升因此FM須重新檢討是否合理

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]

其中So 與 X 均上升但 So 與 X 的增加比例並不相同

因此為維持FM的穩定則須重新計算θc是否合理也因此需調整廢棄污泥量 (或迴流污泥量)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升為維持FM的穩定則須重新計算θC

一般而言如果是較容易分解的有機物X 的增殖較顯著則FM值的變化極為有限可不需刻意調整污泥迴流量

然而如果是較不容易分解的有機物則 X的增加較為有限如此FM 值將會因 So 的上升而增加因而需增加污泥迴流量以為因應

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 溫度降低FM = [QSo][VX]

FM = [kS][Ks + S]k 最大比基值利用速率mg-COD-utilizedmg-MLVSS-day

溫度降低污泥活性降低rarr k下降k下降FM下降若FM維持不變則 S 會上升放流水質變差但是QSoV都未變則只好提高X以為因應人為的使得FM下降即增加污泥迴流量

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 高進流高進流TSSTSS的影響的影響

Inert Biomass = [Inf TSS] [SRT] [HRT]

例如 SRT 20 days HRT 1 dayInf Inert TSS 100 mgLInert MLSS = (100) (201)

= 2000 mgL2000 mg-MLSSL 的污泥並不具適當的活性

浪費曝氣池的有效體積增加曝氣池的供氧量操作參數的錯估

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 理論需氧率

bull dOdt (O2day)=

bull [Q(So-S)] [BOD5BODL)] ndash 142Px

bull 經驗公式bull dOdt = (035 ~ 05) [Q(So - S)]

[BOD5BODL)] + [(005 ~ 02)XvV]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 14 ~2 Kg-O2Kg-BOD-Removed

bull 以15 Kg-O2Kg-BOD-Removed為例

bull [15 kg-O2kg-BOD][Kg-air023 Kg-O2][m3-Air12 kg-air] [8 ~12]

bull ≒ 50 ~ 70 m3-AirKg-BOD-Removed

bull ≒ 20 ~30 m3-Air m3-WW-Treated bull (因應原水水質不同供氣量變異性極大)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 07 ~15 Kg-O2Kw-H (表面曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (散氣曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (噴射式曝氣設備)

bull 需兼顧攪拌效果

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 1 Kw-H Kg-BOD-removal (表面曝氣設備)

bull 供氣量會因為原水水質操作條件(例如MLSSθchellip等) 溫度等的不同而有極大的變化因此需定期檢測曝氣池的溶氧值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 經驗公式bull 污泥沉降性

ndash SV30 25~35ndash RSSV30 80 ~90

bull 污泥活性

ndash 3 ~ 5 mg-O2L-5-minndash 7 ~ 12 mg-O2hr-g-MLSS

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活性污泥系統的基本程序控制活性污泥系統的基本程序控制

bull 短期的操控 供氧ndash 調整供氣量

bull 短期的操控 固體物ndash 調整污泥迴流率

bull 長期的操控 FM amp MCRTndash 調整污泥廢棄量

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活性污泥系統活性污泥系統 調整供氣量調整供氣量

曝氣的目的

供氧

混合攪拌

低溶氧

不完全的硝化作用

絲狀菌的可能性

高溶氧

浪費

破壞膠羽

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

bull X = [θcθ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull θ= VQbull X = [θc (VQ)] [Y(1 + bθc)] [So ndash S]bull darr

bull X = [θc V] Q [Y(1 + bθc)] [So ndash S]

bull V = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] X

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V

就既有處理廠而言V 固定 Y b 常數 (平均分別為 05 amp 005)當進流水質(So)或水量(Q)改變時則X 改變而 X 改變則FM也會改變

然而操作的重點之一是盡量維持FM在合理的範圍內

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

換言之當進流水質(So)或水量(Q)改變時為維持系統FM 的穩定則須以θc調整之 (即調整污泥迴流或污泥廢棄)

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升因此FM須重新檢討是否合理

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]

其中So 與 X 均上升但 So 與 X 的增加比例並不相同

因此為維持FM的穩定則須重新計算θc是否合理也因此需調整廢棄污泥量 (或迴流污泥量)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升為維持FM的穩定則須重新計算θC

一般而言如果是較容易分解的有機物X 的增殖較顯著則FM值的變化極為有限可不需刻意調整污泥迴流量

然而如果是較不容易分解的有機物則 X的增加較為有限如此FM 值將會因 So 的上升而增加因而需增加污泥迴流量以為因應

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 溫度降低FM = [QSo][VX]

FM = [kS][Ks + S]k 最大比基值利用速率mg-COD-utilizedmg-MLVSS-day

溫度降低污泥活性降低rarr k下降k下降FM下降若FM維持不變則 S 會上升放流水質變差但是QSoV都未變則只好提高X以為因應人為的使得FM下降即增加污泥迴流量

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 高進流高進流TSSTSS的影響的影響

Inert Biomass = [Inf TSS] [SRT] [HRT]

例如 SRT 20 days HRT 1 dayInf Inert TSS 100 mgLInert MLSS = (100) (201)

= 2000 mgL2000 mg-MLSSL 的污泥並不具適當的活性

浪費曝氣池的有效體積增加曝氣池的供氧量操作參數的錯估

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 理論需氧率

bull dOdt (O2day)=

bull [Q(So-S)] [BOD5BODL)] ndash 142Px

bull 經驗公式bull dOdt = (035 ~ 05) [Q(So - S)]

[BOD5BODL)] + [(005 ~ 02)XvV]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 14 ~2 Kg-O2Kg-BOD-Removed

bull 以15 Kg-O2Kg-BOD-Removed為例

bull [15 kg-O2kg-BOD][Kg-air023 Kg-O2][m3-Air12 kg-air] [8 ~12]

bull ≒ 50 ~ 70 m3-AirKg-BOD-Removed

bull ≒ 20 ~30 m3-Air m3-WW-Treated bull (因應原水水質不同供氣量變異性極大)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 07 ~15 Kg-O2Kw-H (表面曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (散氣曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (噴射式曝氣設備)

bull 需兼顧攪拌效果

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 1 Kw-H Kg-BOD-removal (表面曝氣設備)

bull 供氣量會因為原水水質操作條件(例如MLSSθchellip等) 溫度等的不同而有極大的變化因此需定期檢測曝氣池的溶氧值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 經驗公式bull 污泥沉降性

ndash SV30 25~35ndash RSSV30 80 ~90

bull 污泥活性

ndash 3 ~ 5 mg-O2L-5-minndash 7 ~ 12 mg-O2hr-g-MLSS

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活性污泥系統的基本程序控制活性污泥系統的基本程序控制

bull 短期的操控 供氧ndash 調整供氣量

bull 短期的操控 固體物ndash 調整污泥迴流率

bull 長期的操控 FM amp MCRTndash 調整污泥廢棄量

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活性污泥系統活性污泥系統 調整供氣量調整供氣量

曝氣的目的

供氧

混合攪拌

低溶氧

不完全的硝化作用

絲狀菌的可能性

高溶氧

浪費

破壞膠羽

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V

就既有處理廠而言V 固定 Y b 常數 (平均分別為 05 amp 005)當進流水質(So)或水量(Q)改變時則X 改變而 X 改變則FM也會改變

然而操作的重點之一是盡量維持FM在合理的範圍內

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

換言之當進流水質(So)或水量(Q)改變時為維持系統FM 的穩定則須以θc調整之 (即調整污泥迴流或污泥廢棄)

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升因此FM須重新檢討是否合理

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]

其中So 與 X 均上升但 So 與 X 的增加比例並不相同

因此為維持FM的穩定則須重新計算θc是否合理也因此需調整廢棄污泥量 (或迴流污泥量)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升為維持FM的穩定則須重新計算θC

一般而言如果是較容易分解的有機物X 的增殖較顯著則FM值的變化極為有限可不需刻意調整污泥迴流量

然而如果是較不容易分解的有機物則 X的增加較為有限如此FM 值將會因 So 的上升而增加因而需增加污泥迴流量以為因應

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 溫度降低FM = [QSo][VX]

FM = [kS][Ks + S]k 最大比基值利用速率mg-COD-utilizedmg-MLVSS-day

溫度降低污泥活性降低rarr k下降k下降FM下降若FM維持不變則 S 會上升放流水質變差但是QSoV都未變則只好提高X以為因應人為的使得FM下降即增加污泥迴流量

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 高進流高進流TSSTSS的影響的影響

Inert Biomass = [Inf TSS] [SRT] [HRT]

例如 SRT 20 days HRT 1 dayInf Inert TSS 100 mgLInert MLSS = (100) (201)

= 2000 mgL2000 mg-MLSSL 的污泥並不具適當的活性

浪費曝氣池的有效體積增加曝氣池的供氧量操作參數的錯估

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 理論需氧率

bull dOdt (O2day)=

bull [Q(So-S)] [BOD5BODL)] ndash 142Px

bull 經驗公式bull dOdt = (035 ~ 05) [Q(So - S)]

[BOD5BODL)] + [(005 ~ 02)XvV]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 14 ~2 Kg-O2Kg-BOD-Removed

bull 以15 Kg-O2Kg-BOD-Removed為例

bull [15 kg-O2kg-BOD][Kg-air023 Kg-O2][m3-Air12 kg-air] [8 ~12]

bull ≒ 50 ~ 70 m3-AirKg-BOD-Removed

bull ≒ 20 ~30 m3-Air m3-WW-Treated bull (因應原水水質不同供氣量變異性極大)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 07 ~15 Kg-O2Kw-H (表面曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (散氣曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (噴射式曝氣設備)

bull 需兼顧攪拌效果

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 1 Kw-H Kg-BOD-removal (表面曝氣設備)

bull 供氣量會因為原水水質操作條件(例如MLSSθchellip等) 溫度等的不同而有極大的變化因此需定期檢測曝氣池的溶氧值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 經驗公式bull 污泥沉降性

ndash SV30 25~35ndash RSSV30 80 ~90

bull 污泥活性

ndash 3 ~ 5 mg-O2L-5-minndash 7 ~ 12 mg-O2hr-g-MLSS

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活性污泥系統的基本程序控制活性污泥系統的基本程序控制

bull 短期的操控 供氧ndash 調整供氣量

bull 短期的操控 固體物ndash 調整污泥迴流率

bull 長期的操控 FM amp MCRTndash 調整污泥廢棄量

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活性污泥系統活性污泥系統 調整供氣量調整供氣量

曝氣的目的

供氧

混合攪拌

低溶氧

不完全的硝化作用

絲狀菌的可能性

高溶氧

浪費

破壞膠羽

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥曝氣槽 污泥廢棄
• 活性污泥曝氣槽 污泥廢棄
• 活性污泥曝氣槽 污泥廢棄
• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
• 活性污泥曝氣槽 MCRT
• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積
• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積
• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積
• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積
• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積
• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積
• 活性污泥曝氣槽 高進流TSS的影響
• 活性污泥曝氣槽 曝氣量
• 活性污泥曝氣槽 曝氣量
• 活性污泥曝氣槽 曝氣量
• 活性污泥曝氣槽 曝氣量
• 活性污泥曝氣槽 污泥活性
• 活性污泥系統的基本程序控制
• 活性污泥系統 調整供氣量
• 活性污泥曝氣槽 污泥活性
• 活性污泥曝氣槽 污泥活性
• 活性污泥曝氣槽 污泥活性
• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
• 活性污泥 二沉池
• 活性污泥 二沉池
• 活性污泥 二沉池
• 活性污泥 二沉池
• 活性污泥 二沉池
• 活性污泥 二沉池
• 活性污泥 二沉池
• 污泥沉降曲線 流通量 (污泥濃度沉降速率) vs污泥濃度
• 活性污泥 二沉池的應變
• GL Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tank
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 污泥生成與廢棄
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 曝氣池的應變
• 活性污泥 曝氣池的應變
• 活性污泥 曝氣池的應變
• 活性污泥 曝氣池的應變
• 廢水廠內部操作對水質變化的困擾
• 污泥減量
• 污泥減量
• 污泥減量
• 污泥減量
• 活性污泥系統的操作方式
• 污泥產量
• 曝氣池
• 曝氣池
• 曝氣池
• 曝氣池
• 曝氣池
• 曝氣池
• 曝氣池
• 曝氣池
• 曝氣池
• 曝氣池
• Θc vs X
• 曝氣池
• 生物處理
• 生物處理
• 生物處理
• 生物處理
• 污泥減量
• 污泥減量 增加迴流量
• 污泥減量 增加迴流量
• 污泥減量 增加迴流量
• 污泥減量 增加迴流量
• 降低污泥的處置量
• 操作與污泥減量
• 操作方式與污泥減量
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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

換言之當進流水質(So)或水量(Q)改變時為維持系統FM 的穩定則須以θc調整之 (即調整污泥迴流或污泥廢棄)

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升因此FM須重新檢討是否合理

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]

其中So 與 X 均上升但 So 與 X 的增加比例並不相同

因此為維持FM的穩定則須重新計算θc是否合理也因此需調整廢棄污泥量 (或迴流污泥量)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升為維持FM的穩定則須重新計算θC

一般而言如果是較容易分解的有機物X 的增殖較顯著則FM值的變化極為有限可不需刻意調整污泥迴流量

然而如果是較不容易分解的有機物則 X的增加較為有限如此FM 值將會因 So 的上升而增加因而需增加污泥迴流量以為因應

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 溫度降低FM = [QSo][VX]

FM = [kS][Ks + S]k 最大比基值利用速率mg-COD-utilizedmg-MLVSS-day

溫度降低污泥活性降低rarr k下降k下降FM下降若FM維持不變則 S 會上升放流水質變差但是QSoV都未變則只好提高X以為因應人為的使得FM下降即增加污泥迴流量

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 高進流高進流TSSTSS的影響的影響

Inert Biomass = [Inf TSS] [SRT] [HRT]

例如 SRT 20 days HRT 1 dayInf Inert TSS 100 mgLInert MLSS = (100) (201)

= 2000 mgL2000 mg-MLSSL 的污泥並不具適當的活性

浪費曝氣池的有效體積增加曝氣池的供氧量操作參數的錯估

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 理論需氧率

bull dOdt (O2day)=

bull [Q(So-S)] [BOD5BODL)] ndash 142Px

bull 經驗公式bull dOdt = (035 ~ 05) [Q(So - S)]

[BOD5BODL)] + [(005 ~ 02)XvV]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 14 ~2 Kg-O2Kg-BOD-Removed

bull 以15 Kg-O2Kg-BOD-Removed為例

bull [15 kg-O2kg-BOD][Kg-air023 Kg-O2][m3-Air12 kg-air] [8 ~12]

bull ≒ 50 ~ 70 m3-AirKg-BOD-Removed

bull ≒ 20 ~30 m3-Air m3-WW-Treated bull (因應原水水質不同供氣量變異性極大)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 07 ~15 Kg-O2Kw-H (表面曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (散氣曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (噴射式曝氣設備)

bull 需兼顧攪拌效果

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 1 Kw-H Kg-BOD-removal (表面曝氣設備)

bull 供氣量會因為原水水質操作條件(例如MLSSθchellip等) 溫度等的不同而有極大的變化因此需定期檢測曝氣池的溶氧值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 經驗公式bull 污泥沉降性

ndash SV30 25~35ndash RSSV30 80 ~90

bull 污泥活性

ndash 3 ~ 5 mg-O2L-5-minndash 7 ~ 12 mg-O2hr-g-MLSS

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活性污泥系統的基本程序控制活性污泥系統的基本程序控制

bull 短期的操控 供氧ndash 調整供氣量

bull 短期的操控 固體物ndash 調整污泥迴流率

bull 長期的操控 FM amp MCRTndash 調整污泥廢棄量

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活性污泥系統活性污泥系統 調整供氣量調整供氣量

曝氣的目的

供氧

混合攪拌

低溶氧

不完全的硝化作用

絲狀菌的可能性

高溶氧

浪費

破壞膠羽

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

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2

a

b

c

0

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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• 生物處理基本原理
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• 活性污泥曝氣槽 BOD去除
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
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• 活性污泥曝氣槽 曝氣量
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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• GL Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tank
• 活性污泥 二沉池的應變
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• 曝氣池
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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]

其中So 與 X 均上升但 So 與 X 的增加比例並不相同

因此為維持FM的穩定則須重新計算θc是否合理也因此需調整廢棄污泥量 (或迴流污泥量)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升為維持FM的穩定則須重新計算θC

一般而言如果是較容易分解的有機物X 的增殖較顯著則FM值的變化極為有限可不需刻意調整污泥迴流量

然而如果是較不容易分解的有機物則 X的增加較為有限如此FM 值將會因 So 的上升而增加因而需增加污泥迴流量以為因應

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 溫度降低FM = [QSo][VX]

FM = [kS][Ks + S]k 最大比基值利用速率mg-COD-utilizedmg-MLVSS-day

溫度降低污泥活性降低rarr k下降k下降FM下降若FM維持不變則 S 會上升放流水質變差但是QSoV都未變則只好提高X以為因應人為的使得FM下降即增加污泥迴流量

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 高進流高進流TSSTSS的影響的影響

Inert Biomass = [Inf TSS] [SRT] [HRT]

例如 SRT 20 days HRT 1 dayInf Inert TSS 100 mgLInert MLSS = (100) (201)

= 2000 mgL2000 mg-MLSSL 的污泥並不具適當的活性

浪費曝氣池的有效體積增加曝氣池的供氧量操作參數的錯估

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 理論需氧率

bull dOdt (O2day)=

bull [Q(So-S)] [BOD5BODL)] ndash 142Px

bull 經驗公式bull dOdt = (035 ~ 05) [Q(So - S)]

[BOD5BODL)] + [(005 ~ 02)XvV]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 14 ~2 Kg-O2Kg-BOD-Removed

bull 以15 Kg-O2Kg-BOD-Removed為例

bull [15 kg-O2kg-BOD][Kg-air023 Kg-O2][m3-Air12 kg-air] [8 ~12]

bull ≒ 50 ~ 70 m3-AirKg-BOD-Removed

bull ≒ 20 ~30 m3-Air m3-WW-Treated bull (因應原水水質不同供氣量變異性極大)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 07 ~15 Kg-O2Kw-H (表面曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (散氣曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (噴射式曝氣設備)

bull 需兼顧攪拌效果

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 1 Kw-H Kg-BOD-removal (表面曝氣設備)

bull 供氣量會因為原水水質操作條件(例如MLSSθchellip等) 溫度等的不同而有極大的變化因此需定期檢測曝氣池的溶氧值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 經驗公式bull 污泥沉降性

ndash SV30 25~35ndash RSSV30 80 ~90

bull 污泥活性

ndash 3 ~ 5 mg-O2L-5-minndash 7 ~ 12 mg-O2hr-g-MLSS

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活性污泥系統的基本程序控制活性污泥系統的基本程序控制

bull 短期的操控 供氧ndash 調整供氣量

bull 短期的操控 固體物ndash 調整污泥迴流率

bull 長期的操控 FM amp MCRTndash 調整污泥廢棄量

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活性污泥系統活性污泥系統 調整供氣量調整供氣量

曝氣的目的

供氧

混合攪拌

低溶氧

不完全的硝化作用

絲狀菌的可能性

高溶氧

浪費

破壞膠羽

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 So若增加X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] V則 X會升高

FM = [QSo][VX]其中So 與 X 均上升為維持FM的穩定則須重新計算θC

一般而言如果是較容易分解的有機物X 的增殖較顯著則FM值的變化極為有限可不需刻意調整污泥迴流量

然而如果是較不容易分解的有機物則 X的增加較為有限如此FM 值將會因 So 的上升而增加因而需增加污泥迴流量以為因應

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 溫度降低FM = [QSo][VX]

FM = [kS][Ks + S]k 最大比基值利用速率mg-COD-utilizedmg-MLVSS-day

溫度降低污泥活性降低rarr k下降k下降FM下降若FM維持不變則 S 會上升放流水質變差但是QSoV都未變則只好提高X以為因應人為的使得FM下降即增加污泥迴流量

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 高進流高進流TSSTSS的影響的影響

Inert Biomass = [Inf TSS] [SRT] [HRT]

例如 SRT 20 days HRT 1 dayInf Inert TSS 100 mgLInert MLSS = (100) (201)

= 2000 mgL2000 mg-MLSSL 的污泥並不具適當的活性

浪費曝氣池的有效體積增加曝氣池的供氧量操作參數的錯估

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 理論需氧率

bull dOdt (O2day)=

bull [Q(So-S)] [BOD5BODL)] ndash 142Px

bull 經驗公式bull dOdt = (035 ~ 05) [Q(So - S)]

[BOD5BODL)] + [(005 ~ 02)XvV]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 14 ~2 Kg-O2Kg-BOD-Removed

bull 以15 Kg-O2Kg-BOD-Removed為例

bull [15 kg-O2kg-BOD][Kg-air023 Kg-O2][m3-Air12 kg-air] [8 ~12]

bull ≒ 50 ~ 70 m3-AirKg-BOD-Removed

bull ≒ 20 ~30 m3-Air m3-WW-Treated bull (因應原水水質不同供氣量變異性極大)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 07 ~15 Kg-O2Kw-H (表面曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (散氣曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (噴射式曝氣設備)

bull 需兼顧攪拌效果

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 1 Kw-H Kg-BOD-removal (表面曝氣設備)

bull 供氣量會因為原水水質操作條件(例如MLSSθchellip等) 溫度等的不同而有極大的變化因此需定期檢測曝氣池的溶氧值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 經驗公式bull 污泥沉降性

ndash SV30 25~35ndash RSSV30 80 ~90

bull 污泥活性

ndash 3 ~ 5 mg-O2L-5-minndash 7 ~ 12 mg-O2hr-g-MLSS

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活性污泥系統的基本程序控制活性污泥系統的基本程序控制

bull 短期的操控 供氧ndash 調整供氣量

bull 短期的操控 固體物ndash 調整污泥迴流率

bull 長期的操控 FM amp MCRTndash 調整污泥廢棄量

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活性污泥系統活性污泥系統 調整供氣量調整供氣量

曝氣的目的

供氧

混合攪拌

低溶氧

不完全的硝化作用

絲狀菌的可能性

高溶氧

浪費

破壞膠羽

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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• 生物處理基本原理
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• 活性污泥曝氣槽 BOD去除
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• 活性污泥曝氣槽 污泥廢棄
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
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• 活性污泥曝氣槽 高進流TSS的影響
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• 活性污泥曝氣槽 污泥活性
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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• 活性污泥 二沉池
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• 污泥沉降曲線 流通量 (污泥濃度沉降速率) vs污泥濃度
• 活性污泥 二沉池的應變
• GL Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tank
• 活性污泥 二沉池的應變
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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積微生物濃度與曝氣池體積

例如 溫度降低FM = [QSo][VX]

FM = [kS][Ks + S]k 最大比基值利用速率mg-COD-utilizedmg-MLVSS-day

溫度降低污泥活性降低rarr k下降k下降FM下降若FM維持不變則 S 會上升放流水質變差但是QSoV都未變則只好提高X以為因應人為的使得FM下降即增加污泥迴流量

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 高進流高進流TSSTSS的影響的影響

Inert Biomass = [Inf TSS] [SRT] [HRT]

例如 SRT 20 days HRT 1 dayInf Inert TSS 100 mgLInert MLSS = (100) (201)

= 2000 mgL2000 mg-MLSSL 的污泥並不具適當的活性

浪費曝氣池的有效體積增加曝氣池的供氧量操作參數的錯估

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 理論需氧率

bull dOdt (O2day)=

bull [Q(So-S)] [BOD5BODL)] ndash 142Px

bull 經驗公式bull dOdt = (035 ~ 05) [Q(So - S)]

[BOD5BODL)] + [(005 ~ 02)XvV]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 14 ~2 Kg-O2Kg-BOD-Removed

bull 以15 Kg-O2Kg-BOD-Removed為例

bull [15 kg-O2kg-BOD][Kg-air023 Kg-O2][m3-Air12 kg-air] [8 ~12]

bull ≒ 50 ~ 70 m3-AirKg-BOD-Removed

bull ≒ 20 ~30 m3-Air m3-WW-Treated bull (因應原水水質不同供氣量變異性極大)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 07 ~15 Kg-O2Kw-H (表面曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (散氣曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (噴射式曝氣設備)

bull 需兼顧攪拌效果

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 1 Kw-H Kg-BOD-removal (表面曝氣設備)

bull 供氣量會因為原水水質操作條件(例如MLSSθchellip等) 溫度等的不同而有極大的變化因此需定期檢測曝氣池的溶氧值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 經驗公式bull 污泥沉降性

ndash SV30 25~35ndash RSSV30 80 ~90

bull 污泥活性

ndash 3 ~ 5 mg-O2L-5-minndash 7 ~ 12 mg-O2hr-g-MLSS

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活性污泥系統的基本程序控制活性污泥系統的基本程序控制

bull 短期的操控 供氧ndash 調整供氣量

bull 短期的操控 固體物ndash 調整污泥迴流率

bull 長期的操控 FM amp MCRTndash 調整污泥廢棄量

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活性污泥系統活性污泥系統 調整供氣量調整供氣量

曝氣的目的

供氧

混合攪拌

低溶氧

不完全的硝化作用

絲狀菌的可能性

高溶氧

浪費

破壞膠羽

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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• 生物處理基本原理
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• 活性污泥曝氣槽 BOD去除
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• 活性污泥曝氣槽 污泥廢棄
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
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• 活性污泥曝氣槽 曝氣量
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• 活性污泥曝氣槽 污泥活性
• 活性污泥系統的基本程序控制
• 活性污泥系統 調整供氣量
• 活性污泥曝氣槽 污泥活性
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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• 活性污泥 二沉池
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• 活性污泥 二沉池的應變
• GL Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tank
• 活性污泥 二沉池的應變
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• 曝氣池
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• 污泥減量 增加迴流量
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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 高進流高進流TSSTSS的影響的影響

Inert Biomass = [Inf TSS] [SRT] [HRT]

例如 SRT 20 days HRT 1 dayInf Inert TSS 100 mgLInert MLSS = (100) (201)

= 2000 mgL2000 mg-MLSSL 的污泥並不具適當的活性

浪費曝氣池的有效體積增加曝氣池的供氧量操作參數的錯估

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 理論需氧率

bull dOdt (O2day)=

bull [Q(So-S)] [BOD5BODL)] ndash 142Px

bull 經驗公式bull dOdt = (035 ~ 05) [Q(So - S)]

[BOD5BODL)] + [(005 ~ 02)XvV]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 14 ~2 Kg-O2Kg-BOD-Removed

bull 以15 Kg-O2Kg-BOD-Removed為例

bull [15 kg-O2kg-BOD][Kg-air023 Kg-O2][m3-Air12 kg-air] [8 ~12]

bull ≒ 50 ~ 70 m3-AirKg-BOD-Removed

bull ≒ 20 ~30 m3-Air m3-WW-Treated bull (因應原水水質不同供氣量變異性極大)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 07 ~15 Kg-O2Kw-H (表面曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (散氣曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (噴射式曝氣設備)

bull 需兼顧攪拌效果

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 1 Kw-H Kg-BOD-removal (表面曝氣設備)

bull 供氣量會因為原水水質操作條件(例如MLSSθchellip等) 溫度等的不同而有極大的變化因此需定期檢測曝氣池的溶氧值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 經驗公式bull 污泥沉降性

ndash SV30 25~35ndash RSSV30 80 ~90

bull 污泥活性

ndash 3 ~ 5 mg-O2L-5-minndash 7 ~ 12 mg-O2hr-g-MLSS

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活性污泥系統的基本程序控制活性污泥系統的基本程序控制

bull 短期的操控 供氧ndash 調整供氣量

bull 短期的操控 固體物ndash 調整污泥迴流率

bull 長期的操控 FM amp MCRTndash 調整污泥廢棄量

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活性污泥系統活性污泥系統 調整供氣量調整供氣量

曝氣的目的

供氧

混合攪拌

低溶氧

不完全的硝化作用

絲狀菌的可能性

高溶氧

浪費

破壞膠羽

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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• 活性污泥曝氣槽 BOD去除
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• 活性污泥曝氣槽 污泥廢棄
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
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• 活性污泥曝氣槽 高進流TSS的影響
• 活性污泥曝氣槽 曝氣量
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• 活性污泥系統的基本程序控制
• 活性污泥系統 調整供氣量
• 活性污泥曝氣槽 污泥活性
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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• GL Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tank
• 活性污泥 二沉池的應變
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• 曝氣池
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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 理論需氧率

bull dOdt (O2day)=

bull [Q(So-S)] [BOD5BODL)] ndash 142Px

bull 經驗公式bull dOdt = (035 ~ 05) [Q(So - S)]

[BOD5BODL)] + [(005 ~ 02)XvV]

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 14 ~2 Kg-O2Kg-BOD-Removed

bull 以15 Kg-O2Kg-BOD-Removed為例

bull [15 kg-O2kg-BOD][Kg-air023 Kg-O2][m3-Air12 kg-air] [8 ~12]

bull ≒ 50 ~ 70 m3-AirKg-BOD-Removed

bull ≒ 20 ~30 m3-Air m3-WW-Treated bull (因應原水水質不同供氣量變異性極大)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 07 ~15 Kg-O2Kw-H (表面曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (散氣曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (噴射式曝氣設備)

bull 需兼顧攪拌效果

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 1 Kw-H Kg-BOD-removal (表面曝氣設備)

bull 供氣量會因為原水水質操作條件(例如MLSSθchellip等) 溫度等的不同而有極大的變化因此需定期檢測曝氣池的溶氧值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 經驗公式bull 污泥沉降性

ndash SV30 25~35ndash RSSV30 80 ~90

bull 污泥活性

ndash 3 ~ 5 mg-O2L-5-minndash 7 ~ 12 mg-O2hr-g-MLSS

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活性污泥系統的基本程序控制活性污泥系統的基本程序控制

bull 短期的操控 供氧ndash 調整供氣量

bull 短期的操控 固體物ndash 調整污泥迴流率

bull 長期的操控 FM amp MCRTndash 調整污泥廢棄量

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活性污泥系統活性污泥系統 調整供氣量調整供氣量

曝氣的目的

供氧

混合攪拌

低溶氧

不完全的硝化作用

絲狀菌的可能性

高溶氧

浪費

破壞膠羽

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 14 ~2 Kg-O2Kg-BOD-Removed

bull 以15 Kg-O2Kg-BOD-Removed為例

bull [15 kg-O2kg-BOD][Kg-air023 Kg-O2][m3-Air12 kg-air] [8 ~12]

bull ≒ 50 ~ 70 m3-AirKg-BOD-Removed

bull ≒ 20 ~30 m3-Air m3-WW-Treated bull (因應原水水質不同供氣量變異性極大)

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 07 ~15 Kg-O2Kw-H (表面曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (散氣曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (噴射式曝氣設備)

bull 需兼顧攪拌效果

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 1 Kw-H Kg-BOD-removal (表面曝氣設備)

bull 供氣量會因為原水水質操作條件(例如MLSSθchellip等) 溫度等的不同而有極大的變化因此需定期檢測曝氣池的溶氧值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 經驗公式bull 污泥沉降性

ndash SV30 25~35ndash RSSV30 80 ~90

bull 污泥活性

ndash 3 ~ 5 mg-O2L-5-minndash 7 ~ 12 mg-O2hr-g-MLSS

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活性污泥系統的基本程序控制活性污泥系統的基本程序控制

bull 短期的操控 供氧ndash 調整供氣量

bull 短期的操控 固體物ndash 調整污泥迴流率

bull 長期的操控 FM amp MCRTndash 調整污泥廢棄量

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活性污泥系統活性污泥系統 調整供氣量調整供氣量

曝氣的目的

供氧

混合攪拌

低溶氧

不完全的硝化作用

絲狀菌的可能性

高溶氧

浪費

破壞膠羽

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 07 ~15 Kg-O2Kw-H (表面曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (散氣曝氣設備)bull 07 ~ 2 Kg-O2Kw-H (噴射式曝氣設備)

bull 需兼顧攪拌效果

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 1 Kw-H Kg-BOD-removal (表面曝氣設備)

bull 供氣量會因為原水水質操作條件(例如MLSSθchellip等) 溫度等的不同而有極大的變化因此需定期檢測曝氣池的溶氧值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 經驗公式bull 污泥沉降性

ndash SV30 25~35ndash RSSV30 80 ~90

bull 污泥活性

ndash 3 ~ 5 mg-O2L-5-minndash 7 ~ 12 mg-O2hr-g-MLSS

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活性污泥系統的基本程序控制活性污泥系統的基本程序控制

bull 短期的操控 供氧ndash 調整供氣量

bull 短期的操控 固體物ndash 調整污泥迴流率

bull 長期的操控 FM amp MCRTndash 調整污泥廢棄量

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活性污泥系統活性污泥系統 調整供氣量調整供氣量

曝氣的目的

供氧

混合攪拌

低溶氧

不完全的硝化作用

絲狀菌的可能性

高溶氧

浪費

破壞膠羽

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

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2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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• 生物處理基本原理
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
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• 活性污泥曝氣槽 高進流TSS的影響
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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• 活性污泥 二沉池
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• 污泥沉降曲線 流通量 (污泥濃度沉降速率) vs污泥濃度
• 活性污泥 二沉池的應變
• GL Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tank
• 活性污泥 二沉池的應變
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• 活性污泥 二沉池的應變
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• 曝氣池
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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 曝氣量曝氣量

bull 經驗公式bull 1 Kw-H Kg-BOD-removal (表面曝氣設備)

bull 供氣量會因為原水水質操作條件(例如MLSSθchellip等) 溫度等的不同而有極大的變化因此需定期檢測曝氣池的溶氧值

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 經驗公式bull 污泥沉降性

ndash SV30 25~35ndash RSSV30 80 ~90

bull 污泥活性

ndash 3 ~ 5 mg-O2L-5-minndash 7 ~ 12 mg-O2hr-g-MLSS

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活性污泥系統的基本程序控制活性污泥系統的基本程序控制

bull 短期的操控 供氧ndash 調整供氣量

bull 短期的操控 固體物ndash 調整污泥迴流率

bull 長期的操控 FM amp MCRTndash 調整污泥廢棄量

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活性污泥系統活性污泥系統 調整供氣量調整供氣量

曝氣的目的

供氧

混合攪拌

低溶氧

不完全的硝化作用

絲狀菌的可能性

高溶氧

浪費

破壞膠羽

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥曝氣槽 BOD去除
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• 活性污泥曝氣槽 污泥廢棄
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
• 活性污泥曝氣槽 MCRT
• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積
• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積
• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積
• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積
• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積
• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積
• 活性污泥曝氣槽 高進流TSS的影響
• 活性污泥曝氣槽 曝氣量
• 活性污泥曝氣槽 曝氣量
• 活性污泥曝氣槽 曝氣量
• 活性污泥曝氣槽 曝氣量
• 活性污泥曝氣槽 污泥活性
• 活性污泥系統的基本程序控制
• 活性污泥系統 調整供氣量
• 活性污泥曝氣槽 污泥活性
• 活性污泥曝氣槽 污泥活性
• 活性污泥曝氣槽 污泥活性
• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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• 活性污泥 二沉池
• 活性污泥 二沉池
• 活性污泥 二沉池
• 活性污泥 二沉池
• 活性污泥 二沉池
• 活性污泥 二沉池
• 活性污泥 二沉池
• 污泥沉降曲線 流通量 (污泥濃度沉降速率) vs污泥濃度
• 活性污泥 二沉池的應變
• GL Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tank
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 污泥生成與廢棄
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 曝氣池的應變
• 活性污泥 曝氣池的應變
• 活性污泥 曝氣池的應變
• 活性污泥 曝氣池的應變
• 廢水廠內部操作對水質變化的困擾
• 污泥減量
• 污泥減量
• 污泥減量
• 污泥減量
• 活性污泥系統的操作方式
• 污泥產量
• 曝氣池
• 曝氣池
• 曝氣池
• 曝氣池
• 曝氣池
• 曝氣池
• 曝氣池
• 曝氣池
• 曝氣池
• 曝氣池
• Θc vs X
• 曝氣池
• 生物處理
• 生物處理
• 生物處理
• 生物處理
• 污泥減量
• 污泥減量 增加迴流量
• 污泥減量 增加迴流量
• 污泥減量 增加迴流量
• 污泥減量 增加迴流量
• 降低污泥的處置量
• 操作與污泥減量
• 操作方式與污泥減量
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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 經驗公式bull 污泥沉降性

ndash SV30 25~35ndash RSSV30 80 ~90

bull 污泥活性

ndash 3 ~ 5 mg-O2L-5-minndash 7 ~ 12 mg-O2hr-g-MLSS

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活性污泥系統的基本程序控制活性污泥系統的基本程序控制

bull 短期的操控 供氧ndash 調整供氣量

bull 短期的操控 固體物ndash 調整污泥迴流率

bull 長期的操控 FM amp MCRTndash 調整污泥廢棄量

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活性污泥系統活性污泥系統 調整供氣量調整供氣量

曝氣的目的

供氧

混合攪拌

低溶氧

不完全的硝化作用

絲狀菌的可能性

高溶氧

浪費

破壞膠羽

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 操作與污泥減量
• 操作方式與污泥減量
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活性污泥系統的基本程序控制活性污泥系統的基本程序控制

bull 短期的操控 供氧ndash 調整供氣量

bull 短期的操控 固體物ndash 調整污泥迴流率

bull 長期的操控 FM amp MCRTndash 調整污泥廢棄量

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活性污泥系統活性污泥系統 調整供氣量調整供氣量

曝氣的目的

供氧

混合攪拌

低溶氧

不完全的硝化作用

絲狀菌的可能性

高溶氧

浪費

破壞膠羽

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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• 生物處理基本原理
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• 活性污泥曝氣槽 BOD去除
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
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• 活性污泥曝氣槽 曝氣量
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• 活性污泥曝氣槽 污泥活性
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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活性污泥系統活性污泥系統 調整供氣量調整供氣量

曝氣的目的

供氧

混合攪拌

低溶氧

不完全的硝化作用

絲狀菌的可能性

高溶氧

浪費

破壞膠羽

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 污泥活性

ndash呼吸儀或攝氧率分析

ndash評估消化槽上澄液污泥脫水液薄膜濃縮液hellip等的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估特定事業廢水的排入對曝氣池污泥活性的影響

ndash評估事業廢水的前處理程度對曝氣池污泥活性的影響

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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• 生物處理基本原理
• 活性污泥基本原理
• 活性污泥反應槽
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• 活性污泥曝氣槽 BOD去除
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• 活性污泥曝氣槽 污泥廢棄
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
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• 活性污泥曝氣槽 MCRT
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積
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• 活性污泥曝氣槽 高進流TSS的影響
• 活性污泥曝氣槽 曝氣量
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• 活性污泥曝氣槽 污泥活性
• 活性污泥系統的基本程序控制
• 活性污泥系統 調整供氣量
• 活性污泥曝氣槽 污泥活性
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
• 活性污泥 二沉池
• 活性污泥 二沉池
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• 活性污泥 二沉池
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• 污泥沉降曲線 流通量 (污泥濃度沉降速率) vs污泥濃度
• 活性污泥 二沉池的應變
• GL Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tank
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
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• 活性污泥 二沉池的應變
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• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
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• 污泥減量
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• 污泥產量
• 曝氣池
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• 曝氣池
• 曝氣池
• 曝氣池
• 曝氣池
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• 污泥減量 增加迴流量
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• 降低污泥的處置量
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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 曝氣均勻性ndash曝氣死角ndash水面翻騰ndash浮渣

bull 溶氧適度ndash 05 ~ 2 mgLndash 05 ~ 1 mgL (延長曝氣)

bull 污泥濃度適度ndash 2000 ~ 5000 mg-MLSSL

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 污泥活性污泥活性

bull 過多還原性物質進流時

ndash添加過氧化氫bull H2O2rarrH2O + O2

bull 1 mgL H2O2rarr 045 mgL O2

bull 最多 200 mgL (馴化污泥可達 500 mgL)ndash純氧添加ndash啟動備用曝氣機組

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係ndash Aeration CO2 = 330 ppmVndash HS- +O2rarr SO4

= + H+

ndash NH4+ + O2rarr NO3

- + H+

ndash COD + O2rarr CO2ndash CO2 + H2O ≣ HCO3

- + H+

ndash Org-N + H2O rarr NH4+ + OH-

ndash NO3-rarr N2 + OH-

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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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• 生物處理基本原理
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• 活性污泥反應槽
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• 活性污泥曝氣槽 BOD去除
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
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• 活性污泥曝氣槽 曝氣量
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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• 活性污泥 二沉池
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• GL Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tank
• 活性污泥 二沉池的應變
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活性污泥曝氣槽活性污泥曝氣槽 生物分解與生物分解與pH pH 控制控制

bull [H+] = [K1 [CO2]] [HCO3-]

bull 曝氣池中pH與CO2的關係

ndash Aeration bull Influent air supply CO2 = 330 ppmV (0033)bull Effluent off-gas 04 ~ 5 CO2

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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• 生物處理基本原理
• 活性污泥基本原理
• 活性污泥反應槽
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• 活性污泥曝氣槽 BOD去除
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• 活性污泥曝氣槽 污泥廢棄
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積
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• 活性污泥曝氣槽 高進流TSS的影響
• 活性污泥曝氣槽 曝氣量
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• 活性污泥曝氣槽 污泥活性
• 活性污泥系統的基本程序控制
• 活性污泥系統 調整供氣量
• 活性污泥曝氣槽 污泥活性
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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• 活性污泥 二沉池
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• 污泥沉降曲線 流通量 (污泥濃度沉降速率) vs污泥濃度
• 活性污泥 二沉池的應變
• GL Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tank
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
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• 活性污泥 二沉池的應變
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• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
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• 曝氣池
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• 污泥減量 增加迴流量
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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 功能ndash澄清

bull 放流水的SS相對於迴流污泥濃度 極低可以以忽略

bull 放流水SS對放流水的COD的貢獻度也低

ndash濃縮bull 增加迴流污泥與廢棄污泥的濃度以減少污泥體積

bull 適度的排泥使得二沉池的底部有層沉澱的效應卻又不致於過度壓密

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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L L U

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 必須同時考量水力與固體物負荷

bull 水力負荷

ndash以進流水流量為考量

ndash QAbull 固體物負荷

ndash以進流水流量與迴流量評估

ndash [(Q + Qr)Co]A

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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• 生物處理基本原理
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• 活性污泥反應槽
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• 活性污泥曝氣槽 BOD去除
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
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• 活性污泥曝氣槽 曝氣量
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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• 活性污泥 二沉池
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• 污泥沉降曲線 流通量 (污泥濃度沉降速率) vs污泥濃度
• 活性污泥 二沉池的應變
• GL Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tank
• 活性污泥 二沉池的應變
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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 經驗公式bull 水力負荷

ndash一般活性污泥 20 ~30 m3m2-dayndash延長曝氣 15 ~ 20 m3m2-day

bull 固體物負荷ndash一般活性污泥 70 ~120 kg-SSm2-dayndash延長曝氣 80 ~120 kg-SSm2-day

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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• 生物處理基本原理
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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• 活性污泥 二沉池的應變
• GL Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tank
• 活性污泥 二沉池的應變
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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

bull 沉澱路徑的長度

bull 溢流堰水平度

bull 污泥氈的維持

bull 沉澱路徑的阻滯

bull 污泥濃縮成效

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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• 活性污泥 二沉池
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• 活性污泥 二沉池
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• 污泥沉降曲線 流通量 (污泥濃度沉降速率) vs污泥濃度
• 活性污泥 二沉池的應變
• GL Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tank
• 活性污泥 二沉池的應變
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• 活性污泥 污泥生成與廢棄
• 活性污泥 二沉池的應變
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• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 曝氣池的應變
• 活性污泥 曝氣池的應變
• 活性污泥 曝氣池的應變
• 活性污泥 曝氣池的應變
• 廢水廠內部操作對水質變化的困擾
• 污泥減量
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• 活性污泥系統的操作方式
• 污泥產量
• 曝氣池
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• 曝氣池
• 曝氣池
• Θc vs X
• 曝氣池
• 生物處理
• 生物處理
• 生物處理
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• 污泥減量
• 污泥減量 增加迴流量
• 污泥減量 增加迴流量
• 污泥減量 增加迴流量
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• 降低污泥的處置量
• 操作與污泥減量
• 操作方式與污泥減量
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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 排泥

ndash檢視污泥氈的厚度

ndash檢視污泥上浮

ndash檢視異常氣泡生成

ndash括泥機的運轉

bull 沉澱路徑的長度

ndash深度需4 ~ 5 公尺

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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• 生物處理基本原理
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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• 活性污泥 二沉池
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• 活性污泥 二沉池的應變
• GL Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tank
• 活性污泥 二沉池的應變
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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 溢流堰水平度

ndash維持流線的穩定

ndash減少污泥因水流不均的上揚

bull 污泥氈的維持

ndash確保放流水的低SSndash確保污泥於二沉池的停留時間

ndash確保有適量的污泥可供迴流

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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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• 生物處理基本原理
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
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• 活性污泥曝氣槽 高進流TSS的影響
• 活性污泥曝氣槽 曝氣量
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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• 活性污泥 二沉池
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• 污泥沉降曲線 流通量 (污泥濃度沉降速率) vs污泥濃度
• 活性污泥 二沉池的應變
• GL Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tank
• 活性污泥 二沉池的應變
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活性污泥活性污泥 二沉池二沉池

bull 沉澱路徑的阻滯

ndash須有足夠的水力停留時間

ndash需將固體物負荷列入考量

bull 污泥濃縮成效

ndash檢討固體物負荷ndash檢討廢棄與迴流污泥的流動性

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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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• 生物處理基本原理
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• 活性污泥曝氣槽 BOD去除
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
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• 活性污泥曝氣槽 曝氣量
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• 活性污泥曝氣槽 污泥活性
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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• 活性污泥 二沉池
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• 污泥沉降曲線 流通量 (污泥濃度沉降速率) vs污泥濃度
• 活性污泥 二沉池的應變
• GL Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tank
• 活性污泥 二沉池的應變
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• 污泥減量
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• 曝氣池
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幾乎無污泥沉澱作用

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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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污泥沉降曲線污泥沉降曲線 流通量流通量 ((污泥濃度污泥濃度沉降速率沉降速率) vs) vs污泥濃度污泥濃度

V 污泥的沈降速率

U 底泥抽取速率

污泥濃度較高時 污泥沉降對流通量的貢獻度較低

底泥抽取的貢獻

濃度愈高 v值愈小

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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• 生物處理基本原理
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• 活性污泥反應槽
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• 活性污泥曝氣槽 BOD去除
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
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• 活性污泥曝氣槽 曝氣量
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• 活性污泥系統的基本程序控制
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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• 活性污泥 二沉池
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• 污泥沉降曲線 流通量 (污泥濃度沉降速率) vs污泥濃度
• 活性污泥 二沉池的應變
• GL Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tank
• 活性污泥 二沉池的應變
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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

bull State Pointndash底泥抽取速率

bull [-u = - (Qr + Qw)A] [-u = -Qr A]ndash水力負荷

bull (QA) ndash上述二條線的交叉點 State Pointndash State Point垂直往下即是曝氣池的MLSS濃度值 (Co) (X) (MLSS)

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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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• 生物處理基本原理
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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• GL Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tank
• 活性污泥 二沉池的應變
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• 活性污泥 二沉池的應變
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2

L L U

L

0

3

GL 必須小於流通量曲線的最高值

有無窮數條線通過此操作點

= QA

曝氣池的MLSS

Urdquo底泥抽取速率低但濃度高Ursquo底泥抽取速率高但濃度低

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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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• 生物處理基本原理
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
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• 活性污泥曝氣槽 曝氣量
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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• 活性污泥 二沉池
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• 污泥沉降曲線 流通量 (污泥濃度沉降速率) vs污泥濃度
• 活性污泥 二沉池的應變
• GL Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tank
• 活性污泥 二沉池的應變
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• 活性污泥 二沉池的應變
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• 活性污泥 二沉池的應變
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污泥累積於二沉池

污泥抽取過度 二沉池幾乎無污泥氈

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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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• 活性污泥 二沉池的應變
• GL Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tank
• 活性污泥 二沉池的應變
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• 活性污泥 二沉池的應變
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• 活性污泥 二沉池的應變
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選擇與沉降曲線相切者

評估Cu值在物理性上是否合理

評估GL的合理性

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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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• 活性污泥 二沉池
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• 污泥沉降曲線 流通量 (污泥濃度沉降速率) vs污泥濃度
• 活性污泥 二沉池的應變
• GL Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tank
• 活性污泥 二沉池的應變
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• 活性污泥 二沉池的應變
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• 活性污泥 二沉池的應變
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GGLL Max flux that can be transported to the bottom of Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tankthe 2nd sedimentation tank

在污泥可有效沉澱時的最大流通量值因為CL是污泥氈的最高濃度值高於CL污泥的沉澱作用即不顯著

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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-U與污泥沉降曲線相切時此二線有二個共同解即分別是是污泥氈上層與下層的污泥濃度(CLrsquo amp CL)

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

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2

a

b

c

0

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)ndash -u 與污泥沉降曲線相切

ndash -u 的縱座標值為流通量 需小於GLbull 最大值為GLbull 考量二沉池的固體物負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)-u 的縱座標值為流通量 需小於GL

bull GL 可將污泥有效傳輸到二沈池底部的最高固體物

負荷

bull GL 固體物總流通量的最低值

bull GL 相對應的污泥濃度值為CLCL是污泥氈底部的

高污泥濃度值於此位置之下即屬於層沉澱與

壓密階段

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線 (臨界負荷)

ndash檢討濃縮污泥濃度的合理性 (Cu)bull 考量二沉池的濃縮效應

ndash污泥氈濃度的合理性 (CL amp CLrsquo) ndash曝氣池MLSS濃度 Co

bull 配合曝氣池的生物性評估

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 操作與污泥減量
• 操作方式與污泥減量
• 操作方式與污泥減量

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2

L L U

L

0

3

由此圖可知Cu約8000 mgL 曝氣池的MLSS (Co) 約2400 mgL

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥 二沉池的應變
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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u amp Co) 則操作點由Point a 移至Point b

ndash操作上的問題bull -u的尾端高於污泥沉降曲線 對二沉池的濃縮效應形成超負荷污泥氈會提高甚至污泥會溢流

bull -u與縱座標的流通量值高於GL 超出二沉池的流通量傳輸負荷

bull 因此以此-u操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

此虛線已高於沈降曲線濃縮負荷過高

此線的截距已高於GL 值 假設流量由ORA1增加為ORA2

流量增加 底泥抽取速率不變時 u1平移至虛線處 操作點由 a 垂直往上移至 b

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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• 生物處理基本原理
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• 活性污泥反應槽
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• 活性污泥曝氣槽 BOD去除
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
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• 活性污泥曝氣槽 曝氣量
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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• 活性污泥 二沉池
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• 污泥沉降曲線 流通量 (污泥濃度沉降速率) vs污泥濃度
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• 活性污泥 二沉池的應變
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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 假設 bull Q 3000 CMD 2nd Sed Tank 100 m2 bull Qr 1200 CMD r 40 Cu 8200 mg-MLSSL

bull Co 2400 mg-MLSSL Qw 39 CMD V 1330 m3 bull b 005 Y 05 θc 10 day FM 03 VL 072bull So 350 mg-BODL S 30 mg-BODLbull Flux 101 kgm2-day

ndash 假設 流量由 3000 增加至 4000 CMD 該如何因應本系統是否仍可正常操作

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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥曝氣槽 高進流TSS的影響
• 活性污泥曝氣槽 曝氣量
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• 活性污泥曝氣槽 曝氣量
• 活性污泥曝氣槽 曝氣量
• 活性污泥曝氣槽 污泥活性
• 活性污泥系統的基本程序控制
• 活性污泥系統 調整供氣量
• 活性污泥曝氣槽 污泥活性
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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• 活性污泥 二沉池
• 活性污泥 二沉池
• 活性污泥 二沉池
• 活性污泥 二沉池
• 活性污泥 二沉池
• 活性污泥 二沉池
• 活性污泥 二沉池
• 污泥沉降曲線 流通量 (污泥濃度沉降速率) vs污泥濃度
• 活性污泥 二沉池的應變
• GL Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tank
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 污泥生成與廢棄
• 活性污泥 二沉池的應變
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• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 曝氣池的應變
• 活性污泥 曝氣池的應變
• 活性污泥 曝氣池的應變
• 活性污泥 曝氣池的應變
• 廢水廠內部操作對水質變化的困擾
• 污泥減量
• 污泥減量
• 污泥減量
• 污泥減量
• 活性污泥系統的操作方式
• 污泥產量
• 曝氣池
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• 曝氣池
• Θc vs X
• 曝氣池
• 生物處理
• 生物處理
• 生物處理
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• 污泥減量
• 污泥減量 增加迴流量
• 污泥減量 增加迴流量
• 污泥減量 增加迴流量
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• 降低污泥的處置量
• 操作與污泥減量
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活性污泥活性污泥 污泥生成與廢棄污泥生成與廢棄

bull 污泥生成量Px = [Y(1 + bθc)] [Q(So-S)]

= [05 3000 (350 ndash 30)] [1 + 00510]= 320 kg-MLSSday

bull 污泥廢棄量QwCu = 39 CMD 8200 mg-MLSSL

= 3198 kg-MLSSday

一般廢棄污泥量是進流水量的1 (經驗值)

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

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c

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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2

1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

流量增加污泥迴流不變 則污泥離開曝氣池的量為 (Q2 + Qr)Co 而迴流量則是 QCu 離開曝氣池的污泥量增加 迴流不變 則曝氣池的污泥持續被稀釋 (因為流量增加Q2較高) 因而 曝氣池MLSS由Co 降為Corsquo(即操作點由 b 改為 c)

紫色線仍與曲線相切但是流通量卻高於GL過高的底泥抽取 超過二沉池的固體物負荷且CU值過低 致使迴流污泥過稀

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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L L U

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線

ndash 假設 進流流量增加

ndash 若迴流操作與曝氣池MLSS均未改變 仍為 (-u1 amp Co) 則操作點由Ponit a 移至Point b

ndash 如圖上的-u1虛線

ndash 但- u1的尾端高於污泥沉降曲線對二沉池的固體物負荷形成超負荷 (SL 125 kgm2-day 太高了 也高於GL110 kgm2-day) (24(1200 +4000)100 = 125)

ndash 而且Flux 高於GL (110 kgm2-day) 對二沉池的濃縮效應形成超負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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• 生物處理基本原理
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• 活性污泥反應槽
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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• 活性污泥 二沉池的應變
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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

bull 污泥沉降曲線ndash 假設 進流流量增加

ndash 如果改以圖上的-u2線操作以維持曝氣池的MLSS 濃度 (2400 mgL) 則-u2線的Flux高於GL (110 kgm2-day)

ndash 因為U2斜率較大表示底泥抽取速率較高

ndash 且U2的尾端在污泥沉降曲線之下對二沉池的濃縮效應並未形成超負荷

ndash 但是U2線的Flux高於GL (110 kgm2-day) ndash 因此以此-u2操作以維持曝氣池的MLSS濃度Co並不可行

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但二沉池的污泥氈呢

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash曝氣池的污泥損耗 (2400 ndash 1950) 1330 = 600 kg-MLSS

ndash污泥氈的平均濃度 (550 + 6200)2 = 3375 mg-MLSSL (略為低估)

ndash平均質量 3375 kgm3

ndash增加高度 (6003375)100m2 = 17 mndash檢討污泥氈高度增加17 m 時是否會形成污泥

氈過高而致污泥溢流

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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因流量增加 過多MLSS由曝氣池被送至二沉池[(Q + Qr) Co] 因 Q 增加離開曝氣池的污泥量增加[Qr Cu] 迴流至曝氣池的污泥量不變污泥在二沉池累積 致污泥氈高度上升

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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活性污泥活性污泥 二沉池的應變二沉池的應變

假設 進流流量增加

ndash 以圖上的-u1虛線操作則操作點會由Point b 改變為Point c則曝氣池的MLSS 濃度會由原本的2400 mgL降為1950 mg-MLSSL

ndash 如此則-u1線的Flux仍為GL (110 kgm2-day) ndash 固體物負荷約為101 kgm2-day與原負荷(100 kgm2-

day)相近ndash 因此以此-u1操作曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為

1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但曝氣池呢

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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• 活性污泥反應槽
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• 活性污泥曝氣槽 BOD去除
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash但接著須檢討曝氣池的負荷bull 原FM 03 mg-BODkg-MLSS-day VL 072 mg-

BODm3-day均屬合理

bull 流量增加後 Co 1950 mg-MLSSLbull 重新計算 FM 增加為 05 而VL 則增加為105 (均偏高)

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

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bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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bull 污泥主要來源

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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• 生物處理基本原理
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• 活性污泥反應槽
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• 活性污泥曝氣槽 BOD去除
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
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• 活性污泥曝氣槽 曝氣量
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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• GL Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tank
• 活性污泥 二沉池的應變
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• 活性污泥 二沉池的應變
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• 活性污泥 曝氣池的應變
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• 污泥減量
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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加ndash 曝氣池的MLSS濃度Co由2400降為1950 mg-MLSSL 在二沉池的負荷上仍屬可行

ndash 但檢討曝氣池的負荷後卻得到FM 增加為 05 而VL 則增加為105

ndash 進流流量增加使得曝氣池的負荷偏高尤其是有機負荷偏高

ndash 因此本處理廠就二沉池的物理性而言可以在此增加進流水量的高負荷下操作

ndash 但就曝氣池的生物性而言卻使得有機負荷偏高終將導致生物分解性不佳

ndash 本系統將會因有機負荷過高生物分解不佳而導致處理成效不彰

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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• 生物處理基本原理
• 活性污泥基本原理
• 活性污泥反應槽
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• 活性污泥曝氣槽 BOD去除
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• 活性污泥曝氣槽 污泥廢棄
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
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• 活性污泥曝氣槽 MCRT
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積
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• 活性污泥曝氣槽 高進流TSS的影響
• 活性污泥曝氣槽 曝氣量
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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• 活性污泥 二沉池
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• 污泥沉降曲線 流通量 (污泥濃度沉降速率) vs污泥濃度
• 活性污泥 二沉池的應變
• GL Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tank
• 活性污泥 二沉池的應變
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• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 污泥生成與廢棄
• 活性污泥 二沉池的應變
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• 活性污泥 曝氣池的應變
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• 活性污泥 曝氣池的應變
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• 廢水廠內部操作對水質變化的困擾
• 污泥減量
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• 活性污泥系統的操作方式
• 污泥產量
• 曝氣池
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• 生物處理
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• 污泥減量 增加迴流量
• 污泥減量 增加迴流量
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• 降低污泥的處置量
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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash但是卻必須在GL值之下提高u的斜率

ndash再檢討二沉池與曝氣池的負荷

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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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• 生物處理基本原理
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• 活性污泥曝氣槽 BOD去除
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• 活性污泥曝氣槽 污泥廢棄
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
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• 活性污泥曝氣槽 高進流TSS的影響
• 活性污泥曝氣槽 曝氣量
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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• 活性污泥 二沉池的應變
• GL Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tank
• 活性污泥 二沉池的應變
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• 活性污泥 二沉池的應變
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• 活性污泥 二沉池的應變
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• 活性污泥 曝氣池的應變
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• 活性污泥 曝氣池的應變
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• 污泥減量
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活性污泥活性污泥 曝氣池的應變曝氣池的應變

假設 進流流量增加

ndash進流量增加使得有機負荷偏高

ndash可以藉由污泥迴流提高曝氣池MLSS濃度

ndash X = [θcQ] [Y(1 + bθc)] [So ndash S] Vndash即θc增加即可提高微生物濃度

ndash再重新檢討曝氣池的負荷與曝氣量等

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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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• 生物處理基本原理
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• 活性污泥反應槽
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• 活性污泥曝氣槽 BOD去除
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• 活性污泥曝氣槽 污泥廢棄
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
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• 活性污泥曝氣槽 MCRT
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積
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• 活性污泥曝氣槽 高進流TSS的影響
• 活性污泥曝氣槽 曝氣量
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• 活性污泥曝氣槽 污泥活性
• 活性污泥系統的基本程序控制
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• 活性污泥曝氣槽 污泥活性
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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• 活性污泥 二沉池
• 活性污泥 二沉池
• 活性污泥 二沉池
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• 活性污泥 二沉池
• 活性污泥 二沉池
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• 污泥沉降曲線 流通量 (污泥濃度沉降速率) vs污泥濃度
• 活性污泥 二沉池的應變
• GL Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tank
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 污泥生成與廢棄
• 活性污泥 二沉池的應變
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• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
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• 活性污泥 曝氣池的應變
• 活性污泥 曝氣池的應變
• 活性污泥 曝氣池的應變
• 活性污泥 曝氣池的應變
• 廢水廠內部操作對水質變化的困擾
• 污泥減量
• 污泥減量
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• 污泥減量
• 活性污泥系統的操作方式
• 污泥產量
• 曝氣池
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• 曝氣池
• 曝氣池
• 曝氣池
• 曝氣池
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• 污泥減量 增加迴流量
• 污泥減量 增加迴流量
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• 降低污泥的處置量
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1

L L U

L

0

1

3

2

a

b

c

0

2

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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

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0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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廢水廠內部操作對水質變化的困擾廢水廠內部操作對水質變化的困擾

bull 初沉池TSS去除不佳ndash 高 TSS 進流致錯估曝氣池的MLSS濃度

bull 油水分離浮油去除不佳bull 污泥脫水機

ndash 迴流高TSSCODTKN hellip等bull 消化槽

ndash 迴流高TSSCODTKN pH (尤其是厭氧消化) hellip等bull 高分子製劑或其他添加物的添加

ndash Polymer 是 COD 來源之一ndash 離子強度的改變

bull 回收水的高鹵水迴流ndash 離子強度ndash 難分解物的累積

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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

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ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

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但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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• 生物處理基本原理
• 活性污泥基本原理
• 活性污泥反應槽
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• 活性污泥曝氣槽 BOD去除
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• 活性污泥曝氣槽 污泥廢棄
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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• 曝氣池
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• 生物處理
• 生物處理
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• 污泥減量 增加迴流量
• 污泥減量 增加迴流量
• 污泥減量 增加迴流量
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污泥減量污泥減量

bull 污泥主要來源

ndash化學污泥

ndash生物污泥

ndash進流水SS

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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污泥減量污泥減量

bull 減少污泥生成

bull 減少污泥廢棄

bull 廢棄污泥的再利用

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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
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污泥減量污泥減量

bull 降低添加物ndash 降低廢水處理添加物

ndash使用低污泥產量之添加物

bull 減低污泥廢棄量ndash採用適當操作方式 以達到污泥減量的目的

bull 廢棄污泥的再處理ndash熱處理加鹼消化轉化VSS

bull 廢棄污泥的再利用ndash資源化有效再利用

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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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污泥減量污泥減量

bull 就一個既設的廢水廠而言以常用的生長動力式說明操作控制方法與污泥廢棄量的關係

bull 例如 傳統活性污泥系統與延長曝氣系統

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

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bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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活性污泥系統的操作方式活性污泥系統的操作方式

bull 生活污水ndash MLVSS 1500 ~ 2000 mgLndash FM 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc 5~15 day

bull 工業廢水ndash MLVSS gt 2000 mgLndash FM 005 ~ 02 Kg-BODKg-MLVSS-DayndashΘc gt 10 day

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

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ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

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污泥產量污泥產量

bull 經驗式bull Px (Kgday) = bull [(04~06) (Kg-COD去除day) bull + (06~08)(Kg-VSS去除day) bull ndash 007 (1Day) (XV)]

bull COD去除uarramp VSS去除uarr Pxuarrbull XVuarr Pxdarr

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

bull θc = [VX] [XrQw]

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [(XrQw) + (XeQe)] darrdarr簡化

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bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

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darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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10000

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bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

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bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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bull X = (θcθ) [Y(So - S)] [1 + bθc]

bull 無污泥迴流bull X = Y (So - S)

bull 考量微生物衰退bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S)

bull 含污泥迴流bull X = [Y(1 + bθc)] (So - S) (θcθ)

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bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

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ndash 高θc的生物污泥的沉降性

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曝氣池曝氣池

bull Px = [Y(1 + bθc)][Q(So-S)]

bull X = (θcθ)[Y(So-S)][1 + bθc]

darrdarr簡化bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

darrdarr整合

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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bull θc = [VX] [XrQw]bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

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bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

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bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

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ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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bull FM = [QSo] [VX]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

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生物處理生物處理

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o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 系統中的參數

ndash固定值 VYSo θbndash變化值 XrQwY [Y = 1(1 + b θc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 既設的廢水廠bull Θc 操作者最容易操作的參數

bull X 操作者另一容易操作的參數

bull 意義相同ndash X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]ndash X α[θc (1 + bθc)]

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曝氣池曝氣池

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

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bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

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ndash 高θc的生物污泥的沉降性

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但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

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bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
• 活性污泥系統操作與污泥減量
• 生物處理基本原理
• 活性污泥基本原理
• 活性污泥反應槽
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• 活性污泥曝氣槽 BOD去除
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• 活性污泥曝氣槽 污泥廢棄
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積
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• 活性污泥曝氣槽 高進流TSS的影響
• 活性污泥曝氣槽 曝氣量
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• 活性污泥系統的基本程序控制
• 活性污泥系統 調整供氣量
• 活性污泥曝氣槽 污泥活性
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
• 活性污泥 二沉池
• 活性污泥 二沉池
• 活性污泥 二沉池
• 活性污泥 二沉池
• 活性污泥 二沉池
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• 污泥沉降曲線 流通量 (污泥濃度沉降速率) vs污泥濃度
• 活性污泥 二沉池的應變
• GL Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tank
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 污泥生成與廢棄
• 活性污泥 二沉池的應變
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• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 曝氣池的應變
• 活性污泥 曝氣池的應變
• 活性污泥 曝氣池的應變
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• 污泥減量
• 污泥減量
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• 曝氣池
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• 曝氣池
• 曝氣池
• 曝氣池
• 曝氣池
• 曝氣池
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• Θc vs X
• 曝氣池
• 生物處理
• 生物處理
• 生物處理
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• 污泥減量 增加迴流量
• 污泥減量 增加迴流量
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bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)bull Θc 顯著的提高

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bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

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o + fso = 1

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ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

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bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

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但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

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進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積
• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積
• 活性污泥曝氣槽 高進流TSS的影響
• 活性污泥曝氣槽 曝氣量
• 活性污泥曝氣槽 曝氣量
• 活性污泥曝氣槽 曝氣量
• 活性污泥曝氣槽 曝氣量
• 活性污泥曝氣槽 污泥活性
• 活性污泥系統的基本程序控制
• 活性污泥系統 調整供氣量
• 活性污泥曝氣槽 污泥活性
• 活性污泥曝氣槽 污泥活性
• 活性污泥曝氣槽 污泥活性
• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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• 活性污泥 二沉池
• 活性污泥 二沉池
• 活性污泥 二沉池
• 活性污泥 二沉池
• 活性污泥 二沉池
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• 污泥沉降曲線 流通量 (污泥濃度沉降速率) vs污泥濃度
• 活性污泥 二沉池的應變
• GL Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tank
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 污泥生成與廢棄
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
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• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 曝氣池的應變
• 活性污泥 曝氣池的應變
• 活性污泥 曝氣池的應變
• 活性污泥 曝氣池的應變
• 廢水廠內部操作對水質變化的困擾
• 污泥減量
• 污泥減量
• 污泥減量
• 污泥減量
• 活性污泥系統的操作方式
• 污泥產量
• 曝氣池
• 曝氣池
• 曝氣池
• 曝氣池
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• 曝氣池
• 曝氣池
• 曝氣池
• Θc vs X
• 曝氣池
• 生物處理
• 生物處理
• 生物處理
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• 污泥減量
• 污泥減量 增加迴流量
• 污泥減量 增加迴流量
• 污泥減量 增加迴流量
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• 降低污泥的處置量
• 操作與污泥減量
• 操作方式與污泥減量
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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥的去處

ndash儲存於終沉池ndash儲存於曝氣池

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曝氣池曝氣池

bull 降低 XrQw (或降低污泥廢棄量)

bull 污泥儲存於終沉池

ndash長期未曝氣 腐敗上浮ndash長期未曝氣 降低迴流污泥活性

ndash污泥累積 減少沉澱空間ndash污泥累積 增加出流水 SS amp COD

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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
• 活性污泥系統操作與污泥減量
• 生物處理基本原理
• 活性污泥基本原理
• 活性污泥反應槽
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• 活性污泥曝氣槽 BOD去除
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• 活性污泥曝氣槽 污泥廢棄
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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• 活性污泥 二沉池
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fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

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bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

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bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

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進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
• 活性污泥系統操作與污泥減量
• 生物處理基本原理
• 活性污泥基本原理
• 活性污泥反應槽
• 活性污泥反應槽
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• 活性污泥曝氣槽 BOD去除
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• 活性污泥曝氣槽 污泥廢棄
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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• GL Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tank
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
• 活性污泥 二沉池的應變
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• 活性污泥 曝氣池的應變
• 活性污泥 曝氣池的應變
• 活性污泥 曝氣池的應變
• 活性污泥 曝氣池的應變
• 廢水廠內部操作對水質變化的困擾
• 污泥減量
• 污泥減量
• 污泥減量
• 污泥減量
• 活性污泥系統的操作方式
• 污泥產量
• 曝氣池
• 曝氣池
• 曝氣池
• 曝氣池
• 曝氣池
• 曝氣池
• 曝氣池
• 曝氣池
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• 曝氣池
• Θc vs X
• 曝氣池
• 生物處理
• 生物處理
• 生物處理
• 生物處理
• 污泥減量
• 污泥減量 增加迴流量
• 污泥減量 增加迴流量
• 污泥減量 增加迴流量
• 污泥減量 增加迴流量
• 降低污泥的處置量
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曝氣池曝氣池

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]bull 污泥的去處

ndash儲存於曝氣池

ndashθYSo b Constndashθcuarr Xuarr

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ΘΘc vs Xc vs X

0

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0 5 10 15 20 25 30 35θc (day)

X (mgL)

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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥 二沉池
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MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

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但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
• 活性污泥系統操作與污泥減量
• 生物處理基本原理
• 活性污泥基本原理
• 活性污泥反應槽
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• 活性污泥曝氣槽 BOD去除
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• 活性污泥曝氣槽 污泥廢棄
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• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度
• 活性污泥曝氣槽 微生物濃度與曝氣池體積
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• 活性污泥曝氣槽 曝氣量
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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• 活性污泥 二沉池
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• 活性污泥 二沉池的應變
• GL Max flux that can be transported to the bottom of the 2nd sedimentation tank
• 活性污泥 二沉池的應變
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• 廢水廠內部操作對水質變化的困擾
• 污泥減量
• 污泥減量
• 污泥減量
• 污泥減量
• 活性污泥系統的操作方式
• 污泥產量
• 曝氣池
• 曝氣池
• 曝氣池
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• 曝氣池
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• 曝氣池
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• 曝氣池
• 生物處理
• 生物處理
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• 污泥減量 增加迴流量
• 污泥減量 增加迴流量
• 污泥減量 增加迴流量
• 污泥減量 增加迴流量
• 降低污泥的處置量
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曝氣池曝氣池

bull FM = [QSo] [VX]

bull θc = [VX] [XrQw]

bull X = (θcθ) [Y(So-S)] [1 + bθc]

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生物處理生物處理

bull 有機物 (污染物)bull 電子供給者 (有機物無機物)

bull 電子接受者(O2NO3-SO4

= hellip等)

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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥 二沉池
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但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

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• 活性污泥曝氣槽 高進流TSS的影響
• 活性污泥曝氣槽 曝氣量
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• 活性污泥曝氣槽 污泥活性
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• 活性污泥曝氣槽 生物分解與pH 控制
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• 活性污泥 二沉池
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• 活性污泥 二沉池的應變
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• 污泥減量
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• 曝氣池
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生物處理生物處理

bull 有機污染物 (電子供給者)ndash能量電子接受者 (O2) (fe

o) [異化]ndash合成微生物增殖 (fs

o) [同化]ndash fe

o + fso = 1

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生物處理生物處理

ndash feo amp fs

o 未考量bθc

ndash將bθc列入考量ndash fs = fs

o [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

ndash fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]

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生物處理生物處理

fs = fso [1 - (fdbθc)(1 + bθc)]

fe = feo + fs

o [(fdbθc)(1 + bθc)]fs + fe = 1fd the fraction of biodegradable decayed biomass

θcuarr feuarr fsdarrfsdarr 污泥生成量減少

增加污泥齡可以降低 fs (即減少污泥產量)

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污泥減量污泥減量

bull θc = [VYSo ndashθXrQw] [θbXrQw]

bull X = (θcθ)[YSo] [1 + bθc]

bull fs = fso [1 ndash (fdbθc)(1 + bθc)]

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討污泥沉降性ndash 沉降速率 u + vndash u = (Qr + Qw)Andash Qwuarr uuarr

ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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降低污泥的處置量降低污泥的處置量

將已生成之污泥以物化或生物處理方式處理以減少需再加以處置的總污泥量

消化 (好氧或厭氧)化學處理物理處理

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操作與污泥減量操作與污泥減量

調整θc

檢討曝氣池與終沉池相關參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

可藉由操作方式 (例如調整θc) 以減少污泥的淨產量

但是必須仔細評估檢討操作參數調整後操作參數的合理性與必須配合調整的其他操作參數

必須同時檢討物理性參數與生物性參數

累積個別廢水廠的操作經驗與建立合理的操作參數

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操作方式與污泥減量操作方式與污泥減量

建立應變機制

進流水水量或水質的改變 均會對處理廠的操作與放流水質有所影響 利用污泥沉降曲線的分析配合生物性參數的評估可以檢討既有處理廠是否可以應付此徒增負荷

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• 活性污泥系統操作與污泥減量
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• 生物處理基本原理
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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 污泥減量 增加曝氣池的微生物濃度 (X)與微生物量 (VX)

bull 增加 Xndash FM = (QSo)(VX) darrndash So influent So amp decayed Xndash FM 是否仍可控制在合理範圍

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bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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污泥減量污泥減量 增加迴流量增加迴流量

bull 檢討曝氣量

ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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ndash 高θc的生物污泥的沉降性

bull 檢討固體物負荷ndash [(Q + Qr)X]A

bull 評估原迴流管線與迴流馬達

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bull 檢討微生物濃度

bull 檢討體積負荷ndash (SoQ)Vndash Sorarr So + decayed Xndash 一般而言微生物衰退對COD的貢獻量約為COD =

MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

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So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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MLVSS 142ndash 迴流較多污泥將之儲存於曝氣池中則污泥較為老化部份污泥會衰退而釋出BOD (COD) 因而增加曝氣池中的實際BOD濃度必須將 [decayed X] 計入BOD計算中

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ndash增加總COD (So amp decayed X)ndash增加總微生物量 (VX)ndash Oxygen Utilization Rate (Kg-O2day) =

[Q(So - S)(BOD5BODL)] ndash 142 Px

So rarr So + decayed X淨So會增加 則曝氣量也須增加

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