做了一些年水处理的一些心得体会（三）

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体会简单线性场合
　　少数简单场合，直接按比例放大、缩小。
　　But......
　　长度线性翻番，
　　那么各处对应面积，应该是平方，两番;
　　体积、重量或者质量，立方，三番?
　　好吧，平方的面积，如何支撑立方的重量?因此，按比例放大后的动物，看起来腿的比例更粗，是么?请观察蚂蚁、老鼠、家猫、狐狸、豺狼、野猪、老虎、犀牛、大象的身材比例。
　　不止这些吧，那么这些数量在混合，
　　例如，比表面积，负一番。那么比表面积下降后，对界面传递也有影响了。细菌无需特殊的呼吸、循环系统;大尺度生物，往往需要复杂的管路来分配血液、空气，为何?
　　那么接地压强呢?重量/面积，一番。
　　为何老鼠能在化粪池开运动会，人不能?
　　远远不止这些。
　　增加时间因素
　　尺度可以线性放大;角度能线性放大么?
　　之外，增加时间因素。
　　与尺度、角度最简单的组合，就是速度与角速度。
　　那么情况要复杂一些。
　　不过还是有少数场合，可以用小孩把戏清晰处理。
　　先讨论可以看清的部分
　　常见实例之离心泵
　　为什么大离心泵的扬程不很低?
　　.离心泵之假设有两条：
　　1.理想叶片。无穷薄，无穷多。
　　2.理想流体。粘度为0.
　　显然这是不可能的。
　　1。实战没有无穷小，只有充分小。而且实际上叶片很少。
　　2。粘度为0，泵必然打空转。OVER了。
　　不过在低速情况下，可以适当类比的。
　　注意只能类比。因为微观条件下流体不大讲理，或者目前人类无法听懂
　　Q=V/T=SL/T=Sv
　　显然，流道面积S与尺度平方成正比，就是说，尺度一番，面积两番。
　　v=r*欧米伽，就是说，尺度一番，速度一番。
　　那么Q=Sv，与尺度是三番关系。
　　那么，线速度变化会怎样?
　　实战选定水泵后，经常有加入变频的，线速度也不是恒定数值。
　　那么，Q显然与线速度成正比，尺度当然不变么，与角速度也是正比了。
　　H=速度平方/2g
　　那么扬程与尺度、角速度是几番?
　　P=W/T=MgH/t=密度VgH/t=密度gHQ
　　几番?

有限度类比
　　刚体类比，一般可以幅度很大，除了大尺度力矩与局部应力之类问题。
　　流体类比，一般只能有数量级。
　　因为微观作用本质目前还无法真正用数学描述。
　　不要过于崇拜FLUENT之类的流体力学软件，辅助作用确实有，工程师如果必须选择一项，
　　那么可以选择风洞水槽，而不是软件。
　　初步混杂的放大缩小
　　能搞清楚的简单放大，往往也多因素混杂。
　　实战一般只能盯住一个比例，也许能兼顾一两个比例。
　　面面俱到的同比放大缩小，往往不可能。
　　那么，技术人员能发现哪些比例?优先盯住哪些?
　　这个就看功力了。只能设法用最简单的例子来讨论之。
　　
几个常见反应器
　　1、曝气池。放大、缩小的一个重要影响因素是混合。
　　S型廊道实战中，流速往往远超过分子有效扩散速度。
　　那么，桌面实验直接等比例缩小，反应器内环境差异会弱化。
　　有时可以设法用隔板或分体反应器解决，例如模拟AAO
　　但氧化沟缩小后，变化因素要多不少。
　　流速低了，非曝气区沉降怎么办?
　　流速高，好氧区携带几个mg/L的DO的混合液，可能在A区仅仅停留几十秒，A区如何模拟实战环境?
　　近来烦躁外加瞎忙，半个月未更新，GO ON。
　　前几年，被借给某公司，给一个4万吨/d的MBBR实验搽屁股。
　　这个算是一指数放大问题的实战例子吧。
　　用常规廊道改成AAO，这个是小意思。
　　O段采用MBBR工艺，这个显然是脑子进水了。
　　AAO工艺里，O段流速显然比常规工艺快了一两倍。将近100m长的廊道，流动填料会堆积到什么地步?
　　10m长的高速廊道，一般就可以目视看出下游填料的堆积了。
　　那么类比一下，还记得沉降分布么?受重力影响，沉降;布朗运动又使之均匀分布。那么最后平衡时，就是个高度方向上的指数分布。
　　受水流驱动，填料向下游运动;受气泡扰动，趋于均匀分布。
　　OK，这就是实战里的指数放大。
　　90多米廊道，放大后的结果，下游我见到最大的填料堆积岛屿，面积超过50平方米，高出水面半米，考虑冰山效应，水下估计有4-5m?
　　真正在工程实践里，线性放大、乘积放大、乃至指数放大，能用数学物理清晰表达的比例不很多;定性或半定量估计趋势的比例能多一些。多数不可知，呵呵，或者实验搞定，或者设计时稀里糊涂瞎搞，节约时间么?
　　这个例子剂量有些狠，初级水友看不懂的话，不用灰心。
二沉池之一 沉淀与回流　　常规活性污泥法生化处理，有了二沉池与回流，开始具备实用价值。
　　那么先讨论二沉池，再讨论生化本身。
　　一年前，几个SB讨论回流时，LUYS指出，其作用有稀释、补充、再处理三种。
　　这是个功力深厚的总结。
　　二沉池第一个作用是分离，这个很明显，用脚后跟都能想通;
　　第二个作用是补充微生物到生化系统中，维持生化系统的高活性、高负荷，这个新手应该能理解吧?
　　第三个作用是再处理，往往是配合除P
　　实际上有稀释作用，不过多数场合是次要的。
　　那么先讨论沉淀过程
　　
二沉池
　　1. 二沉池的原理。沉淀分离原理，可见Stokes Equation。
　　1.1 自己写Stokes方程
　　1.2 看看方程，哪些项目可以影响沉降速度?
　　1.3 对于二沉池，哪些影响项目可以实现?
　　1.4 观察方程，推导二沉池的HRT，判断二沉池的负荷单位和物理意义。
　　2. 二沉池的作用。
　　2.1 处理后泥水分离，保证出水水质
　　2.2 使得HRT与SRT分离，可以使生化系统保留更大的生物量，根据狼多肉少原则，使出水水质更好或使生化系统体积减小。一般是同时实现这两个功能。
　　3. 二沉池的构造。
　　3.1 布水装置。作用有两个，分别是使水流均匀分布、降低入水动能(嘘嘘原理)。具体说说?
　　3.2 沉淀区。如何计算沉淀区面积?为什么?理论上与深度无关，为何二沉池一般也很深?
　　3.3 集泥装置。一般是斜坡。为何大中型二沉池需要刮泥装置?
　　4. 二沉池内的故事。
　　污水进入生化池，与二沉池回流污泥混合，然后曝气处理，有时是AAO处理或AO处理。
　　进入二沉池的有：处理后的水，水中残余悬浮物、溶解物，微生物絮体。微生物絮体中往往吸附一些未吃完的有机物。还有一些DO。还有一些微生物代谢的产物、微生物生化活动的中间产物。
　　二沉池入水后，水流平缓进入。没有激烈扰动，絮体碰撞、长大后一般不会破碎。
　　絮体越长越大，下沉速度也越来越快。最佳工况下，大量下沉的絮体在池内仿佛形成一个动态的大饼，从上到下扫过水体，一路上继续捕获零星絮体。
　　沉降快，似乎有利，但不都是有利。为什么?因为过快、过猛，上层小絮体还没有来得及被大絮团捕获，大絮团就先沉下去了。这样，上层水面附近的小絮体碰撞长大的几率就小了，反而出水不好。
　　SV30的意义还记得?沉降曲线应该是什么样?此外，大量絮团、泥饼下沉过程中，可扰动水体，产生一个上升水流。如果下沉速度够快、够猛，那么上升水流也会很快、很猛。因此，一些小絮体会被上升水流重新带到水面附近滴。
　　泥沉到二沉池底部，底部形成一个大泥饼，被刮到中心或边上的孔道里，被污泥泵送走。这个泥饼，对小型项目的尖锐锥形泥斗而言，厚度有时可达1-2米;对污水厂的大型二沉池而言，厚度一般小于1米，实际上多数小于0.5m。泥饼底部的浓度，差不多就是回流污泥的浓度。显然泥饼越厚，底部浓度越大。那么为何不设法控制泥饼厚一些呢?二沉池当然有足够的深度啦。
　　泥饼厚度加大，回流污泥浓度高，流动性差，回流能耗可能更多;不仅如此，更严重的是，泥饼里的微生物，可能恶性加班干活啊。
　　溶解态有机物，在二沉池的浓度往往很低了。可是如果测定生化池出水末端的DO消耗速度，仍然不慢。往往能达到每小时几十mg/L的水平。因为污泥絮团里吸附、包夹了好多有机物。当然微生物需要内源呼吸，不过和吃掉并消化这些吸附物质的呼吸强度相比，一般可以忽略。
　　那么，残余DO和跌水补充的少量DO，一般不超过10分钟就会被随水流一同进入二沉池内的微生物消耗干净。显然，几乎所有二沉池的HRT都远远大于10min。所以，几乎所有二沉池底部的泥饼，都处于厌氧或缺氧环境。因此，这个泥饼有厌氧或反硝化的可能。
　　假如二沉池泥饼厚度过大，几乎不可避免厌氧呼吸，虽然可以降低有机物，但沼气被泥团捕获后，会带动泥团上浮，然后就杯具了。这个泥花是什么颜色?
　　泥饼厚度不大，也有一定的上浮危险。假如上游硝化顺利而反硝化强度不足，那么，会有好多硝酸根离子进入二沉池。然后，泥饼里具备了缺氧环境、包夹或吸附的有机物、足够数量的反硝化菌，然后，杯具啦。泥花颜色?
　　
分析污泥构成比例的体会
　　教科书里，常规活性污泥的MLVSS/MLSS，我印象里一般是0.7-0.8。90年代末期，往往也是如此。
　　入关以来，我朝工业总量飙升，MLVSS/MLSS飙降，很开拓眼界。
　　不久前，和水友讨论，用污水厂的条件，设法判明污泥构成。
　　似乎有些土。整理一下。
　　基本情况：
　　这个地区经济总量、人均GDP都很高(工资也不见得高哦)，直接原因为了举办大型活动，间接原因为了洗钱?总之污水厂很普及了。当然，上游各工厂一般也有处理设施，基本上白天能达标?有一些居民生活用水，洗澡水比例极大。炎热地区么。
　　第一个厂子工艺是CASS，第二个是AAO。
　　HRT大约一天。执行地方标准么，HRT够长。
　　从COD角度看，很充分了。该死的NP啊。
　　
体会NP
　　N，构成蛋白质的必须元素。
　　常规测定食品蛋白质含量的标准方法，就是TKN。
　　当然，三聚氰胺也可以被表达喽。
　　P，构成核酸的必须元素。当然，还有ATP什么的。
　　正常人每天消耗ATP几十磅，当然，是循环利用了N遍的。
　　这坛子里有个刁毒的大仙，另有怪招，不便详细讨论;
　　我对常规方法粗略体会一下。
　　既然构成生物体需要很多NP，那么只要微生物能繁殖、生长，就能一定程度上能搞NP。
　　问题：
　　1.N多工业废水，NP不足。OK，化肥很廉价滴;
　　2.N多废水，包括生活废水，NP过剩。以生活废水为例，人食用、利用的各种东东，
　　C是消耗品，呼吸后可回到大气，N/P么，不好意思，对成年人来说，理论上不需要，实际上是动态平衡，
　　几乎是享用多少，排出多少。对小孩来说，是享用100，排出90多。
　　嗯，相对于C，NP必然过剩了。
　　其实，即使废水中CNP比例和正常生物体完全相同，对微生物而言仍然过剩。
　　因为微生物自己也要呼吸，释放二氧化碳后产生能量。那么，NP过剩是必然的了
　　NP常规去除原理，不复习了。任何专业书籍上都有。
　　设法制造合适的环境，让特定微生物占据优势或者在这个局部获得优势，
　　就可以在剩余污泥脱NP的基础上，消灭更多NP。
　　当然，不可能超过特定微生物的生理极限。
　　什么是规范?
　　让各种可能相互矛盾功能、影响因素尽量取得妥协、调和或者河蟹，
　　获得最佳的技术、经济效果。
　　唯此而已。
　　N/P/C的去除，矛盾很大。尽量调和。
　　需要整理一下思绪了。
　　但这问题早晚需要对付的。