污水厂里的计算第三篇—污水厂的水量平衡

近期国家环保部在各地进行全面的督察，很多污水厂都在做各种准备工作，其中资料的准备是很重要的一个项目，在之前我们污水处理厂的运营人员经常会做的一样工作就是减排量的汇报，减排量的计算中涉及一个最重要的计算参数就是处理水量，处理水量有提升量，排放量的区别，这两个数字一般来自于污水厂的进出口安装的流量计，但是在实际工作中，这两个数字往往差别很大，这种差别往往让管理者困惑，更棘手的是如何向外围主管部门进行解释。今天我们就通过水量平衡的计算来聊聊这个话题。

我们来看什么是污水厂里的水平衡，污水厂里的水平衡概念和其他企业内内的水平衡概念有所区别，污水厂里的水平衡主要是对进入和排出污水厂的污水总量的平衡计算，这个计算在有些设计院污水厂提升泵的时候会采用，当然也有忽略的，依靠水泵的流量扬程的转化把抵消了这个漏洞的。但是在实际运行中，我们运营人员还是要了解一下污水厂里的这部分的水平衡的，并能够和管理部门解释清楚这类问题。

为了了解污水厂的水量平衡计算，我们以A2O工艺的污水处理厂对于厂内的各个构筑物的流量来进行一下统计和分析。在污水厂内通常会安装进口流量计和出口流量计，污水处理厂的进口一般是重力流的管路，为了避免因为非满管流而导致的流量测量不准，污水处理厂的进口流量计一般设置在污水提升泵的后端出水压力管道上，较多采用管道式的电磁流量计。出口流量计会安装在最终的出水口的位置，一般环保要求采用开放式的明渠超声波流量计。

污水处理也是自然界的一种现象的人工强化作用，所以污水处理厂一定遵循大自然的处理规律，那就是物质守恒，无论它变成怎样的形式，它的总量一定是守恒的，所以我们对于污水厂的水量就有一个基本的守则，那就是无论污水厂内的工艺如何复杂，我们最终的水量（包含转变成其他形式的）一定是能够计算到相等的。

但是我们知道在实际运行中，进出口的流量计是不可能相等的，主要的原因是在厂区内有剩余污泥的排放，吸砂上清液和深度车间反冲洗水，污泥储池溢流，污泥脱水机上清液等的厂区工艺回流水，通过厂区工艺管路回流到污水厂提升泵房的集水井内，而这些又被提升泵提升起来，在进水流量计上显示出来。有些污水厂还有中水的内部绿化回用，还有敞口的生物池的蒸腾作用等等，这些原因都造成了污水厂的进水和出水流量计上的数据不匹配。为了更好的分析计算这些水量，我们把厂内的水量分别编号，以便统计计算:

1、总进水量QJ（以进口流量计数据为主）。

2、沉砂池的吸砂水量Q1。

2、初沉池污泥排放量Q2。

3、生物处理段的剩余污泥量Q3。

4、污泥储池溢流Q4。

5、污泥脱水机上清液Q5。

6、深度处理反冲洗水Q6。

7、中水量Q7。

8、其他损耗水量Q8（包含蒸腾作用，管路跑冒等）

9、总出水量QC（以出口流量计数据为主）。

为了计算方便，我们设定这个污水处理厂每天实际处理水量为10000m3，也就是从外管网每天流入到污水厂内的污水量为10000m3。以此为基础数据我们来进行厂区的整个水量平衡的计算。

我们假定污水处理厂已经稳定运行，各个构筑物都已经按照设计的要求达到了满负荷运行，所有的排泥，回流，污泥脱水机都是按照设计要求进行的，而且进水水质也符合设计标准，这样我们就不考虑实际运行中出现的实际运行中出现的各种干扰因素。下面来逐步计算上述的每一项：

Q1：沉砂池的吸砂水量。这部分由沉砂池的吸砂泵的流量来决定，由于一般在吸砂管路上不会设置流量计，因此吸砂泵流量可以根据吸砂泵的铭牌标称流量，每日开启的时间来进行计算。设定吸砂泵流量为20m3/h，每日运行时间为4小时，早晚各两小时。

Q1=20*4=80m3

Q2：初沉池排泥量。初沉池的排放的污泥量由于管路上没有流量计，而且一般不是通过提升泵排泥的，所以这部分排泥量大部分采用都是估算，可以简单的用储泥池的体积进行测量，排泥一小时，储泥池液位增加多少，再根据储泥池面积计算出一小时排泥量，然后根据每天初沉池定期排泥的时间来计算初沉排泥量。当然也可以利用管道的压力和流量的计算公式进行计算，计算公式在各种专业参考书和网络上都可以找到，对于采用平流式沉淀池的初沉池来说，这个就更简单了，利用吸泥泵的流量和运行时间来计算就可以了。同时还可以按照初沉池的沉淀效率来校核，即每日进出水的SS的去除量就是每日的排泥量，关于污泥的计算，后面的公众号会专门讨论，今天也不细分析了。

关于Q2，我们设定为：Q2=500m3

Q3：生物处理段的剩余污泥量。生物处理段的剩余污泥量一般会根据工艺运行情况进行调整，这个在实际运行中也是没有设置流量计的，但是一般情况下，剩余污泥的排放都是采用剩余污泥泵从污泥回流泵房提升到污泥储池的，所以这部分流量可以按照剩余污泥泵的开启时间和流量来进行计算。假设剩余污泥泵标称流量为：100m3/h，每日运行18小时。

Q3=100*18=1800m3

Q4：污泥储池溢流。一般污水处理厂的污泥脱水车间每天运行时间在12~18小时，剩余时间只是排泥，污泥储池一般不会无限制的设计到足够大，来保证每天的排泥都能储存起来，因此，有部分排泥就会在污泥储池上面的溢流管溢流回厂区工艺回水管路里。但是由于溢流管上不可能装流量计，也没有水泵提升，而且也不是压力流，所以没有可用的公式计算，那么这部分流量怎么来计算呢？

我们来看上面的水量图，进入储泥池的主要来自于初沉污泥Q2，生物段剩余污泥Q3，从储泥池出去的主要是溢流Q4，通过脱水机的污泥投配泵提升进入脱水机的QT，这样就可以得出储泥池的水量平衡关系了：

Q2+Q3=Q4+Qt

所以：Q4=Q2+Q3-Qt

污泥投配泵的流量Qt可以从污泥投配泵铭牌流量和运行时间统计。假设污泥泵的流量为10m3/h，每日工作时间为16小时。则Qt为：

Qt=10*16=160m3

Q4=500+1800-160=2140m3

Q5：脱水机上清液。这部分水量是脱水机通过机械作用把加了絮凝剂以后的污泥的上清液和固体分离后产生的水，主要来自于几个方面，一个是污泥投配泵的给脱水机的输送的污泥量，一个是絮凝剂的加药量，一个反冲洗滤布的反冲洗水（我们这里设定都是用自来水，不用中水）。这几个数据都可以从现场设备的工作铭牌和运行时间得出。假设污泥泵的流量为10m3/h，絮凝剂泵加药量为0.3m3/h，反冲洗水泵的流量为10m3/h。脱水机每日工作时间为16小时。

则Q=（10+0.3+10）16=324.8m3

需要说明的是这部分是进入脱水机全部的流量，还要把泥饼的量减去，假设每天生产泥饼10m3，所以最后的上清液计算为

Q5=324.8-10=314.8m3

Q6：深度处理反冲洗水。这部分水水来自于深度处理车间过滤工段的定时反洗产生的反冲洗污水，通过工艺管路回流到泵房内。反冲洗的流量可以根据反冲洗水泵的铭牌标称和运行时间进行计算。假设反冲洗铭牌为30m3/h，每日反冲洗时间为4小时，反冲洗流量为：

Q6=30*4=120m3

Q7：中水量。中水主要回供厂外的企业用户，或者厂内的绿化浇洒等，中水取水管路一般设计在接触池后的出水段，由于设置位置不一样，有些中水取水在出水流量计前段，最终的出水量就是中水量加出水流量计水量，有些在出水流量计后段，中水量就不影响出水量。中水量根据厂内的设置的中水回用泵的流量和运行时间进行统计计算。

假设中水泵的铭牌为200m3/h，每天的运行时间为20小时，则：

Q7=200*20=4000m3

Q8:其他水量。其他水量由于都是不可精确测量计算的数值，我们可以进行估算，一般可以按处理水量的5~8‰计算，我们选择6.5‰的处理水量进行计算，则Q8为：

Q8=10000*6.5‰=65m3

到现在为止，我们就把厂内所有的流量都进行统计分析，要注意生物处理段的内外回流只是在进出水流量计的中间，没有跨越流量计，因此这部分水是在系统内部的，不影响进出水流量，所以在水量平衡中不进行计算。

下面我们来看这个设定的污水厂里的水量平衡的计算。

首先来看进水量Qj。Qj是进水流量计的数值，但是由于进水流量计的位置安装在厂区回流管之后，它统计的流量数值是厂区外的进水量和厂区内的回流量之和。而污水厂厂区内的回流到进水泵的流量主要来源于沉砂池的回流液Q1，储泥池的溢流Q4，脱水机房上清液Q5，深度处理车间的反冲洗水Q6，所以Qj的流量为：

   Qj=10000+Q1+Q4+Q5+Q6

                   =10000+80+2140+314.8+120

                   =12654.8m3

然后我们来看出水量Qc。Qc是污水厂最后流出系统的污水，这部分污水主要是厂外进水10000m3，在各个处理工序中抛掉的工艺回流水，包括沉砂池的回流液Q1，初沉排泥量Q2，生物段剩余污泥量Q3，深度处理的反冲洗水Q6，厂内消耗Q8。而中水Q7，主要来自于清水池，清水池的设置各污水厂有不同的位置，如果在出水流量计前，Q6不包含在出水流量内，如果设置在出水流量计后，Q6包含在出水流量里，在这里我们假设清水池在流量计后，不影响出水流量的统计。所以最后的出水流量就为：

       Qc=10000-Q1-Q2-Q3-Q8

                       =10000-80-500-1800-120-65

                       =7435m3

计算到这里是不是就是最终稳定的出水量了呢？这里要注意下就是上述计算其实算出来的是第一天稳定运行以后的情况，在第二天运行以后，进水量仍旧保持Qj，但是由于第一天进水提升泵最终提升了Qj的流量，所以第二天的出水量的10000吨就变成了Qj了，所以，稳定运行以后的出水量应该是：

   Qc=Qj-Q1-Q2-Q3-Q8

                =12654.80-80-500-1800-120-65

                 =10089.8m3

这里就有疑问了，为什么最终出水比进水10000吨还多，污水厂不是还有挥发跑冒滴漏的情况么，出水应该比10000吨少啊？为什么出水反而比进水多？这需要再回看两个地方，污泥脱水机房的絮凝剂加药和反冲洗水一共为（10+0.3）*16=164.8m3这部分的水为污水处理系统从外部引进的水量，从系统出去的是蒸发跑冒滴漏和污泥外运部分，所以最后的水量平衡为：

10000+164.8-65-10=10089.8m3

这样就和上面的Qc核对上了，从上述的整个推算来看，污水厂的水量是保持平衡的，但是我们从流量计的统计差值的数据来看:

Qj-Qc=12654.8-10089.8=2565m3

也就是说在理想的数据统计情况下，进水流量计安装在厂区的回流管后方，前后流量计相差2565m3。

当然在污水厂的实际运行中，水量的计算受到现实条件的限制很多，数字应该没有这么精确到最终完美平衡，但是只要我们每一个运行人员认真分析每一个进出流量，最后的数字还是能够无限接近水量平衡的。