污水廠的基本理論（三）――物質(zhì)不滅

全康環(huán)保:對于哲學(xué)來說，物質(zhì)不滅是最基本的內(nèi)容之一，物質(zhì)不僅從數(shù)量上說是不滅的，它從質(zhì)量上說也是不滅的。物質(zhì)本身具有不斷轉(zhuǎn)化的能力和條件。任何個別事物都不是從“無”中產(chǎn)生的，而是從它物轉(zhuǎn)化而來的事物的滅亡也并非變?yōu)椤盀跤小?，而是轉(zhuǎn)化別的物質(zhì)形態(tài)?？梢哉f世界正是因?yàn)檫@條基本原理而存在的，所以在污水廠的運(yùn)行中也是同樣適用的，但是在很多時候，污水廠的管理人員往往忘記了這條最基本的原理。公眾號今天就和大家探討下物質(zhì)不滅在污水廠中的應(yīng)用。

在污水廠中最容易和這個基本理論違背的就是運(yùn)營人員對剩余污泥排放的控制管理工作。污水廠的一些管理人員都比較忽視剩余污泥的管理工作，一般都認(rèn)為只要出水良好就好了，剩余污泥隨便排就可以了，反正污染物都去除了，廠內(nèi)就沒什么問題了。這其實(shí)是對這個理論的不明確造成的。污水廠沒有把污染物質(zhì)去除，污水廠只是利用微生物降解污染物的自然原理，把污染物質(zhì)轉(zhuǎn)換了，并沒有憑空消失掉的。

污水處理是利用微生物對污水中的有機(jī)污染物質(zhì)降解，吸收自身所需要的營養(yǎng)物質(zhì)，從而生長繁殖的過程。比如異養(yǎng)型微生物會在好氧條件下，對水中的有機(jī)物降解，污水處理理論上的有機(jī)物降解過程如下圖所示，要注意紅圈圈住的部分，除了產(chǎn)生能量，以及代謝產(chǎn)物水，CO2，NH3以外，還有一部分變成了細(xì)胞合成物質(zhì)，增加了細(xì)胞物質(zhì)。這也就是說，微生物在降解有機(jī)物的過程中，污水中的有機(jī)物有三種去向，一種變成為活性污泥中微生物生存的能量；一種變成微生物生長活動中的代謝產(chǎn)物，水、CO2、NH3等；一種就是繼續(xù)合成新的細(xì)胞，產(chǎn)生更多的微生物。從這個微生物降解有機(jī)物的模式圖可以看到污水廠內(nèi)的有機(jī)物沒有憑空消失，只是轉(zhuǎn)化了，轉(zhuǎn)化為幾種形式，當(dāng)然我們希望它轉(zhuǎn)化成能量，水、CO2、NH3是最好的了，但是微生物是要不斷生長代謝才會產(chǎn)生和消耗能量，這也就是必須有很大一部分污水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為細(xì)胞合成物質(zhì)，增加了活性污泥中的微生物的數(shù)量。

因此可以很明確的知道污水廠在處理每日進(jìn)入廠內(nèi)的污水中有機(jī)物的時候，通俗的說處理進(jìn)水中的COD（或者BOD）的時候，每天都是要產(chǎn)生新生的微生物的，這些微生物每天都在增加了活性污泥的量，而從污水廠的管理宏觀上講，就是污泥濃度在不斷上升，這必須要通過剩余污泥的排放來將這部分增加的污泥量排放到系統(tǒng)外，其實(shí)也就是把進(jìn)入到污水廠的大部分有機(jī)物以剩余污泥形式排放到系統(tǒng)外，這就是有機(jī)物的物質(zhì)不滅原理在污水廠的體現(xiàn)。

除了有機(jī)物以外，污水廠內(nèi)的其他的污染物質(zhì)也一樣存在物質(zhì)不滅的原理。最突出就是SS，懸浮固體特別是不揮發(fā)的懸浮無機(jī)顆粒，在污水廠中是絕對不會憑空消失的，微生物是無法對無機(jī)顆粒進(jìn)行降解的，這也就是說在雨污合流的污水管網(wǎng)體系中，雨季期間帶入大量的無機(jī)泥沙，是一定要通過污水廠的各種處理構(gòu)筑物處理掉的。比如在預(yù)處理段的沉砂池內(nèi)的無機(jī)砂粒的去除、在生化處理段的無機(jī)比例較高的剩余污泥的排放、在深度處理段混凝劑投加后生成的化學(xué)絮凝體結(jié)合污泥顆粒生成的化學(xué)污泥的排放等。進(jìn)水的SS從數(shù)百mg/L到10mg/L以內(nèi)，這部分SS沒有憑空消失，只是在污水廠的各個處理階段轉(zhuǎn)化成了各種污泥，最終通過污泥脫水機(jī)脫水成泥餅外運(yùn)出去。這就是污水廠內(nèi)SS的物質(zhì)不滅原理的體現(xiàn)。

城市污水中的TP對于微生物細(xì)胞來說是產(chǎn)生能量和構(gòu)成細(xì)胞的的物質(zhì)，但是它的去除除了微生物細(xì)胞本身所需的極少的一部分之外，大部分都要通過聚磷菌本身大量聚集的磷以后隨著剩余污泥排出系統(tǒng)外，如果是化學(xué)除磷，根據(jù)化學(xué)除磷的基本原理，要生成含磷的沉淀物質(zhì)進(jìn)行去除，這都是要通過排放化學(xué)污泥來實(shí)現(xiàn)的。磷的去除也不是在污水廠里憑空消失的，而是通過剩余污泥的排放來實(shí)現(xiàn)，如果統(tǒng)計(jì)的手段足夠精準(zhǔn)，是可以實(shí)現(xiàn)污水廠內(nèi)的磷的物料平衡的，這也是污水廠內(nèi)TP的物質(zhì)不滅。

總氮的去除，運(yùn)行人員都比較明確了，通過兩步反應(yīng)完成以后，最終變成氮?dú)忉尫诺娇諝庵腥?，這個過程進(jìn)水的含氮物質(zhì)大部分是變成氮?dú)獾?，也就是氮物質(zhì)沒有消失，是轉(zhuǎn)化成氮?dú)忉尫帕?。特別要強(qiáng)調(diào)的是，除了轉(zhuǎn)化成氮?dú)忉尫诺囊徊糠忠酝?，根?jù)微生物的構(gòu)成比例C:N:P=100：5：1的比例關(guān)系，還有一部分氮也組成了微生物細(xì)胞，成為活性污泥的一部分，所以通過剩余污泥也是可以去除一部分氮的。在一些污水廠中發(fā)現(xiàn)將剩余污泥臨時排入到廠內(nèi)構(gòu)筑物內(nèi)后，長期放置以后這部分污泥的總氮總磷是非常高的，這主要都是來自于進(jìn)水的氮合成到了活性污泥內(nèi)部，濃縮后就使這些放置的剩余污泥總氮變得很高，檢測的數(shù)值高達(dá)200mg/L的總氮，這也正說明了進(jìn)水中的總氮一部分變成氮?dú)忉尫?，一部分成為剩余污泥中的微生物的組成部分。污水廠的總氮也是物質(zhì)不滅的，沒有憑空消失掉。

無論哪一種污水的污染組分，在污水廠內(nèi)都是有跡可循的，都沒有憑空消失，都只是從一種形態(tài)轉(zhuǎn)化成為另外一種形態(tài)，而最常見的是轉(zhuǎn)化到活性污泥中，污水廠需要通過排放剩余污泥來把這些污染物質(zhì)從系統(tǒng)中最終排出去，污水廠不是一個把污水中污染組分變魔術(shù)一樣消失的場所，它只是把污染物質(zhì)轉(zhuǎn)化，集中，濃縮到污泥里去的一種工藝場所。對于污水廠的技術(shù)管理人員要清楚的認(rèn)識到這一點(diǎn)，及時有效的排放剩余污泥，是每個污水廠運(yùn)行管理最重要的工藝管理內(nèi)容。

同理大家可以推演下，現(xiàn)階段每個污水廠投加了大量的化學(xué)藥劑來去除總磷總氮，根據(jù)物質(zhì)不滅的基本原理，這些藥劑并沒有消失，那它去哪里了呢？一些變成了水和二氧化碳（投加的碳源），剩余部分當(dāng)然是在污泥里面，所以當(dāng)污水廠投加藥劑的時候，無形中是在支出兩份資金，一份是藥劑本身的費(fèi)用，另一部分是把這些藥劑變成的污泥再從系統(tǒng)里脫水外運(yùn)的污泥處置費(fèi)用。

延伸閱讀：

污水廠的基本理論（一）

污水廠的基本理論（二）――水往低處流