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在污水處理廠中，經常見到的就是大量的水體流動，這些水體流動過程中，會產生很多與流動水體相關的力學現(xiàn)場，這是污水廠內的水力學的研究范疇，具體來說水力學的水動力學的范圍，從學科劃分上是水動力學，但是污水廠中，高層次的技術人員較少，完全理解水動力學的人員較少，對一些實際產生的工況就很難理解，特別是造成了工藝影響未能引起足夠的注意。
水動力學研究的是液體在運動狀態(tài)下的力學規(guī)律及其應用，主要探討管流、明渠流、堰流、孔口流、射流多孔介質滲流的流動規(guī)律，以及流速、流量、水深、壓力、水工建筑物結構的計算，以解決給水排水、道路橋涵、農田排灌、水力發(fā)電、防洪除澇、河道整治及港口工程中的水力學問題。
為了使大家易于理解，本篇文章從較為常見的水力不平衡問題來討論水動力學在污水廠的運營管理中的應用，希望能通過簡單的介紹，使大家意識在污水廠的工藝管理水力學因素影響，也是個拋磚引玉的作用。
一般污水廠都不是一條處理線，為了工藝穩(wěn)定運行保證，污水廠都建設有多條處理線路，至少也要兩條處理線路，兩條處理線路就有配水不均衡問題，配水不均衡造成了工藝運行上出現(xiàn)很多問題。先舉一個比較的例子，某污水廠在建設期間，受到環(huán)保工期的制約，在施工后期，工程進度快速推進，很多工程進度都在很混亂的情況完成了。
兩座二沉池從施工結束后，根據(jù)水量的增加情況，逐個投入運行，在單池運行，和雙池負荷不滿的運行工況下，并沒有什么問題。但是處理水量逐步達到設計負荷的80~90之后，運行人員發(fā)現(xiàn)兩座系統(tǒng)的運行總有差別，污泥濃度和溶解氧等不論怎么調整，兩條系統(tǒng)就是很難調整均衡，特別是二沉池，其中一座二沉池總是不如另一座二沉池配水充足，水力負荷一直不均衡，導致單池運行負荷一個過大，一個過小，活性污泥沉淀時間不均衡，導致出水中懸浮物較高，出水水質不穩(wěn)定。反復進行了各個環(huán)節(jié)的檢查，包括二沉池進水的分配，剩余污泥的排放閥門控制，回流污泥虹吸閥門的調整，二沉池水位高低的檢測是否存在地基沉降不均衡等等。但是都找不到徹底解決的原因，導致兩條線路的工藝均衡調整非常困難。
直到一次進行二沉池排水檢修底部的吸泥喇叭方管過程中，發(fā)現(xiàn)在二沉池中心配水的管井上開的四個配水口上，有施工過程中水泥支模的模板竟然還未完全拆除，導致配水口被堵掉半個。這被堵的半個出水口，造成這個二沉池配水管道的阻力較大，導致曝氣池出水配水向阻力小的二沉池流動，導致阻力小的二沉池水力負荷大，出水水質受到影響，工藝調整困難。進行了模板拆除后，兩座二沉池水力分配均衡，工藝調整很快實現(xiàn)了平衡，保證了出水水質的穩(wěn)定，這就是水力平衡在工藝管理中的作用。
再來舉一個復雜的例子：某污水廠共有三條工藝處理線路，分兩期建設，在三條線路中，第一和第二條線路為一期建設，第三為二期建設。三條線路合用一根主進水管，在各個線路上設有配水閥門，配水閥門較大，一般調好后就不再調整。一二線路合用一個污泥回流泵房和剩余污泥排放泵房，三線路單獨設置一個污泥回流泵房和剩余污泥泵。一二系統(tǒng)的污泥通過一臺回流泵回流到各自的回流管路中，通過閥門調控后進入到各自的厭氧選擇區(qū)，和各自的進水都從厭氧選擇區(qū)底部進水，但是有共用互通部分，三系統(tǒng)單獨系統(tǒng)。其中沉砂池出水總管距離二號系統(tǒng)近，生化池到二沉池之間有相互連通的管路，在管路上有控制閥門，長期處于關閉狀態(tài)。三系統(tǒng)與一二系統(tǒng)無聯(lián)通閥門。這么詳細的介紹工藝線路，其實還遠遠不能說明現(xiàn)場的復雜程度。
在運行中，由于城市發(fā)展變化，部分企業(yè)受到環(huán)境發(fā)展的需要，從城市搬遷出去，導致進水量低于往年，在進水量發(fā)生變化之后，發(fā)現(xiàn)二系統(tǒng)的污泥濃度總是很低，由于一二系統(tǒng)的污泥回流是合用一個污泥泵池，但是一系統(tǒng)的污泥濃度卻比較高，特別是早晨的枯水期，二系統(tǒng)的二沉池液位下降也明顯低于一，三系統(tǒng)的二沉池液位。另外就是二號系統(tǒng)的缺氧區(qū)內的推進器損壞，起吊需要停水進行，一直未能開展，導致缺氧區(qū)內有污泥堆積。
由于這個廠的進水中氨氮，總氮濃度較高，各個系統(tǒng)的污泥濃度的合理控制是保證各系統(tǒng)出水氨氮和總氮穩(wěn)定的前提，由于污泥濃度的問題，二系統(tǒng)的出水中氨氮，總氮總是遠遠高于一、三系統(tǒng)。在冬季氣溫較低的情況下，二系統(tǒng)的低濃度就嚴重影響了出水水質的達標，有時甚至造成超標出水。為此運行人員查找了很多方面，也做了很多整改，但是收效都不明顯。
后來經過整體的分析和查找，發(fā)現(xiàn)該廠自從處理水量下降后，日夜間進水量變化較大，污水提升泵的運行是通過變頻器和液位連鎖的控制方式，夜間水位較低的工況下，會出現(xiàn)水泵變頻自動停止。但是由于回流系統(tǒng)在夜間為了保持各自生化系統(tǒng)的穩(wěn)定，各自系統(tǒng)的回流泵不會停止運行，回流泵會不斷地將二沉池的沉淀污泥回流到各自厭氧選擇池內。在日間正常進水的情況下，各自系統(tǒng)進水，回流都沿著正常的管路流動，保持著各個系統(tǒng)的穩(wěn)定。
但是到了夜間進水停了以后，進水管路沒有進水后，回流泵開啟，各自的系統(tǒng)主要依靠回流泵來保持水體流動。由于二系統(tǒng)的管路從設計路線上是直線系統(tǒng)，而缺氧區(qū)內堆積的活性污泥造成了二系統(tǒng)的厭氧選擇區(qū)水位較高，在單獨回流的情況下，就會出現(xiàn)二系統(tǒng)的回流量大，厭氧選擇區(qū)液位高。此時會出現(xiàn)回流污泥通過空余的進水管路進入到液位較低一、三系統(tǒng)內，造成二系統(tǒng)的回流污泥大量流失到一三系統(tǒng)內，造成了二系統(tǒng)污泥濃度下降，二沉池液位下降等等情況。分析出原因后，對一二系統(tǒng)的回流管路進行了改造，一二系統(tǒng)的回流管路徹底分離開，各自通過回流泵進行回流，這樣就完全避免了系統(tǒng)之間的干擾，使三個系統(tǒng)的工藝得到了有效的控制。
通過上述的兩個例子，我們看到水力學因素在工藝管理中，特別是工藝異常情況下的水力學判斷，也是很重要的。污水廠的內的運行管理人員應該認真研究自己廠內的復雜的地下管網部分，以便在各種運行工況下，能夠依據(jù)復雜的地下管網的交叉互通的特性，來判斷出工藝異常的原因。
