废水处理 MLVSS 计算器

混合液挥发性悬浮固体（MLVSS）是活性污泥曝气池混合液中悬浮固体的有机且可生物降解部分。它可作为处理废水的活性微生物数量的替代测量指标。本计算器使用 VSS 百分比法或 FSS 法，根据实验室数据计算 MLVSS。

什么是 MLVSS？

采用活性污泥法的废水处理厂依靠微生物分解有机污染物。曝气池中水、微生物和固体的混合物称为混合液。该混合物中的部分悬浮固体是有机物，主要是活的和死的微生物。这部分有机物称为挥发性悬浮固体（VSS），在混合液中测定时则称为 MLVSS。

其余悬浮固体为无机物，例如砂砾、沙和矿物质。这部分无机物称为固定性悬浮固体（FSS），在混合液中测定时称为 MLFSS，因为加热时它不会灼失。MLVSS 与 MLFSS 合起来构成混合液悬浮固体（MLSS），即池中的总悬浮固体浓度。

$\text{MLSS} = \text{MLVSS} + \text{MLFSS}$

运行人员会跟踪 MLVSS，因为它近似反映了负责处理工作的生物量规模。MLVSS 水平稳定通常意味着处理过程稳定且可预测。数值突然下降可能表明进水含有毒性物质、排放剩余污泥过多，或暴雨将生物量从池中冲出。

如何计算 MLVSS

计算 MLVSS 有两种常用方法；如果实验室测量准确，两种方法应得出相同结果。

VSS 百分比法

有些实验室将 VSS 报告为 TSS（总悬浮固体）的百分比。在这种情况下：

$\text{MLVSS} = \text{TSS} \times \frac{\text{VSS\%}}{100}$

• MLVSS = 混合液挥发性悬浮固体（mg/L）
• TSS = 总悬浮固体（mg/L）
• VSS% = 悬浮固体中挥发性部分的占比；在常规活性污泥系统中通常为 65–85%

FSS 法

其他实验室直接报告固定（无机）部分。在这种情况下，MLVSS 通过相减得到：

$\text{MLVSS} = \text{TSS} - \text{FSS}$

由于 VSS 和 FSS 的总和始终等于 TSS，只要基础测量结果一致，该公式与百分比法所得结果相同。如果两种方法对同一样品给出的结果明显不同，应检查实验室数据或样品处理过程。

计算示例

示例 1：VSS 百分比法。 运行人员测得曝气池 TSS 为 3,500 mg/L，VSS 百分比为 75%。

$\text{MLVSS} = 3{,}500 \times \frac{75}{100} = 2{,}625 \text{ mg/L}$

示例 2：FSS 法。 对同一池进行直接测量：TSS 为 3,500 mg/L，FSS 为 875 mg/L。

$\text{MLVSS} = 3{,}500 - 875 = 2{,}625 \text{ mg/L}$

两种方法结果一致，符合预期，因为 875 mg/L 的 FSS 正好是 3,500 mg/L TSS 的 25%。

如何使用此计算器

1. 输入总悬浮固体（TSS）值，单位为 mg/L。
2. 选择计算方法：“使用 VSS 百分比”或“使用固定悬浮固体（FSS）”。
3. 输入第二个值：VSS 百分比（0-100%）或 FSS 值（单位为 mg/L）。
4. 读取以 mg/L 为单位的 MLVSS 结果；页面会同时显示公式和所用数值。

计算器会检查 TSS 是否大于或等于零、VSS 百分比是否介于 0 和 100 之间，以及 FSS 是否超过 TSS，因为 FSS 是 TSS 的组成部分。如果检查未通过，计算器会显示说明应如何修正的提示。

MLVSS/MLSS 比值

在常规活性污泥厂中，MLVSS/MLSS 比值通常介于 0.65 和 0.85 之间，意味着 65–85% 的悬浮固体为有机物。比值逐渐低于该范围，可能表明惰性固体正在积累，或工业来源带入了额外的无机物。比值接近范围上限，通常意味着生物量主要由有机且具有活性的成分构成。

MLVSS 对工艺控制的重要性

MLVSS 会用于运行人员每天进行的多项计算：

• 食物与微生物比（F/M 比）：把进水有机负荷与可用于处理这些有机物的生物量作比较。
• 污泥停留时间（SRT），也称污泥龄：生物量在系统中停留的时间，会影响处理稳定性以及去除氨的能力（硝化）。
• 污泥产量：生物量通常越多，需要排放和处置的污泥就越多。
• 需氧量：生物量需要氧气才能发挥作用，因此曝气能耗大致随 MLVSS 变化。

MLVSS 的标准实验室测定方法见《水和废水检验标准方法》（方法 2540E）及 EPA 方法 160.4。

如何计算 F/M 比

$\text{F/M 比} = \frac{\text{进水 BOD 负荷（kg/day）}}{\text{池内 MLVSS 质量（kg）}}$

示例。 某处理厂的数值如下：

• 进水流量 = 10,000 m³/day
• 进水 BOD = 250 mg/L
• 曝气池容积 = 2,000 m³
• MLVSS = 2,500 mg/L

在以 m³/day 计的流量中，1 mg/L 相当于每天 1 克质量，因此把流量与浓度相乘，再除以 1,000，即得以 kg/day 计的负荷：

• 进水 BOD 负荷 = 10,000 m³/day × 250 mg/L ÷ 1,000 = 2,500 kg/day
• MLVSS 质量 = 2,000 m³ × 2,500 mg/L ÷ 1,000 = 5,000 kg
• F/M 比 = 2,500 kg/day ÷ 5,000 kg = 每天 0.5

常规活性污泥厂的 F/M 比通常介于每天 0.2 和 0.6 之间。比值过高可能导致丝状菌膨胀，即丝状细菌使污泥沉降性能变差。比值过低则会浪费曝气能耗，因为这些生物量中可供消耗的食物很少。

典型运行范围

已公布的设计表通常给出总固体浓度（MLSS），而不是挥发性部分。MLVSS 是这些数值中的挥发性部分，因此各范围约为 65–85%。

膜生物反应器能够在固体浓度高得多的条件下运行，因为它们利用膜分离固体，而不是依靠沉淀池中的重力沉降。

实验室中如何测定 MLVSS

标准程序包括两个加热步骤：

1. TSS 步骤。 取已知体积的混合液，通过预先称重的玻璃纤维滤膜过滤，在 103–105°C 下干燥至少一小时，冷却后称重。增加的质量即为 TSS（样品为混合液时也称 MLSS）。
2. 灼烧步骤。 将同一滤膜放入高温炉，在 550 °C 下灼烧 15–20 分钟。有机物被烧掉，留下无机灰分。滤膜冷却后再次称重。
3. 结果。 灼烧过程中损失的质量即为挥发性有机部分，也就是 MLVSS。

炉温十分重要。《标准方法》规定灼烧步骤的温度为 550 °C，允许误差为 50 °C。温度过高时，碳酸镁等无机碳酸盐会开始分解，使测得的失重增加，并造成挥发性读数偏高。温度过低时，有机物可能无法完全灼烧。

MLVSS 的替代方法

MLVSS 因简单可靠而得到广泛使用，但其他方法可以更有针对性地测量生物量：

• **ATP（三磷酸腺苷）**测量仅存在于活细胞中的分子，因此可在不计入死物质的情况下统计活性生物量。该方法需要专用分析仪。
• 呼吸测定法测量生物量消耗氧气的速率，可直接反映生物活性。它适用于检验进水是否对生物量具有毒性。
• **DNA 定量和 FISH（荧光原位杂交）**可识别并统计特定微生物。这些方法主要用于研究，也可用于查找丝状菌膨胀的原因。

这些方法能够提供更多细节，但成本更高、耗时更长，因此 MLVSS 仍是日常工艺控制的标准指标。

常见问题

MLSS 和 MLVSS 有什么区别？ MLSS 是曝气池中的总悬浮固体，包括有机物和无机物。MLVSS 仅指其中的有机部分。MLSS 等于 MLVSS 加 MLFSS（混合液固定性悬浮固体）。

典型的 MLVSS/MLSS 比值是多少？ 在常规活性污泥厂中，通常为 0.65 至 0.85（65-85%）。比值较低表明混合物中含有较多无机物。

MLVSS 如何影响 F/M 比？ MLVSS 是 F/M 比的分母。在有机负荷相同的情况下，MLVSS 越高，F/M 比越低。MLVSS 越低，F/M 比越高；如果升得过高，可能促进沉降性能差的丝状细菌生长。

什么会导致 MLVSS 突然下降？ 常见原因包括排放剩余污泥过多、进水中的有毒物质杀死生物量、暴雨将生物量从池中冲出，以及低负荷期间食物供应不足，例如节假日期间。

MLVSS 会不会过高？ 会。MLVSS 过高会增加需氧量和曝气能耗，可能使二沉池固体负荷过高，还可能阻碍氧气进入致密絮体颗粒的中心。

采样后多久应测定 MLVSS？ 《标准方法》要求尽快开始测定，因为固体无法保存。样品应在 4 °C 下冷藏，最好保存不超过 24 小时，绝不能超过 7 天。

参考文献

1. 水环境联合会。《水资源回收设施运行》，第 7 版。McGraw-Hill Education，2018。
2. Metcalf & Eddy。《废水工程：处理与资源回收》，第 5 版。McGraw-Hill Education，2014。
3. 美国公共卫生协会、美国水务协会和水环境联合会。《水和废水检验标准方法》，第 23 版，2017。
4. 美国环境保护署。《废水技术情况说明书：活性污泥法》。EPA 832-F-00-016。