序批式活性污泥工藝理論及自動控制研究.pdf

1、隨著社會經濟的發(fā)展,水資源短缺已經成為社會發(fā)展所面臨的一個重要問題,污水的再生利用越來越受重視,這促進了小型污水處理設施的發(fā)展,也間接促進了適合于中小型污水處理廠的序批式活性污泥工藝的研究和應用。
　　 序批式活性污泥工藝是自動化控制要求較高的工藝,目前多數序批式活性污泥工藝是時間控制型工藝,該種控制方式不適應于水質水量發(fā)生變化的情況,尋找適應于該種情況的控制方式成為目前序批式活性污泥工藝的一個主要研究方向。
　　 CA

2、SS工藝是目前在國內應用較廣的序批式活性污泥工藝之一,應用于需脫氮除磷的城市污水、小區(qū)生活污水及啤酒、屠宰、印染、制藥等行業(yè)廢水的處理。做為一種小型污水處理設施發(fā)展方向,CASS工藝同樣具有適應于水質水量變化的問題。因而,為適應水質水量變化的情況,研究序批式活性污泥工藝的智能控制,就成為序批式活性污泥工藝的一個重要研究方向。
　　 為研究序批式活性污泥工藝的智能控制,自動化控制技術在序批式活性污泥工藝中的應用,活性污泥工藝的數學

3、模型以及具體序批式工藝的內部參數變化均成為該方向的主要研究內容。
　　 報告對SBR工藝耐沖擊負荷能力試驗進行了進一步分析,對自動化控制技術在序批式活性污泥工藝中的應用進行了總結,并對典型SBR工藝內部參數變化方面的研究資料進行了綜述,利用以PLC技術為基礎而開發(fā)成功的SBR控制器控制CASS工藝的運行,通過檢測CASS工藝周期中成分參數COD、氨氮、溶解性磷,硝態(tài)氮亞硝態(tài)氮以及過程參數DO、ORP、pH值的變化,分析不同成分參

4、數和過程參數成為智能控制參數的可能性,為序批式活性污泥工藝的智能控制研究打下一定基礎并取得了一些結果?，F將研究結果報告如下
　　 對博士期間所做SBR工藝耐沖擊負荷能力試驗進行的進一步分析表明,SBR工藝耐沖擊負荷能力可以用貯存-利用(增殖)模式理論來說明。貯存-利用(增殖)模式理論的主要內容包括:活性污泥有機物最大吸收貯存能力可以用最大污泥負荷來表示；通過SBR工藝單周期沖擊負荷試驗來計算活性污泥最大污泥負荷,公式為:Ns(m

5、ax)=[λ(SO(max)-Se(max))]/(Xt)；上一個SBR工藝周期的剩余有機物貯存量可以累加到下一個SBR工藝周期,一直累加到最大污泥負荷量；微生物繁殖形成新的接納有機物COD的貯存空間。
　　 SBR工藝間歇運行的特點決定了自動化控制技術在SBR工藝中的重要地位,這也在SBR工藝的發(fā)展沿革中體顯出來。目前我國污水處理廠較為先進的自動化控制系統(tǒng)是工業(yè)以太網+FCS作為系統(tǒng)網絡,配以PLC控制站以及服務器,未來污水處

6、理廠的控制系統(tǒng)則將以FCS體系為主,兼有DCS、PLC系統(tǒng)。污水處理工藝主要利用自動化控制系統(tǒng)實現污水處理的遠程監(jiān)控、過程控制、運行監(jiān)控、故障診斷等功能。污水處理自動化控制網絡一般都包括生產管理監(jiān)控級、現場控制級和就地控制級三層網絡結構。目前污水處理自動化控制網絡系統(tǒng)一般包括以下三種形式:1)IPC+PLC控制系統(tǒng),2)DCS控制系統(tǒng),3)FCS(現場總線)控制系統(tǒng)。
　　 在大量分析典型SBR活性污泥工藝內部參數變化研究資料基

7、礎上首次提出成分參數、過程參數和工藝參數的概念來分析序批式工藝過程變化及其相應控制關系。對于參數數值關系的分析,總結了參數本身數值曲線,參數速度曲線(參數一導數值曲線),以及參數加速度曲線(參數二導數值曲線)三種分析方法來確定不同參數間的對應關系。
　　 在博士工作期間所設計的SBR控制器的使用方法基礎上,提出時態(tài),時態(tài)段以及時態(tài)段總數概念來方便SBR控制器的使用。介紹SBR控制器使用方法如下:1)進行工藝分析,劃分工藝時態(tài)段,

8、確定時態(tài)段總數。2)確定每段時態(tài)段所運行的設備,確定設備設定碼；確定時態(tài)段運行時間。3)將所確定的時態(tài)段總數,具體時態(tài)段設備設定碼,以及具體時態(tài)段時間長度輸入到控制器中。4)關閉電源,重起上電使所設定的時態(tài)段總數起作用。5)啟動并運行控制器。
　　 通過SBR控制器控制CASS工藝運行,進行了CASS工藝不同進水時間的中試試驗,測定不同進水時間下CASS工藝主反應區(qū)成分參數COD、氨氮、硝態(tài)氮亞硝態(tài)氮和溶解性磷濃度過程數值,以及

9、過程參數DO、ORP、pH值的過程數值。結果表明,隨著進水時間的延長,COD、氨氮、溶解性磷的變化趨勢越來越不明顯,而只有氨氮的產物成分參數亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮卻仍具有一定的變化趨勢,因而不能用成分參數COD、氨氮、溶解性磷對CASS工藝進行智能控制；而過程參數DO、ORP、pH數值曲線雖然會發(fā)生變化,但仍然存在一定的變化規(guī)律,利用DO、ORP、pH對CASS工藝進行智能控制存在一定的可能性。
　　 分析了連續(xù)進水(360min)條

10、件下CASS工藝過程參數DO、ORP、pH值的變化規(guī)律。結果表明,連續(xù)進水條件下第一DO平臺不明顯,而是迅速升高到一較高的波動較大的DO濃度平臺。ORP在曝氣開始后緩慢上升,上升到一定高度會出現短暫小幅下降,隨即快速上升至最高值平臺,在曝氣結束后ORP值又緩慢下降,下降過程中會出現波折。連續(xù)進水條件下ORP值處在高值平臺上的時間較短,并在曝氣結束時即開始下降,而非連續(xù)進水條件下ORP值一直到CASS工藝閑置期厭氧攪拌開始才出現下降。連續(xù)