多箱一體化活性污泥工藝優(yōu)化與過程控制研究.pdf

1、多箱一體化活性污泥法是在借鑒UNITANK、A<'2>O等工藝優(yōu)點的基礎上研發(fā)的新型脫氮除磷工藝，通過周期運行自動完成混合液與(部分)污泥回流，具有高效節(jié)能的特點，工藝過程自動控制要求較高。 為發(fā)揮工藝的優(yōu)勢，獲得理想的脫氮除磷效果，本論文系統(tǒng)研究了多箱一體化活性污泥工藝(包括五箱一體化活性污泥工藝與六箱一體化活性污泥工藝)的優(yōu)化與過程控制問題。以實際生活污水為研究對象進行小試，通過實驗與模型模擬優(yōu)化工藝參數(shù)，探索了工藝過程的

2、污泥回流、階段轉(zhuǎn)換以及碳源添加的控制規(guī)律。主要研究內(nèi)容和結(jié)論總結(jié)如下： 1．多箱一體化活性污泥反應器的水力特性通過示蹤劑試驗研究反應器的水力特性，采用單向進水與交替進水兩種工況進行對比試驗。研究結(jié)果表明：單向進水時，單個反應池的反應器階式效應數(shù)N接近于1，單池趨于CSTR。把五箱一體化活性污泥反應器的四個反應池作為整體時，反應器階式效應數(shù)為4.2，六箱一體化活性污泥反應器五個反應池整體的反應器階式效應數(shù)為5.4；交替進水時，一

3、周期內(nèi)，不同時間投加示蹤劑得到的停留時間分布曲線以及N值不同，五箱一體化活性污泥反應器的N在2.5左右，六箱一體化活性污泥反應器的N在3左右，說明由于周期性交替進水，反應器整體的完全混合特征加強，在工藝上表現(xiàn)為通過交替進水自動完成混合液與污泥的回流。 2．反應器內(nèi)污泥分布模型與污泥回流量的控制基于對反應器水力特性的研究建立反應器內(nèi)污泥分布模型，模擬不同的階段時間設定下反應器內(nèi)各池的污泥濃度變化規(guī)律，并通過試驗驗證。研究結(jié)果表明

4、：六箱一體化活性污泥工藝周期為16h時，污泥回流比為55％能保持反應器內(nèi)活性污泥量的穩(wěn)定。給出多箱一體化活性污泥工藝的相當內(nèi)回流率r<,el>與相當污泥回流率r<,es>的概念。在設定的工況下，五箱一體化活性污泥工藝的周期內(nèi)平均相當污泥回流率r<,es>為48％，平均相當內(nèi)回流率r<,el>為147％，六箱工藝的r<,el>為117％。 對六箱工藝，基于在不同階段設置下保持反應器內(nèi)活性污泥總量穩(wěn)定的目的，以半周期平均污泥濃度偏

5、差以及偏差的變化為輸入變量，污泥回流量的變化為輸出變量，建立了污泥回流量的模糊控制系統(tǒng)。 3．多箱一體化活性污泥工藝生物過程的數(shù)學描述基于過程控制目的，建立多箱一體化活性污泥工藝生物過程的簡化模型并通過試驗驗證。采用常規(guī)檢測指標作為模型的輸入輸出組分，過程速率方程采用線性表達式。對五箱工藝，試驗確定各反應速率常數(shù)，得出化學計量系數(shù)c<,2,NO<,3>>為0.15 g(N)/g(COD)，C<,4，PO<,4>>為0.22 g

6、(P)/g(COD)，工藝過程中好氧(包括缺氧)吸磷量與厭氧釋磷量比的均值為1.315。研究結(jié)果表明：模型能夠系統(tǒng)描述工藝去除氮磷的完整過程，預測階段時間與反應池內(nèi)各污染物降解的關系以及不同進水水質(zhì)下去除氮磷所需的碳源量，適用于工藝的過程控制。 4．階段轉(zhuǎn)換規(guī)律的試驗研究與控制系統(tǒng)的建立階段時間是本工藝過程控制關注的重點，取主體階段一為重點研究對象，試驗研究各反應池內(nèi)污染物以及DO、ORP、pH等環(huán)境變量隨階段時間的變化規(guī)律。

7、研究結(jié)果表明：以城市污水為進水時，難以用環(huán)境變量作為階段轉(zhuǎn)換控制指標：直接以污染物濃度及其變化率為階段時間控制參數(shù)，試驗得出各控制參數(shù)的設定值。 建立了多箱一體化活性污泥工藝階段轉(zhuǎn)換的專家控制系統(tǒng)，由于階段的控制與其他子控制系統(tǒng)的相聯(lián)性，給出多箱一體化工藝過程控制的樹狀知識庫結(jié)構(gòu)，并設計了階段轉(zhuǎn)換的專家控制決策樹。 5．進水碳源含量對去除氮磷的影響與進水分配及碳源添加控制系統(tǒng)的建立試驗研究進水有機物量不同時，工藝厭氧

8、釋磷和缺氧反硝化的程度以及出水水質(zhì)。研究結(jié)果表明：當進水中COD量較低時，五箱工藝有明顯的反硝化除磷現(xiàn)象(DBPR)，出水水質(zhì)達標；而六箱工藝中沒有明顯的DBPR現(xiàn)象，且出水不能達標，要考慮外加碳源。進水中COD量中等時，通過進水分配調(diào)節(jié)，六箱工藝出水氮磷能夠達標。 基于所建的簡化模型，設計多箱一體化工藝基于模型的前饋—反饋進水分配以及外碳源添加控制器?；究刂扑枷胧翘荚床蛔銜r，通過強化工藝缺氧反硝化聚磷作用、調(diào)控進水分配等手