化學(xué)生物絮凝-懸浮填料床組合工藝自動(dòng)控制研究.pdf

1、本文針對(duì)城市污水二級(jí)處理工藝存在的基建投資大、運(yùn)行費(fèi)用高、處理過程中對(duì)磷的去除效果不穩(wěn)定等問題，在化學(xué)生物絮凝-懸浮填料床中試裝置基礎(chǔ)上，研究了組合工藝對(duì)城市污水的處理。分析了化學(xué)生物絮凝工藝特點(diǎn)和污染物去除的規(guī)律；結(jié)合懸浮填料床的硝化試驗(yàn)，建立了懸浮填料床硝化動(dòng)力學(xué)模型，從機(jī)理上揭示了懸浮填料床生物硝化特性。在中試裝置上配備了自動(dòng)控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了化學(xué)生物絮凝工藝加藥量自動(dòng)控制和懸浮填料床硝化自動(dòng)控制兩個(gè)子系統(tǒng)，分析自動(dòng)控制運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性

2、。 化學(xué)生物絮凝工藝的中試研究結(jié)果表明，工藝啟動(dòng)速度快，在加藥量為70mg/L(液體)、水力停留時(shí)間(HRT)為35min、三格曝氣量分別為6.0m3/h、3.5m3／h、0．8m3／h時(shí)，出水CODCr、NH3-N、TP、SS等污染物濃度均能滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的要求。化學(xué)生物絮凝工藝對(duì)CODCr、TP和SS的去除率較傳統(tǒng)化學(xué)強(qiáng)化一級(jí)工藝約高25﹪、12﹪和10﹪。

3、 采用分子生物學(xué)技術(shù)對(duì)化學(xué)生物絮凝池內(nèi)的污泥進(jìn)行分析顯示，在化學(xué)生物絮凝池中，污泥含有豐富的微生物種群、穩(wěn)定的生態(tài)結(jié)構(gòu)和良好的污泥活性?；瘜W(xué)生物絮凝工藝對(duì)污水中懸浮顆粒物和重金屬具有良好的去除效果。 懸浮填料床中試試驗(yàn)研究結(jié)果表明：掛膜時(shí)間短，硝化效果良好。氣水比控制在3：1，DO為3.5-4.0mg/L，HRT控制在4h為最佳的運(yùn)行工況。基于Monod方程建立硝化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型，氨氮濃度為0.5-2.1mg/L時(shí)，硝化過

4、程遵循半級(jí)反應(yīng)，半級(jí)反應(yīng)速度常數(shù)k1/2為0．48(g／m)0.5／d；氨氮濃度大于2.1mg/L，硝化反應(yīng)符合零級(jí)動(dòng)力學(xué)，rmax為0．71g/(m2·d)。 化學(xué)生物絮凝工藝自動(dòng)控制系統(tǒng)試驗(yàn)研究表明： ①化學(xué)生物絮凝-懸浮填料床組合工藝自動(dòng)控制系統(tǒng)采用集散式測(cè)控，監(jiān)控利用PLC+PC模式，根據(jù)組合工藝的控制要求，從硬件配置和軟件設(shè)計(jì)上進(jìn)行配備。控制系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、界面生動(dòng)，運(yùn)行穩(wěn)定。 ②根據(jù)中試試驗(yàn)結(jié)果，

5、建立化學(xué)生物絮凝工藝加藥量與進(jìn)水TP濃度之間的函數(shù)關(guān)系式為：加藥量F(ml／min)=0．02285×Qin×IPin×MR×B/N。 ③化學(xué)生物絮凝工藝總磷自動(dòng)控制采用前饋／反饋控制系統(tǒng)，在前饋控制下，加藥量的變化趨勢(shì)與進(jìn)水總磷濃度變化基本一致；而反饋控制對(duì)加藥量具有微調(diào)效果。 ④摩爾比(MR)優(yōu)化試驗(yàn)表明，MR的設(shè)置對(duì)化學(xué)生物絮凝工藝污染物去除具有重要影響，MR控制在1.8～2.0較適合化學(xué)生物絮凝工藝的運(yùn)行。

6、 ⑤利用自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)化學(xué)生物絮凝反應(yīng)池三個(gè)廊道內(nèi)的溶解氧濃度進(jìn)行反饋控制，三個(gè)廊道內(nèi)的溶解氧濃度保持穩(wěn)定，波動(dòng)幅度在0.5mg/L以內(nèi)。 ⑥化學(xué)生物絮凝加藥量自動(dòng)控制系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性分析表明，自動(dòng)控制比手動(dòng)控制可節(jié)約20～30﹪的藥劑量。對(duì)于一個(gè)日處理量為5×104t／d污水處理廠，自動(dòng)控制加藥量每年可以節(jié)約藥劑費(fèi)約15×104元。 懸浮填料床硝化自動(dòng)控制系統(tǒng)試驗(yàn)研究表明： ①系統(tǒng)曝氣量根據(jù)混合液中的

7、溶解氧濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)，抗氨氮負(fù)荷的沖擊。溶解氧濃度和電動(dòng)閥開啟度呈周期性波動(dòng)，周期為2～2.5小時(shí)，因此在懸浮填料床內(nèi)形成了連續(xù)進(jìn)水間歇曝氣的運(yùn)行狀態(tài)。硝化工藝的出水氨氮濃度穩(wěn)定，長(zhǎng)期運(yùn)行的平均值為1.11mg/L。 ②調(diào)節(jié)控制界面上溶解氧濃度的上下限值可以有效控制懸浮填料床內(nèi)混合液的溶解氧濃度。 ③自動(dòng)控制條件下，當(dāng)HRT分別控制在5．3h、4h和2.7h時(shí)，出水氨氮濃度分別為0．86mg/L、1.63mg/L和8．

8、60mg/L。 ④在HRT和出水氨氮濃度相同的情況下，懸浮填料床曝氣量的自動(dòng)控制優(yōu)于手動(dòng)控制。自動(dòng)控制狀態(tài)下，可以減少空壓機(jī)20﹪的運(yùn)行時(shí)間，節(jié)約20﹪的運(yùn)行費(fèi)用，25﹪反應(yīng)器容積，大大節(jié)省處理構(gòu)筑物的建設(shè)費(fèi)用和場(chǎng)地費(fèi)。 化學(xué)生物絮凝—懸浮填料床工藝中試研究結(jié)果表明，該工藝對(duì)低濃度城市污水具有良好的處理效果，且基建費(fèi)用和運(yùn)行成本大大低于二級(jí)污水處理工藝。在自動(dòng)控制條件下，藥劑費(fèi)用和動(dòng)力費(fèi)用比手動(dòng)控制低20～30﹪。該