序批式活性污泥工藝?yán)碚摷白詣?dòng)控制研究.pdf

1、隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,水資源短缺已經(jīng)成為社會(huì)發(fā)展所面臨的一個(gè)重要問題,污水的再生利用越來越受重視,這促進(jìn)了小型污水處理設(shè)施的發(fā)展,也間接促進(jìn)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(yīng)用。
　　 序批式活性污泥工藝是自動(dòng)化控制要求較高的工藝,目前多數(shù)序批式活性污泥工藝是時(shí)間控制型工藝,該種控制方式不適應(yīng)于水質(zhì)水量發(fā)生變化的情況,尋找適應(yīng)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(gè)主要研究方向。
　　 CA

2、SS工藝是目前在國內(nèi)應(yīng)用較廣的序批式活性污泥工藝之一,應(yīng)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(shè)施發(fā)展方向,CASS工藝同樣具有適應(yīng)于水質(zhì)水量變化的問題。因而,為適應(yīng)水質(zhì)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(gè)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(dòng)化控制技術(shù)在序批式活性污泥工藝中的應(yīng)用,活性污泥工藝的數(shù)學(xué)

3、模型以及具體序批式工藝的內(nèi)部參數(shù)變化均成為該方向的主要研究?jī)?nèi)容。
　　 報(bào)告對(duì)SBR工藝耐沖擊負(fù)荷能力試驗(yàn)進(jìn)行了進(jìn)一步分析,對(duì)自動(dòng)化控制技術(shù)在序批式活性污泥工藝中的應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié),并對(duì)典型SBR工藝內(nèi)部參數(shù)變化方面的研究資料進(jìn)行了綜述,利用以PLC技術(shù)為基礎(chǔ)而開發(fā)成功的SBR控制器控制CASS工藝的運(yùn)行,通過檢測(cè)CASS工藝周期中成分參數(shù)COD、氨氮、溶解性磷,硝態(tài)氮亞硝態(tài)氮以及過程參數(shù)DO、ORP、pH值的變化,分析不同成分參

4、數(shù)和過程參數(shù)成為智能控制參數(shù)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(chǔ)并取得了一些結(jié)果?，F(xiàn)將研究結(jié)果報(bào)告如下
　　 對(duì)博士期間所做SBR工藝耐沖擊負(fù)荷能力試驗(yàn)進(jìn)行的進(jìn)一步分析表明,SBR工藝耐沖擊負(fù)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(nèi)容包括:活性污泥有機(jī)物最大吸收貯存能力可以用最大污泥負(fù)荷來表示；通過SBR工藝單周期沖擊負(fù)荷試驗(yàn)來計(jì)算活性污泥最大污泥負(fù)荷,公式為:Ns(m

5、ax)=[λ(SO(max)-Se(max))]/(Xt)；上一個(gè)SBR工藝周期的剩余有機(jī)物貯存量可以累加到下一個(gè)SBR工藝周期,一直累加到最大污泥負(fù)荷量；微生物繁殖形成新的接納有機(jī)物COD的貯存空間。
　　 SBR工藝間歇運(yùn)行的特點(diǎn)決定了自動(dòng)化控制技術(shù)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(jìn)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)是工業(yè)以太網(wǎng)+FCS作為系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò),配以PLC控制站以及服務(wù)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(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)污水處理的遠(yuǎn)程監(jiān)控、過程控制、運(yùn)行監(jiān)控、故障診斷等功能。污水處理自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)一般都包括生產(chǎn)管理監(jiān)控級(jí)、現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)和就地控制級(jí)三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。目前污水處理自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)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(xiàn)場(chǎng)總線)控制系統(tǒng)。
　　 在大量分析典型SBR活性污泥工藝內(nèi)部參數(shù)變化研究資料基

7、礎(chǔ)上首次提出成分參數(shù)、過程參數(shù)和工藝參數(shù)的概念來分析序批式工藝過程變化及其相應(yīng)控制關(guān)系。對(duì)于參數(shù)數(shù)值關(guān)系的分析,總結(jié)了參數(shù)本身數(shù)值曲線,參數(shù)速度曲線(參數(shù)一導(dǎo)數(shù)值曲線),以及參數(shù)加速度曲線(參數(shù)二導(dǎo)數(shù)值曲線)三種分析方法來確定不同參數(shù)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
　　 在博士工作期間所設(shè)計(jì)的SBR控制器的使用方法基礎(chǔ)上,提出時(shí)態(tài),時(shí)態(tài)段以及時(shí)態(tài)段總數(shù)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(jìn)行工藝分析,劃分工藝時(shí)態(tài)段,

8、確定時(shí)態(tài)段總數(shù)。2)確定每段時(shí)態(tài)段所運(yùn)行的設(shè)備,確定設(shè)備設(shè)定碼；確定時(shí)態(tài)段運(yùn)行時(shí)間。3)將所確定的時(shí)態(tài)段總數(shù),具體時(shí)態(tài)段設(shè)備設(shè)定碼,以及具體時(shí)態(tài)段時(shí)間長度輸入到控制器中。4)關(guān)閉電源,重起上電使所設(shè)定的時(shí)態(tài)段總數(shù)起作用。5)啟動(dòng)并運(yùn)行控制器。
　　 通過SBR控制器控制CASS工藝運(yùn)行,進(jìn)行了CASS工藝不同進(jìn)水時(shí)間的中試試驗(yàn),測(cè)定不同進(jìn)水時(shí)間下CASS工藝主反應(yīng)區(qū)成分參數(shù)COD、氨氮、硝態(tài)氮亞硝態(tài)氮和溶解性磷濃度過程數(shù)值,以及

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

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