化學生物絮凝-懸浮填料床組合工藝自動控制研究.pdf

1、本文針對城市污水二級處理工藝存在的基建投資大、運行費用高、處理過程中對磷的去除效果不穩(wěn)定等問題，在化學生物絮凝-懸浮填料床中試裝置基礎上，研究了組合工藝對城市污水的處理。分析了化學生物絮凝工藝特點和污染物去除的規(guī)律；結合懸浮填料床的硝化試驗，建立了懸浮填料床硝化動力學模型，從機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控制系統(tǒng)，設計了化學生物絮凝工藝加藥量自動控制和懸浮填料床硝化自動控制兩個子系統(tǒng)，分析自動控制運行的經(jīng)濟性

2、。 化學生物絮凝工藝的中試研究結果表明，工藝啟動速度快，在加藥量為70mg/L(液體)、水力停留時間(HRT)為35min、三格曝氣量分別為6.0m3/h、3.5m3／h、0．8m3／h時，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準》(GB18918-2002)中二級標準的要求?；瘜W生物絮凝工藝對CODCr、TP和SS的去除率較傳統(tǒng)化學強化一級工藝約高25﹪、12﹪和10﹪。

3、 采用分子生物學技術對化學生物絮凝池內(nèi)的污泥進行分析顯示，在化學生物絮凝池中，污泥含有豐富的微生物種群、穩(wěn)定的生態(tài)結構和良好的污泥活性?；瘜W生物絮凝工藝對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研究結果表明：掛膜時間短，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為最佳的運行工況。基于Monod方程建立硝化反應動力學模型，氨氮濃度為0.5-2.1mg/L時，硝化過

4、程遵循半級反應，半級反應速度常數(shù)k1/2為0．48(g／m)0.5／d；氨氮濃度大于2.1mg/L，硝化反應符合零級動力學，rmax為0．71g/(m2·d)。 化學生物絮凝工藝自動控制系統(tǒng)試驗研究表明： ①化學生物絮凝-懸浮填料床組合工藝自動控制系統(tǒng)采用集散式測控，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計上進行配備?？刂葡到y(tǒng)操作簡單、界面生動，運行穩(wěn)定。 ②根據(jù)中試試驗結果，

5、建立化學生物絮凝工藝加藥量與進水TP濃度之間的函數(shù)關系式為：加藥量F(ml／min)=0．02285×Qin×IPin×MR×B/N。 ③化學生物絮凝工藝總磷自動控制采用前饋／反饋控制系統(tǒng)，在前饋控制下，加藥量的變化趨勢與進水總磷濃度變化基本一致；而反饋控制對加藥量具有微調(diào)效果。 ④摩爾比(MR)優(yōu)化試驗表明，MR的設置對化學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較適合化學生物絮凝工藝的運行。

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

7、溶解氧濃度進行調(diào)節(jié)，抗氨氮負荷的沖擊。溶解氧濃度和電動閥開啟度呈周期性波動，周期為2～2.5小時，因此在懸浮填料床內(nèi)形成了連續(xù)進水間歇曝氣的運行狀態(tài)。硝化工藝的出水氨氮濃度穩(wěn)定，長期運行的平均值為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自動控制條件下，當HRT分別控制在5．3h、4h和2.7h時，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控制優(yōu)于手動控制。自動控制狀態(tài)下，可以減少空壓機20﹪的運行時間，節(jié)約20﹪的運行費用，25﹪反應器容積，大大節(jié)省處理構筑物的建設費用和場地費。 化學生物絮凝—懸浮填料床工藝中試研究結果表明，該工藝對低濃度城市污水具有良好的處理效果，且基建費用和運行成本大大低于二級污水處理工藝。在自動控制條件下，藥劑費用和動力費用比手動控制低20～30﹪。該