生物生態(tài)污水處理系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化及控制策略研究.pdf

1、針對(duì)小城鎮(zhèn)污水處理廠運(yùn)行管理水平低、能耗高、出水難以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放等問題,以生物生態(tài)協(xié)同污水處理系統(tǒng)為研究對(duì)象,通過構(gòu)建生物生態(tài)各單元污染物降解動(dòng)力學(xué)模型,開展了生物生態(tài)污水處理系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化研究,并在此基礎(chǔ)上建立了以溶解氧溶度為控制變量、污染物濃度為狀態(tài)變量、出水達(dá)標(biāo)排放為約束條件、曝氣能耗最小為目標(biāo)的最優(yōu)化方程,以達(dá)到出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放、生物處理單元能耗最低的目的;以重慶墊江縣澄溪鎮(zhèn)污水處理廠為例,分析了其污水處理過程中的節(jié)能降耗途徑,提

2、出了污水生物生態(tài)處理協(xié)同優(yōu)化、提升泵房潛污泵控制、曝氣系統(tǒng)控制等基于節(jié)能降耗的過程控制策略。研究的主要結(jié)果如下:①生物生態(tài)污水處理系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化的思想是,最大限度地發(fā)揮生態(tài)單元的凈化效能,以降低生物單元的處理負(fù)荷,降低能耗。即根據(jù)不同季節(jié)生態(tài)單元的最大面積去除負(fù)荷,得到生態(tài)單元的最大允許進(jìn)水濃度,從而充分發(fā)揮生態(tài)單元的凈化能力。以重慶墊江縣澄溪鎮(zhèn)污水處理廠人工濕地為例,當(dāng)春季人工濕地最大面積去除負(fù)荷為:Ns(COD)0.032kg/m2·

3、d; Ns(NH4+-N)0.007kg/m2·d時(shí),污水在生物單元只需降解至COD:181.6mg/L,NH4+-N:34.6mg/L,既可排入生態(tài)單元。②在上述研究的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了以生物池溶解氧濃度為控制變量,污染物降解為狀態(tài)變量、出水達(dá)標(biāo)排放為約束條件、曝氣能耗最小為目標(biāo)的最優(yōu)化方程:1)目標(biāo)函數(shù):Jmin=R·5.7×10-4aQ(S0-S1)+0.001bQ(SA0-SA1)+cP/EA2)狀態(tài)方程:3)約束條件:b0＜DO＜

4、飽和溶解氧值將上述生物生態(tài)污水處理協(xié)同優(yōu)化方法應(yīng)用于重慶墊江縣澄溪鎮(zhèn)污水處理廠,以春季某天為例,當(dāng)生態(tài)單元出水達(dá)標(biāo)排放時(shí),通過優(yōu)化計(jì)算,得到生物單元SBBR池曝氣反應(yīng)時(shí)間為1.5h,溶解氧濃度DO為4.58mg/L,與未采用優(yōu)化技術(shù)運(yùn)行相比,節(jié)省了近7.1kWh/周期的耗電量,得到了較好的節(jié)能效果。③分析了重慶墊江縣澄溪鎮(zhèn)污水處理廠運(yùn)行過程的節(jié)能降耗途徑,提出該污水處理系統(tǒng)節(jié)能分別體現(xiàn)在污水生物生態(tài)處理協(xié)同優(yōu)化、提升泵房潛污泵控制、曝氣