A2O污水处理工艺中除磷脱氮过程控制实现方法的探索1

A2O污水处理工艺中除磷脱氮过程控制实现方法的探索作者：发布时间：2009-4-2815:37:07阅读次数：1081作者：黄华峰单位：1.A2O工艺污水处理过程简介A2O生物脱氮除磷工艺是传统活性污泥工艺、生物消化及反消化工艺和生物除磷工艺的综合，其工艺流程图如图一，生物池通过曝气装置、推进器(厌氧段和缺氧段)及回流渠道的布置分成厌氧段、缺氧段、好氧段。在该工艺流程内，BOD5、SS和以各种形式存在的氮和磷将一一被去除。A2O生物脱氮除磷系统的活性污泥中，菌群主要由硝化菌和反硝化菌、聚磷菌组成。在好氧段，硝化细菌将入流中的氨氮及有机氮氨化成的氨氮，通过生物硝化作用，转化成硝酸盐；在缺氧段，反硝化细菌将内回流带入的硝酸盐通过生物反硝化作用，转化成氮气逸入到大气中，从而达到脱氮的目的；在厌氧段，聚磷菌释放磷，并吸收低级脂肪酸等易降解的有机物；而在好氧段，聚磷菌超量吸收磷，并通过剩余污泥的排放，将磷除去。以上三类细菌均具有去除BOD5的作用，但BOD5的去除实际上是以反硝化细菌为主。图一A2O工艺生物处理段流程图2.A2O池的检测与控制参数的确定A2O生物除磷脱氮工艺处理污水效果与DO、内回流比r、外回流比R、泥龄SRT、污水温度及PH值等有关。一般厌氧池DO在0.2mg/l以下，缺氧池DO在0.5mg/l以下，而好氧池DO在2.0mg/l以上；污泥混合液的PH值大于7；SRT为8－15天。然而A2O生物除磷脱氮过程，本质上是一系列生物氧化还原反应的综合，A2O生物池各段混合液中的ORP(氧化还原值)能够综合地反应生物池中各参数的变化。混合液中的DO越高，ORP值也越高；而当存在磷酸根离子和游离的磷时，ORP则随磷酸根离子和游离的浓度升高而降低。一般A－A－O生物除磷脱氮工艺处理过程中，厌氧段的ORP应小于－250mV，缺氧段控制在－100mV左右，好氧段控制在40mV以上。如厌氧段ORP升高，表明DO值过大，可能与回流比过大带入更多的氧及回流污泥中带入太多的氮有关，还与搅拌强度太大产生空气复氧有关。如缺氧段ORP升高，表明DO值过大，可能与回流比过大带入更多的氧有关，另外还与搅拌强度太大产生空气复氧有关。根据以上说明的A2O池中各参数变化对污水除磷脱氮处理工艺的影响,合理选择检测仪表，对污水处理过程中各参数的变化情况进行检测，为污水处理厂的运行控制提供依据。一般A2O工艺中需要检测的数据为：进水：进水量QCODCOD5PHPH水温TA2O池厌氧段：溶解氧DO氧化还原值ORPA2O池缺氧段：溶解氧DO氧化还原值ORPA2O池好氧段：溶解氧DO氧化还原值MLSS出水：CODCOD5根据以上推荐的典型仪表配置与工艺控制特点，我们提出以ORP和DO为主要控制参数，来对曝气系统、内回流系统、外回流系统、剩余污泥排放系统进行控制，以实现良好的除磷脱氮效果，有效地降低污水中的BOD5，同时最大限度地节约能源，使整个系统高效稳定地运行。3.A2O污水处理工艺过程控制方法A2O污水处理工艺A2O池传统的控制是：DO值的PID调节(进气量)、MLSS的PID调节(回流比)均为对单一参数的单一对象控制。然而污水处理过程是一个滞后量非常大的过程，影响过程的参数也很多，不可能依据某一具体参数来实现整个过程的控制。污水处理过程中，生物池的曝气系统控制、污流回流系统控制都是极其复杂的控制过程。采用独立的单一的闭环控制很难达到控制要求。随着控制技术的不断发展，同时在污水处理运行过程中不断积累了大量的运行数据，这就为控制过程的查表运算，实现模糊控制带来了可能。(1)曝气系统自动化控制根据季节、进水水质、进水水温、进水水量、好氧池DO、出水COD、BOD5、NH3-N、TOP、TKN、SS等情况不同，分别确定不同的供气量，即确定空气调节阀的开度和鼓风机的开启台数及其转速。自动对工艺过程控制进行自动修整，实现模糊控制。控制系统通过在线（或人工检测的输入参数）检测的DO、进水量、PH等值、出水COD、BOD5、NH3-N、TOP、TKN、SS等值，确定初始控制方案，用初始值控制阀开度和鼓风机转速；稳定运行一段时间后，如果在线仪表的检测到的参数值达不到要求，根据检测值偏高或偏低的事实，对输出值进行自动修正；如果在一段时间内达到一定要求，则这段时间可确定为控制滞后量，最接近要求的一组值记录到数据库中，形成一条控制记录，这个库我们称之为控制系统专家库。如人工得出了最佳运行方式，也可输入计算机，一同进入专家库。不同进水情况下的最优的控制方式会存储在数据库中，计算机会处理运算，形成具有该污水厂特有的曝气控制系统专家数据库和专家系统。控制框图如下：图二：A2O池曝气系统控制方式框图控制系统运行过程中，不断地积累数据，同时运行人员在运行过程中也会总结积累相关的运行数据，这些数据输入到计算机，这些数据经过计算机分析，得出N种不同的调节方式进行自动控制或者给予操作人员提示，选择相应的控制模式。（2)除磷脱氮系统自动化控制根据季节、进水水质、进水水量、生物池各段DO、ORP、PH及出水COD、BOD、TON、TOP等情况不同，自动采集、存储、控制自动调整，分别确定不同的内外回流比，同时所有的数据进入专家数据库，并确定内外回流泵的开启台数和变频泵的转速、水下推进器的开启台数，进行查表运算，实现模糊控制。控制系统通过在线检测的DO、进水量、PH、ORP、MLSS等值和人工检测的输入参数，确定初始控制方案，用初始值控制内外回流泵的运行台数和变频泵的运行转速；稳定运行一段时间后，如果在线仪表的检测到的参数值达不到要求，根据检测值偏高或偏低的事实，对输出值进行自动修正；如果在一段时间内达到一定要求，则这段时间可确定为控制滞后量；如人工得出了最佳运行方式，也可输入计算机，一同进入控制系统数据库。不同进水情况下的最优的控制方式会存储在数据库中，计算机会处理运算，形成具有该污水厂特有的污泥回流控制系统专家数据库和专家系统。模糊控制不要求一个确定性的数值，其主要控制过程框图如下：图三：A2O工艺回流系统控制框图4.结语由于污水处理过程控制的复杂性，不管什么控制方式都是建立在长期的运行经验之上的，传统的PID调节过程成功运行的范例并不多，一般均是人为的根据不同季节，固定一个运行方式。运用模糊控制方式及人工经验，形成A2O工艺控制的专家库，由计算机自动完成查表过程，制定出相对精确的控制方案，有利于出水水质的达标，减轻从业人员的劳动强度，同时对操作人员的专业水平有所降低；另外，实现了系统的较为精确的控制，提高了设备的运行效率和减少了能源的消耗，最大限度地降低运行成本。