基于溶解氧与需气量串级控制的曝气系统优化控制

污水生物处理工艺的高效节能是污水处理厂节能降耗的主要方向.以小红门污水厂的曝气控制系统为例,通过分析原有常规PID曝气控制系统存在的问题,提出了基于溶解氧与需气量串级控制的曝气系统优化控制方法.通过处理规模为15×104 m3/d的工程示范表明,常规PID控制方式对于需气量相对恒定的定常系统具有较好的控制效果,其溶解氧波动范围可以控制在±0.5 mg/L.但当污水处理厂进水负荷波动较大时,溶解氧波动范围超过±2.5 mg/L,并且使阀门等执行机构动作频繁.基于DO与需气量串级控制的曝气优化控制系统提高了系统的快速响应能力和稳定性,能够对需气量发生较大变化的时变系统获得较好的控制效果,其溶解氧的波动范围可以维持在±0.3 mg/L,并进一步提高了节能效果.     

模糊控制方法在污水处理厂曝气控制系统中的应用

生物池曝气系统的精细化控制对整个污水处理厂的运行具有重大意义。基于活性污泥法污水处理工艺技术原理,采用模糊控制方法,设计以DO目标值和实测值的偏差及偏差率为输入、以曝气量为输出的污水处理生物池曝气控制系统,并在上海某污水处理厂进行实例应用。结果表明,该控制系统具有较好的容错性和控制精度,可对污水处理生物池DO进行精细化控制,溶解氧目标值和实测值误差在±0.2 mg/L范围内波动,具有良好的控制效果;该控制系统能够为污水处理厂生物曝气过程高效、稳定运行提供指导。     

无锡太湖新城污水厂二期生物池溶解氧控制优化

污水处理厂生物池的溶解氧控制对于活性污泥法脱氮除磷工艺(如改良A2/O工艺)的运行十分重要.结合活性污泥模型软件计算不同工况下的曝气量,对无锡太湖新城污水厂二期生物池的曝气管路系统进行了设计优化,并采用生物工艺智能优化系统( BIOS)在实际运行中根据进水负荷动态设定溶解氧目标值,保证工艺稳定和排放达标,并可节省曝气能耗.     

扬州六圩污水厂智能优化控制系统调试与运行

针对扬州六圩污水处理厂进水中工业废水所占比例较大,且存在较多难降解物质和毒性物质的情况,为确保工艺正常运行和出水水质的稳定达标,在生物池中安装在线监测仪表实时反映进水污染物负荷的变化和工艺的运行状况。在保证出水水质稳定达标的前提下,通过生物智能优化控制系统(BIOS)计算出内回流比和各廊道所需溶解氧,曝气控制系统(BACS)根据生物智能优化控制系统得出的溶解氧设定值,对鼓风机、空气阀门等设备进行调整,使曝气量既能满足生物池的溶解氧需要,又不浪费能源。BACS将追踪溶解氧的响应时间控制在30 min以内;在48 h连续控制周期内,西池第一和第二廊道溶解氧实时值与设定值的偏差在±0.5 mg/L之内的时间分别占88.40%、98.99%。通过两套系统的联动运行,在保证出水水质稳定的前提下为六圩污水处理厂降低了约19.4%的鼓风系统能耗。     

VACOMASS曝气气体精确分配与控制系统的应用

分析了VACOMASS曝气气体精确分配与控制系统在太湖新城污水处理厂应用过程中的工艺运行数据,结果显示,自引进该套系统后各曝气控制区的溶解氧浓度均稳定控制在设定值(±0.3 mg/L)范围内,同时确保缺氧段内溶解氧浓度＜0.5 mg/L,保障了缺氧池反硝化反应的稳定、高效进行,出水水质明显得到改善.抽样检测显示,试验池出水TN的平均浓度较对比池的低1.35 mg/L;出水TP浓度较对比池的低0.12 mg/L;出水NH4+ -N浓度则两池相当,但试验池较对比池明显稳定,其波动范围为0.41 ～0.66 mg/L,而对比池的为0.34 ～ 1.47 mg/L.此外,在改善出水水质的基础上节省了电耗,以单方水电耗作比较,试验池较对比池节电约27.02％;以去除单位污染物电耗相比较,试验池较对比池节电约26.05％.     

生物反应池工艺过程控制技术的设计及应用

在安徽芜湖城南污水处理厂(10 ×104 m3/d)的设计中,采用了先进的生物反应池工艺过程控制技术,包括智能优化系统(BIOS)、曝气控制系统(MASC)及在线监测仪表.该控制技术采用前馈控制理念,通过安装在生物池前段的在线仪表并结合工艺数学模型实时优化和控制生物反应池的工艺运行参数(如溶解氧、内回流比或排泥量等).对生物反应池进行工艺过程控制,可提高生物处理效率,在保证污水处理厂出水稳定达标排放(GB 18918-2002一级B标准)的基础上还能节省曝气量,预计该技术的应用可节省20%～40%的曝气能耗.     

白龙港水质净化厂BIOS系统的调试运行分析

为确保出水水质的稳定达标并实现节能降耗的目的,在白龙港水质净化厂生物池的调试运行中,采用了基于活性污泥模型的生物工艺过程优化控制系统(BIOS),通过数学模型计算并以前馈控制方式对各廊道的溶解氧及内回流比控制值进行优化。结果表明,采用BIOS系统后出水水质稳定且节能效果显著。针对PID方式对于生物池溶解氧进行实时控制的不足,提出采用生物池曝气控制系统(BACS)、以前馈方式根据耗氧速率(OUR)来实时控制曝气量,使溶解氧控制符合生物工艺过程优化控制的要求。通过总结现有曝气管路布置情况下存在的问题,对扩建工程中的供气系统进行了设计改进和优化,确保在二期建设项目中B IOS系统能达到控制目标。     

芦村污水处理厂精细化管理技术措施研究

以芦村污水厂为例,结合生产运行实际,在分析运行问题的基础上,从优化碳源投加量、充分利用生物除磷和控制混合液内回流点DO浓度三个方面分别开展精细化管理技术措施研究。结果表明,去除1 mg/L的NO_3~--N需要4.93 mg/L碳源乙酸,在现状平均强化脱氮需求为5mg/L的TN去除量下,芦村污水厂老厂区乙酸理论投加量为24.65 mg/L,商业碳源冰醋酸理论用量为0.274 t/10~4m~3水;通过化学协同除磷药剂投加量优化控制(投加量由100 mg/L降至70 mg/L),使工艺系统具有生物除磷能力,回流污泥厌氧释磷量可达15 mg/L,并且在反硝化除磷与碳源投加点优化条件下,碳源得到高效利用;低温季节现状芦村污水厂三期的好氧池3池容并未利用,可将其调控为消氧池模式运行,以控制混合液内回流点的DO浓度,理论上可使现状工艺系统脱氮能力提高2.25 mg/L。     

污水处理厂溶解氧自动控制系统的运行优化

生化反应池曝气量的自动调节是污水厂节能降耗的重要手段。介绍了广州市西朗污水处理厂溶解氧自动控制系统的运行优化经验,指出控制鼓风机出口压力解决喘振现象是实现溶解氧自动控制的必要前提。研究了基于压力控制的鼓风机喘振控制方法和基于PID调节的溶解氧控制方法,得到了PID控制器的主要参数设定值:比例增益、微分增益、积分动作时间、响应临界值分别为1.0、5.0、200 ms、10%。运行表明,鼓风机的出口压力稳定在0.070~0.073 MPa,好氧一段和好氧二段的溶解氧分别控制在(1.2±0.3)mg/L和(1.0±0.3)mg/L,有效避免了鼓风机的喘振,实现了对溶解氧的稳定控制。提出并试验了基于出水氨氮控制的低溶解氧运行策略,好氧一段和好氧二段的溶解氧设定值分别为0.7~1.3 mg/L和0.7~1.9 mg/L,与传统的溶解氧控制值(2~3 mg/L)相比节能效果较为明显。     

脱气池控制回流混合液溶解氧技术研究

针对回流混合液中溶解氧导致缺氧池脱氮性能下降的问题,分析回流混合液中的溶解氧浓度及其对污水中易生物降解有机物的消耗量,提出设置脱气池的工程措施。在3座污水厂的现场试验表明,曝气停止后,混合液中溶解氧快速降低,30 min内混合液中溶解氧分别下降了1.24、2.78和1.86 mg/L。脱气池可以有效控制回流混合液中的溶解氧,平均去除溶解氧1.81 mg/L,耗氧速率为2.22 mgDO/（gVSS·h）。脱气池布置在好氧池的末端,内设搅拌器防止污泥沉降和利于脱气,设计水力停留时间（HRT）宜为0.5 h,可灵活应用于AAO和多级AO等工艺,提高污水处理厂的脱氮性能,可用于污水处理厂提标改造或新建工程中。     

上海市白龙港城市污水处理厂扩建二期工程智能曝气优化控制系统设计

主要介绍世界第二、亚洲最大的污水处理厂——上海市白龙港城市污水处理厂扩建二期工程智能曝气优化控制系统的设计,简要阐明了系统构架,介绍了需氧量及空气量的计算,以及根据计算的结果对空气调节阀开度、鼓风机风量进行控制。通过智能曝气优化控制系统准确的分配与控制气量,可以达到生物反应池溶解氧稳定控制的要求。     

SBR生物池鼓风机自动曝气控制系统改造

某再生水厂利用离心鼓风机为SBR生物池提供曝气,由于历史原因,原自动曝气控制系统无法使用。通过改变控制策略、优化鼓风机设置、更新控制仪表等改造工作,实现了鼓风机自动曝气功能。改造完成后,自动曝气控制系统运行稳定,鼓风机可以根据SBR生物池溶解氧设定值自动调节进出口导叶开度和开启台数,进而调节曝气量,实现SBR生物池DO可控,为脱氮除磷等精细化工艺调控提供技术支撑。与鼓风机手动运行比较,在进水水量和水质相当、出水水质达标条件下,自动曝气时鼓风机耗电量可节约10%左右。     

多级A/O工艺协同精确控制系统用于低C/N进水污水厂

某市政污水处理厂整体搬迁项目总处理规模为25×10~4m~3/d,设计采用预处理(含初沉池)+多级A/O生物池+辐流式二沉池+高效澄清池+V型滤池+臭氧催化氧化+次氯酸钠消毒工艺流程。出水需达到地表水类Ⅳ类标准。针对进水BOD_5低、TN高的水质特点,设计采用分段进水多级A/O池型作为二级处理核心工艺,充分利用原水中BOD_5,尽量降低对外加碳源的需求。采用协同精确曝气系统和精确投加碳源系统,实现了污水厂智慧运行,进一步降低了运营成本。与原污水厂对比,可节省直接运行费用约0.39元/m~3。     

脉冲曝气在大型膜生物反应器工程中的应用与优化

基于某大型膜生物反应器(MBR)城市污水处理工程,开展了膜池脉冲曝气的应用与优化研究,旨在为该工程提供最优的曝气条件,并揭示不同曝气强度下膜池混合液特性与膜污染情况的变化规律。结果表明,当总曝气量由13 000 m~3/h上升至17 000 m~3/h时,膜比通量先上升后下降。曝气量的增大导致污泥混合液粒径减小,疏松的污泥胞外聚合物(LB-EPS)浓度下降,上清液有机物浓度上升,致使膜污染潜势上升。综合比较,该MBR工程膜池的最适曝气条件为中等曝气量(15 000 m~3/h),在此工况条件下,膜池内组件的平均比通量达到0.95 L/(m~2·h·kPa)。     

A~2O+MBR工艺用于北方某再生水厂提标扩建工程

北方某再生水厂原设计规模为0.8×104m~3/d,采用CASS工艺,出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级B标准,需提标至北京市地方标准《城镇污水处理厂水污染物排放标准》(DB 11/890—2012) B标准并扩容至3×104m~3/d。针对占地小、进水浓度高、出水标准高等难点,新建工程(2.5×104m~3/d)采用多段多级A~2/O工艺,提标工程(0.5×104m~3/d)改造原CASS池为A~2/O池,新建与提标工程生物池出水一并接入MBR池,并新增臭氧脱色措施以确保出水指标达标。实际运行数据表明,出水水质稳定达标,在进水水质达到或超过设计值的情况下,出水氨氮、总氮均值分别为0.7 mg/L和11.2 mg/L。该工程在占地仅增加85%的情况下,处理水量提升2.75倍,扩建后吨水占地1 m2/m~3;膜池膜组件曝气采用脉冲曝气方式,能有效节能降耗,并延缓膜污堵。     

脉冲曝气在污水处理工艺中的节能应用

详细介绍了两例脉冲曝气在MBR工艺中减少膜擦洗风量的实例以及在采用A/A/O工艺的污水处理厂利用脉冲曝气实现高、低溶解氧浓度的切换来减少生物反应池能耗的实例。两个MBR案例的膜擦洗脉冲曝气改造在减少风量方面效果非常明显;而污水厂通过高、低溶解氧浓度的切换运行,在保证出水水质达标的情况下,实现了生化池曝气的节能降耗。     

AVS系统在A~2/O工艺稳定运行及节能优化中的应用

北京清河污水处理厂采用优化曝气流量控制系统(AVS)对二期工程原有的曝气系统进行改造,包括生物反应池好氧段溶解氧分区与设备布局改造、曝气管路系统改造和鼓风机控制改造,实现了曝气环节的大闭环控制,于2010年1月底完成。截至目前,该工程已稳定运行超过一年半时间,实现了对于好氧段溶解氧的精细控制(好氧段的溶解氧浓度维持在设定值的±0.5 mg/L以内)。微生物生化环境的稳定帮助技术人员实现了更为精细的调控,提高了出水水质;同时处理单位污水鼓风机的耗电量却显著降低,创造了明显的经济效益。     

前置反硝化曝气生物滤池中试启动研究

某污水处理厂采用曝气生物滤池(BAF)工艺,出水水质仅能达到国家二级排放标准,为使其达到国家一级A排放标准,拟采用前置反硝化BAF工艺进行升级改造,据此进行了中试启动研究。中试以污水厂实际进水为原水,处理规模为2 m3/d,采用自然挂膜方式,反硝化段和硝化段的体积比为1∶2,回流比为100%,各滤池的HRT均为0.67 h,CN池和N池的曝气量分别为0.82、1.0 m3/h。经过16 d的运行,出水COD、NH3-N和TN浓度分别稳定在50、5和15 mg/L以下,表明中试装置启动成功。     

EGSB/水解/三级AO/臭氧接触池/BAF处理皮革废水

某皮革废水处理站采用EGSB/水解酸化池/三级AO/臭氧接触池/曝气生物滤池(BAF)组合工艺,在废水处理量为4 860 m~3/d,进水COD、BOD5、氨氮、SS、色度、动植物油浓度分别为2 830 mg/L、940 mg/L、35 mg/L、1 460 mg/L、270倍、670 mg/L时,相应指标的总去除率均达到了90%以上,系统出水所有指标远低于《山东省南水北调沿线水污染物综合排放标准》(DB 37/599—2006)一般保护区的标准。该工程直接运行费用为2.343元/m~3。     

纯氧曝气用于污泥高温好氧消化的研究

采用纯氧曝气高温好氧消化技术(TAD)处理污水厂污泥,并与传统空气曝气进行了对比,系统考察了纯氧曝气高温好氧消化反应器的运行性能.研究发现,通过合理调节纯氧曝气量来控制反应器内的溶解氧浓度,可以实现污泥的高温好氧消化,7 d后对VSS的去除率可达40%以上,达到了我国城镇污水处理厂污泥的排放标准.纯氧曝气用于污泥高温好氧消化的氧气利用效率明显高于空气(<25%),最高可达80%.在达到同等污泥稳定化效率的情况下,纯氧曝气量远小于空气曝气量,由于尾气排放造成的能量损失较少,有利于反应器的保温.纯氧曝气速率过高会导致反应器内溶解氧的积累,而在高温条件下过高的溶解氧浓度(>15 mg/L)会对微生物产生一定的毒害作用.