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我国城市污水处理厂总磷排放标准的日趋严格,使得化学除磷工艺得到广泛的应用。目前国内污水处理厂的化学除磷工艺普遍采用定量或者过量投药的方式,长期运行不仅造成了药剂浪费、还导致了化学污泥产量增加和运行成本增高等问题。因此,本研究通过实验室和生产性试验,对化学除磷工艺的运行与控制策略进行研究,建立了化学除磷工艺的在线自动控制系统,优化了运行策略,并在污水处理厂进行了生产应用性研究。得到以下主要研究结论:(1)化学除磷药剂的物化性质在很大程度上影响到药剂除磷效率的高低,实际运行的过量投加系数β值需要通过试验确定。污水处理厂批次间化学除磷药剂的性能不同,将导致药剂除磷作用的效果偏差较大。本研究中序批式试验确定的聚合铁铝的β值范围在1.0 ~ 5.0之间。(2)研究中建立了化学除磷工艺的自动控制系统,验证了时序控制、流量前馈控制、负荷前馈控制和PID反馈控制四种控制算法的效果。结果表明:传统的过量投药方式不能保证出水稳定达标,而常量投药量分别为0.26 mgFe/L污水和0.40 mgFe/L污水时,可以保证出水磷酸盐浓度达到1.0 mg/L和0.5 mg/L以下。在进水水量和水质波动不大的情况下,时序控制能够较好地控制出水磷酸盐浓度,用药量较省,而在波动幅度较大时,则难以稳定控制出水浓度。前馈控制综合了进水水质水量的波动、生物池内的污泥浓度等因素,可以实现基于前馈的预测投药。PID反馈控制能够保证出水磷酸盐稳定达标,当投药量达到0.27 mgFe/L污水时,出水磷酸盐浓度可稳定在1.0 mg/L以下。综合比较证明,PID反馈控制出水水质稳定达标率最高、用药量最省,是几种控制方案中的最优方案。(3)化学除磷药剂对生物处理系统的影响研究结果表明:严重过量的铝盐投加会抑制亚硝化细菌活性,而对异养菌的抑制作用较小,对硝化细菌的抑制作用不明显。而除磷铁盐药剂则对微生物活性的影响不明显。