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摘 要:在城市污水处理中,AAO工艺的应用十分普遍,其原理主要是利用脱氮除磷工艺,减少污水中的污染物质,达到排放标准以及再回收利用的标准,与传统工艺相比这种工艺降低了传统污水处理工艺的能耗,减少了污水处理的资金投入,具有良好的效益。但是近年来随着工业化进程与城镇化进程的加快,污水处理量不断增加,AAO污水厂处理工艺的能耗问题也成为控制的关键,为此,本文基于AAO工艺的原理以及污水处理工艺流程深入探究了其节能降耗控制技术,以便我国能够在污水处理上将能耗控制到最低,保障社会效益的充分实现。
关键词:城市污水处理;AAO工艺;节能降耗;控制技术
中图分类号:X703 文献标识码:A 文章编号:1004-7344(2018)29-0358-02
近年来,随着人口的增加与社会的进步,工业化与城镇化的进程不断加快,每年的城市污水处理量也在不断提升,为了减少对环境的影响,我国也在不断提升污水处理水平,以便满足大处理量的需要。但是随着经济发展对环境影响程度的加深,水体富营养化情况不断加重,更经济、更高效的对污水进行处理逐渐成为社会发展的迫切需求,而从目前广泛应用的AAO处理工艺来看,其稳定性很难控制,为了保持其能够及时感知水体的动态变化,工艺系统建造成本过高,而且这种情况下系统很难在满负荷条件下运行,从而也导致了其能耗的升高。为此,必须对AAO工艺的节能降耗控制技术给予高度重视,降低其能耗与成本,创造更丰富的经济效益。
1 AAO工艺在运行中存在的不足
目前,在城市污水处理中应用AAO工艺,主要目的是为了实现脱氮除磷,也就是保障在能够处理掉COD与SS基础上实现脱氮除磷,但如果受客观条件的影响,脱氮与除鳞效果无法同时保障时,要先选择脱氮,其次再完成除鳞,由于脱氮无法利用化学方法进行,但除鳞效果不理想,可以通过化学方法进行处理[1]。但处理过程中,碳源充足的情况下,通常会通过加药的方式进行除鳞,但是由于现阶段国内污水处理厂在进行污水处理过程中主要面对的是水负荷变化较大的情况,当最高瞬与最低瞬进水量相差2~4倍时,工艺处理负荷会达到峰值。
面对这样的问题,通常会利用安全设计系数进行工艺流程控制,这种设置可以满足国内污水处理的需要,但是不能忽视的是,在污水处理过程中,即使在高负荷状态下,反应器的运行也需要满足溶解氧条件的要求,需要适量的能耗,如果不能满足要求,则会出现反应器内分布不均匀,影响正常回流,使厌氧状态与缺氧状态达不到标准,无法满足反应条件,影响最终的脱氮除磷效果。
2 AAO工艺能耗控制原理分析
在AAO工艺运行时,其脱氮除磷效果与泥龄SRT、外回流比R、污水温度、DO、pH、内回流比r等参数值相关,其中耗能主要是由处理的回流与好氧段曝气能耗决定,其中为了提升处理效果,需要对处理过程中水量与水质等动态变化参数进行综合考量,所以,整个工艺过程中需要考虑的要素诸多,从工艺到系统性能必须保障精准性,才能提高工艺流程的整体运行效率与精准性,保障反应池内生态环境能够实现最佳状态,准确的进行曝气与回流,达到节能降耗的目的[2]。
在AAO工艺的众多参数值中,排泥量、内外回流比、曝气量、分配方式属于可控制变量。排泥量主要是通过调整活性污泥系统的污泥龄进行控制,还可以在反应区内控制污泥浓度,使其频率降低,但是对排泥量的控制主要是由处理厂污泥处理能力决定,所以在前馈控制上做出有效的措施。而在回流与曝气之间可以以小时为单位对其进水负荷情况与变化速度进行分析,由于其决定着动态污水处理效果与活性污泥系统的运行效率,所以控制过程中即使设置了限定值,也要随着水负荷的变化进行动态调整[3]。
此外,要想有效的降低污水處理能耗,在AAO工艺中必须控制好外回流量、内回流比、溶解氧设定值三项参数,这三项参数的有效控制可以及时了解到水负荷情况,并做出合理的调整。但是考虑到在实际处理过程中对氨氮浓度的测试较为简便,所以,同一污水处理厂的氨氮浓度在总氮中所占比重相对稳定,可以利用其负荷表示总氮负荷。为此,在前馈控制阶段,监测总氮负荷、进水COD负荷、氨氮浓度比等几项自变量,根据监测数值的变化进行AAO工艺参数调节,有效的进行能耗控制[4]。
3 AAO工艺节能降耗的具体控制策略
以某处理厂AAO工艺处理过程中水质水量情况为例,可以找到在最有利条件下控制AAO工艺能耗的有利条件。在AAO工艺进水符合动态变化下,其外回流从高中低三个程度对其进水总负荷进行控制,数值为:12750(85%)、11250(75%)、9750(65%);内回流量从中低两个程度对其COD/氨氮进行控制,内回流比为200%与150%;好氧前端DO从高中低三个程度对其进水总负荷进行控制,数值为:中与高1mg/L、低0mg/L;好氧中段DO从高中低三个程度对其氨氮负荷进行控制,数值分别为:高3mg/L,中与低2mg/L。而在进水负荷界别判断时,LCOD处于高度级别时要在0.24kgCOD/(kgMLSS×d)以上,中度级别时要在0.168kgCOD/(kgMLSS×d)~0.24kgCOD/(kgMLSS×d)范围内,在低度级别时要控制在0.168kgCOD以下;C/N处于高度级别时要在8以上,在中度级别时要处于5.4~8范围内,在低度级别时要低于5.4;氨氮负荷在高度级别时要大于0.036kgN/(kgMLSS×d),处于中度级别时要处于0.023kgN/(kgMLSS×d)~0.036kgN/(kgMLSS×d)范围内,处于低度级别时要低于0.023kgN/(kgMLSS×d)。从这些数据可以看出,确定进水COD负荷、氨氮负荷、C/N值,根据这些数值可以将回流比与各个氧段的溶解氧值设定在最佳状态下,从而能够在处理过程中始终保持设定值的稳定,这样工艺也能够处于稳定状态运行,从而减少对系统运行效率的影响,降低能耗[5]。 利用这种方法进行AAO工艺节能降耗控制,主要是基于水负荷前馈—反馈控制原理,在上述的策略中可以看出,先通过可控变量值参数的确定,再对设定值进行调整,能够在保障水量不受影响的情况下,实现工艺的节能降耗,并对AAO工艺运行进行控制,达到工艺要求,而且运行过程中稳定程度高,运行效率也更高,能够在单位时间内提升污水处理量,并保障达到排放标准,因此,这种方法可以广泛的应用在城市污水处理中,利用这种方式有效的降低AAO工艺的动力消耗,实现节能降耗[6]。但需要注意的是,在应用这种控制技术过程中,必须保障基础参数值的测试准确,否则将会对后续一系列控制效果产生影响,不仅不会起到节能降耗的作用,还可能影响正常的污水处理。
4 结束语
综上所述,为了进一步满足社会发展的需要,提升城市污水处理效率与社会效益,减少资金投入,文章通过水负荷前馈与反馈控制的策略进行综合性控制,考虑到控制效果、能耗等多项内容,从而在不影响污水处理效果前提下,减少污水处理的动力消耗,从而实现节能降耗的目标。希望可以广泛为污水处理厂提升污水处理效率提供参考,并在污水处理过程中不断总结经验,细化对污水处理节能降耗的控制。
参考文献
[1]黄 彪.浅析城市污水处理AAO工艺节能降耗控制技术[J].建筑工程技术与设计,2017,31(7):389.
[2]谢震宇.城市污水处理AAO工艺节能降耗控制技术分析[J].神州,2017,29(35):189.
[3]李茂侨,陈志强,温沁雪.硝态氮及碳源浓度对A-AAO工艺厌氧释磷影响的研究[J].环境科学与管理,2018,33(2):107~111.
[4]刘海燕.关于AAO工艺在处理污水节能降耗的控制研究[J].城市建设理论研究(电子版),2015,24(9):576.
[5]徐 涛.AAO污水处理工艺中自动控制系统设计[J].城市建设理论研究(电子版),2012,21(15):121~122.
[6]苏文强.探讨AAO工艺在处理城市污水节能降耗的控制技术[J].世界华商经济年鉴·城乡建设,2012,24(12):156.
收稿日期:2018-9-8
作者簡介:尹建均(1985-),男,汉族,四川成都人,助理工程师,从事污水处理厂工艺管理及水质化验管理工作。
关键词:城市污水处理;AAO工艺;节能降耗;控制技术
中图分类号:X703 文献标识码:A 文章编号:1004-7344(2018)29-0358-02
近年来,随着人口的增加与社会的进步,工业化与城镇化的进程不断加快,每年的城市污水处理量也在不断提升,为了减少对环境的影响,我国也在不断提升污水处理水平,以便满足大处理量的需要。但是随着经济发展对环境影响程度的加深,水体富营养化情况不断加重,更经济、更高效的对污水进行处理逐渐成为社会发展的迫切需求,而从目前广泛应用的AAO处理工艺来看,其稳定性很难控制,为了保持其能够及时感知水体的动态变化,工艺系统建造成本过高,而且这种情况下系统很难在满负荷条件下运行,从而也导致了其能耗的升高。为此,必须对AAO工艺的节能降耗控制技术给予高度重视,降低其能耗与成本,创造更丰富的经济效益。
1 AAO工艺在运行中存在的不足
目前,在城市污水处理中应用AAO工艺,主要目的是为了实现脱氮除磷,也就是保障在能够处理掉COD与SS基础上实现脱氮除磷,但如果受客观条件的影响,脱氮与除鳞效果无法同时保障时,要先选择脱氮,其次再完成除鳞,由于脱氮无法利用化学方法进行,但除鳞效果不理想,可以通过化学方法进行处理[1]。但处理过程中,碳源充足的情况下,通常会通过加药的方式进行除鳞,但是由于现阶段国内污水处理厂在进行污水处理过程中主要面对的是水负荷变化较大的情况,当最高瞬与最低瞬进水量相差2~4倍时,工艺处理负荷会达到峰值。
面对这样的问题,通常会利用安全设计系数进行工艺流程控制,这种设置可以满足国内污水处理的需要,但是不能忽视的是,在污水处理过程中,即使在高负荷状态下,反应器的运行也需要满足溶解氧条件的要求,需要适量的能耗,如果不能满足要求,则会出现反应器内分布不均匀,影响正常回流,使厌氧状态与缺氧状态达不到标准,无法满足反应条件,影响最终的脱氮除磷效果。
2 AAO工艺能耗控制原理分析
在AAO工艺运行时,其脱氮除磷效果与泥龄SRT、外回流比R、污水温度、DO、pH、内回流比r等参数值相关,其中耗能主要是由处理的回流与好氧段曝气能耗决定,其中为了提升处理效果,需要对处理过程中水量与水质等动态变化参数进行综合考量,所以,整个工艺过程中需要考虑的要素诸多,从工艺到系统性能必须保障精准性,才能提高工艺流程的整体运行效率与精准性,保障反应池内生态环境能够实现最佳状态,准确的进行曝气与回流,达到节能降耗的目的[2]。
在AAO工艺的众多参数值中,排泥量、内外回流比、曝气量、分配方式属于可控制变量。排泥量主要是通过调整活性污泥系统的污泥龄进行控制,还可以在反应区内控制污泥浓度,使其频率降低,但是对排泥量的控制主要是由处理厂污泥处理能力决定,所以在前馈控制上做出有效的措施。而在回流与曝气之间可以以小时为单位对其进水负荷情况与变化速度进行分析,由于其决定着动态污水处理效果与活性污泥系统的运行效率,所以控制过程中即使设置了限定值,也要随着水负荷的变化进行动态调整[3]。
此外,要想有效的降低污水處理能耗,在AAO工艺中必须控制好外回流量、内回流比、溶解氧设定值三项参数,这三项参数的有效控制可以及时了解到水负荷情况,并做出合理的调整。但是考虑到在实际处理过程中对氨氮浓度的测试较为简便,所以,同一污水处理厂的氨氮浓度在总氮中所占比重相对稳定,可以利用其负荷表示总氮负荷。为此,在前馈控制阶段,监测总氮负荷、进水COD负荷、氨氮浓度比等几项自变量,根据监测数值的变化进行AAO工艺参数调节,有效的进行能耗控制[4]。
3 AAO工艺节能降耗的具体控制策略
以某处理厂AAO工艺处理过程中水质水量情况为例,可以找到在最有利条件下控制AAO工艺能耗的有利条件。在AAO工艺进水符合动态变化下,其外回流从高中低三个程度对其进水总负荷进行控制,数值为:12750(85%)、11250(75%)、9750(65%);内回流量从中低两个程度对其COD/氨氮进行控制,内回流比为200%与150%;好氧前端DO从高中低三个程度对其进水总负荷进行控制,数值为:中与高1mg/L、低0mg/L;好氧中段DO从高中低三个程度对其氨氮负荷进行控制,数值分别为:高3mg/L,中与低2mg/L。而在进水负荷界别判断时,LCOD处于高度级别时要在0.24kgCOD/(kgMLSS×d)以上,中度级别时要在0.168kgCOD/(kgMLSS×d)~0.24kgCOD/(kgMLSS×d)范围内,在低度级别时要控制在0.168kgCOD以下;C/N处于高度级别时要在8以上,在中度级别时要处于5.4~8范围内,在低度级别时要低于5.4;氨氮负荷在高度级别时要大于0.036kgN/(kgMLSS×d),处于中度级别时要处于0.023kgN/(kgMLSS×d)~0.036kgN/(kgMLSS×d)范围内,处于低度级别时要低于0.023kgN/(kgMLSS×d)。从这些数据可以看出,确定进水COD负荷、氨氮负荷、C/N值,根据这些数值可以将回流比与各个氧段的溶解氧值设定在最佳状态下,从而能够在处理过程中始终保持设定值的稳定,这样工艺也能够处于稳定状态运行,从而减少对系统运行效率的影响,降低能耗[5]。 利用这种方法进行AAO工艺节能降耗控制,主要是基于水负荷前馈—反馈控制原理,在上述的策略中可以看出,先通过可控变量值参数的确定,再对设定值进行调整,能够在保障水量不受影响的情况下,实现工艺的节能降耗,并对AAO工艺运行进行控制,达到工艺要求,而且运行过程中稳定程度高,运行效率也更高,能够在单位时间内提升污水处理量,并保障达到排放标准,因此,这种方法可以广泛的应用在城市污水处理中,利用这种方式有效的降低AAO工艺的动力消耗,实现节能降耗[6]。但需要注意的是,在应用这种控制技术过程中,必须保障基础参数值的测试准确,否则将会对后续一系列控制效果产生影响,不仅不会起到节能降耗的作用,还可能影响正常的污水处理。
4 结束语
综上所述,为了进一步满足社会发展的需要,提升城市污水处理效率与社会效益,减少资金投入,文章通过水负荷前馈与反馈控制的策略进行综合性控制,考虑到控制效果、能耗等多项内容,从而在不影响污水处理效果前提下,减少污水处理的动力消耗,从而实现节能降耗的目标。希望可以广泛为污水处理厂提升污水处理效率提供参考,并在污水处理过程中不断总结经验,细化对污水处理节能降耗的控制。
参考文献
[1]黄 彪.浅析城市污水处理AAO工艺节能降耗控制技术[J].建筑工程技术与设计,2017,31(7):389.
[2]谢震宇.城市污水处理AAO工艺节能降耗控制技术分析[J].神州,2017,29(35):189.
[3]李茂侨,陈志强,温沁雪.硝态氮及碳源浓度对A-AAO工艺厌氧释磷影响的研究[J].环境科学与管理,2018,33(2):107~111.
[4]刘海燕.关于AAO工艺在处理污水节能降耗的控制研究[J].城市建设理论研究(电子版),2015,24(9):576.
[5]徐 涛.AAO污水处理工艺中自动控制系统设计[J].城市建设理论研究(电子版),2012,21(15):121~122.
[6]苏文强.探讨AAO工艺在处理城市污水节能降耗的控制技术[J].世界华商经济年鉴·城乡建设,2012,24(12):156.
收稿日期:2018-9-8
作者簡介:尹建均(1985-),男,汉族,四川成都人,助理工程师,从事污水处理厂工艺管理及水质化验管理工作。