城市污水处理厂化学除磷工艺优化运行与控制系统研究

【摘要】：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。 【关键词】：城市污水处理厂 化学除磷 在线控制系统 A~2/O工艺
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 概述9-23
• 1.1 研究背景与意义9-10
• 1.2 化学除磷的原理10-12
• 1.3 化学除磷工艺与运行12-17
• 1.3.1 化学除磷工艺12-14
• 1.3.2 化学除磷工艺的药剂选择14-15
• 1.3.3 化学除磷工艺的投加系数15-16
• 1.3.4 化学除磷工艺的pH 影响16-17
• 1.4 化学除磷的过程控制17-20
• 1.4.1 国内外污水处理厂化学除磷的自动控制17-18
• 1.4.2 A~2/O 工艺除磷过程的控制18-20
• 1.5 研究目的与内容20-23
• 1.5.1 研究目的20
• 1.5.2 研究内容20-21
• 1.5.3 技术路线21-23
• 第2章 城市污水化学除磷工艺的优化运行研究23-33
• 2.1 研究方法23-26
• 2.1.1 试验装置23-24
• 2.1.2 试验条件24-26
• 2.2 研究结果26-29
• 2.2.1 除磷药剂的效果比较26
• 2.2.2 除磷药剂投加系数的确定26-28
• 2.2.3 除磷药剂的投药点比较28
• 2.2.4 除磷药剂对pH 的影响28-29
• 2.3 分析与讨论29-31
• 2.3.1 化学除磷的过量投加系数确定29-30
• 2.3.2 不同投药点化学除磷效果分析30-31
• 2.3.3 药剂投加对pH 的影响31
• 2.4 本章小结31-33
• 第3章 城市污水化学除磷工艺的在线控制系统研究33-42
• 3.1 研究方法33-35
• 3.1.1 化学除磷过程控制的系统设计33-34
• 3.1.2 化学除磷过程控制的算法设计34-35
• 3.2 研究结果35-40
• 3.2.1 化学除磷过程的控制系统35-36
• 3.3.2 化学除磷过程的控制算法36-38
• 3.2.3 在线控制系统的人机界面38-40
• 3.3 分析与讨论40
• 3.4 本章小结40-42
• 第4章 城市污水化学除磷在线控制系统生产性应用研究42-60
• 4.1 研究方法42-45
• 4.1.1 化学除磷过程在线控制系统的组建42-43
• 4.1.2 化学除磷加药泵的性能测试43
• 4.1.3 化学除磷控制算法的参数调试43-45
• 4.2 研究结果45-56
• 4.2.1 化学除磷过程在线控制系统45
• 4.2.2 化学除磷加药泵的流量曲线45-49
• 4.2.3 各种控制方案的控制效果49-56
• 4.3 分析与讨论56-58
• 4.3.1 控制算法的出水浓度比较56-57
• 4.3.2 控制算法的运行成本比较57-58
• 4.4 本章小结58-60
• 第5章 城市污水化学除磷药剂对生物处理系统影响研究60-74
• 5.1 研究方法60-63
• 5.1.1 除磷药剂投加对污泥活性的影响60-61
• 5.1.2 除磷药剂投加对污泥沉降性能的影响61
• 5.1.3 回流污泥中残留药剂对生物除磷作用的影响61-63
• 5.2 研究结果63-71
• 5.2.1 除磷药剂投加对污泥活性的影响63-67
• 5.2.2 除磷药剂投加对污泥沉降性能的影响67-69
• 5.2.3 回流污泥中残留药剂对生物除磷作用的影响69-71
• 5.3 分析与讨论71-72
• 5.3.1 除磷药剂投加对污泥活性的影响71-72
• 5.3.2 除磷药剂投加对污泥沉降性能的影响72
• 5.3.3 回流污泥中残留药剂对生物除磷作用的影响72
• 5.4 本章小结72-74
• 第6章 结论与建议74-77
• 6.1 主要结论74-76
• 6.2 建议76-77
• 参考文献77-82
• 致谢82-83
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果83

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