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对ACS部署前后该污水厂生物处理单元的性能进行对比,发现应用ACS后,工艺的总曝气量消耗减少了3%,其中Z2、Z3和Z6的曝气量消耗减少了14%;出水中的氨略有提升,但仍低于排放限值;Z2和Z3中的DO分别减少了33%和11%,而Z4、Z5和Z6中的DO与设定值(1 mg/L)接近,分别为3、2.5、2 mg/L;内回流流量减少了5%;出水中硝酸盐的浓度降低了15%,磷含量降低了9%,而浊度提高了9%。
3 溶气气浮实时药剂投加优化控制系统
溶气气浮(DAF,dissolved air floatation)工艺常用来去除食品加工废水中的悬浮性固体、油脂及难溶性COD。首先在废水中投加氯化铁等金属盐,在水中形成小颗粒,然后调节pH并投加聚合物,使得小颗粒物质絮凝形成絮状体,最后通过DAF将其去除。在实际应用中,化学药剂投加以及生成污泥处置产生的费用占了很大一部分工艺运行成本。平衡池中的COD在生产加工阶段不断上升,在清洗阶段又持续下降,化学药剂的设计投加量一般就根据每个生产日的峰值COD负荷确定,以确保出水稳定达标;然而由于进水COD存在实时波动,该投加方法并不利于达到节能降耗的目标。另外,过量的金属盐投加会使得工艺产生的污泥量增大,污泥中无机物的含量增大,进一步提高运行成本。因此,Long等通过一套i-DOSE药剂在线投加系统来实时控制化学试剂(氯化铁和NaOH)的投加量,使得混凝、絮凝及pH调节的药剂成本大大降低,并通过计算DAF产生的污泥量,降低曝气系统的能耗。
通过实时监测进水的COD负荷,不仅可以优化每个生产日不同阶段的药剂投加量,还可以计算出DAF系统的气固比(A/S,air to solids ratio),以确定所需的曝气量或气压。通过特制的TOC分析仪测定废水的TOC值,然后根据经过实验分析得出的不同产品处理废水的TOC/COD比值,确定相应的COD值,实现COD负荷的实时监测;然后通过正反馈控制系统,即可根据COD负荷实时优化絮凝剂、pH调节剂及聚合物的投加量。图5和图6分别为i-DOSE系统的组织构架以及DAF处理系统的现场图。
图7为i-DOSE系统应用前后药剂(氯化铁和NaOH)的投加量变化情况。由图可知,在i-DOSE系统的控制下,氯化铁和NaOH的投加量在生产启动阶段逐渐增大,在清洗阶段又逐渐减小;药剂投加量随进水COD负荷实时变化情况下,投加总量显著低于投加量固定的情况。与此同时,实时优化投加药剂的出水平均COD水平与固定量投加药剂相当。
对于50 m3/h的DAF处理系统,应用i-DOSE系统之后,氯化铁的消耗量减少了20%,NaOH的消耗量减少了41%,药剂消耗总量减少了25%;日常检查和调整投入的时间减少了50%;产生的污泥量减少了3%;年投入成本节省了约3万欧元。此外,根据实时测得的COD负荷可调整DAF系统的的气固比,从而可以减少系统22%~27%的能耗。
4 结语
以优化污水厂运行效率、降低生产能耗、提升管理水平为目的的自动化控制手段,经实践证明效果显著。在以下核心环节开发并应用自动化控制技术,前景巨大:
(1)以TSS为实时监测对象,计算并实时校正剩余污泥量,控制污泥膨胀,提升出水水质,节约能耗和药剂用量。
(2)以生化系统的主要运行参数为实时监测对象,引入过程控制算法,实时反馈与调整工艺参数,有效减少曝气量,提升出水水质。
(3)在气浮工艺中,以进水COD为实时监测对象,动态调整,有效降低药剂投加量,减少污泥产量。
推荐参考
曹徐齐,阮辰旼.污水处理厂运行维护与管理控制模式:自动化控制[J].净水技术,2018,37(4).
Cao Xuqi, Ruan Chenmin. Operation, maintenance, control and management of wastewater treatment plant: Automation[J]. Water Purifiction Technology, 2018, 37(4).
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5月9日,吉林省永吉县绿源污水处理有限公司剩余污泥安全无害化处置项目竞争性磋商公告发布,项目预算金额为污泥处置费330.00元/吨(含税、含运费),合同履行期限为3年。永吉县绿源污水处理有限公司剩余污泥安全无害化处置项目竞争性磋商公告项目编号:JLYX-CG2022001项目概况永吉县绿源污水处理有限公
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近年来,全球变暖问题凸显,极端气候问题威胁着人类的生存安全《巴黎协定》的签订,象征着人类生活全面向“碳中和”转变的开始。污水处理厂作为能量消耗大户,欲实现“碳中和”运行之道,有效方法之一即是强化剩余污泥的厌氧消化过程,提高从剩余污泥中有机物(COD)向能量(CH4)转化的效率,从而回收更多的能量,以抵消污水处理中的高额能耗。而已有研究确定,铁可在厌氧消化的过程中促进甲烷的产生,且已有工程应用案例,但其背后的机理并不明确。
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