城市污水处理系统溶解氧的控制
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污水处理关键参数控制标题:污水处理关键参数控制引言概述:污水处理是保护环境和人类健康的重要工作,而控制污水处理过程中的关键参数是确保处理效果的关键。
本文将从污水处理的角度出发,探讨关键参数的控制方法。
一、pH值控制1.1 确定适当的pH范围:不同的污水处理工艺需要不同的pH值范围,通常在6.5-8.5之间。
1.2 使用调节剂:根据实际情况添加碱性或酸性调节剂,如氢氧化钠或硫酸等,以维持稳定的pH值。
1.3 定期监测和调整:定期对污水处理系统中的pH值进行监测,及时调整调节剂的投加量,确保处于适当范围。
二、溶解氧控制2.1 提高曝气效率:通过增加曝气设备数量或提高曝气强度,增加水中溶解氧的含量。
2.2 控制曝气时间:根据水体中的氧需求量和温度等因素,合理控制曝气时间,确保溶解氧的充分溶解。
2.3 防止过度曝气:过度曝气会造成能源浪费和氧气浪费,因此需要根据实际情况合理控制曝气量。
三、温度控制3.1 确定适宜温度范围:不同的微生物在不同的温度下活性不同,因此需要确定适宜的温度范围。
3.2 控制进水温度:控制进水温度,避免因温度波动导致微生物活性的变化。
3.3 考虑季节因素:根据不同季节的气温变化,及时调整污水处理系统的温度控制参数。
四、氨氮控制4.1 选择合适的氨氮去除工艺:根据水质情况和处理要求,选择适合的氨氮去除工艺,如硝化-脱氮工艺等。
4.2 控制进水氨氮浓度:监测进水氨氮浓度,确保在处理系统可接受的范围内。
4.3 定期清理污泥:定期清理污泥,避免氨氮在污泥中的积累,影响处理效果。
五、余氯控制5.1 确定适宜的余氯浓度:根据不同的处理工艺和水质要求,确定适宜的余氯浓度范围。
5.2 定期监测余氯浓度:定期对处理系统中的余氯浓度进行监测,及时调整氯气投加量。
5.3 避免余氯过量:余氯过量会对水体造成污染,因此需要严格控制余氯浓度,避免过量投加。
结论:通过对污水处理过程中关键参数的控制,可以有效提高处理效果,保护环境和人类健康。
污水处理中溶解氧的关键因素
本文将介绍溶解氧在污水处理中的重要性和如何合理控制溶解氧的含量。
一、溶解氧的定义及理解
溶解氧是指水体中溶解的氧气含量。
在污水处理过程中,溶解氧是一个关键指标,它直接影响到活性污泥中的微生物的生长和代谢。
理论上,当曝气池各点监测到的DO值略大于0(如0.01mg/L)时,可以理解为充氧正好满足活性污泥中微生物对溶解氧的要求。
然而,实际上,为了保守的稳定活性污泥在分解有机物或自身代谢过程中对溶解氧的需求,通常将DO控制在1~3mg/L的范围内。
二、溶解氧对处理效果的影响
高溶解氧会加快微生物的代谢作用。
当曝气池处于高食微比运行状态时,维持相对较高的溶解氧是有利的,可加快废水中有机物的降解速率。
相反,当食微比不足时,应控制相对较低的溶解氧浓度,降低内源代谢的速率,以避免污泥老化及污泥解絮现象的发生,同时也可以降低电耗和节约运行成本。
三、溶解氧的控制方法
在污水处理过程中,需要根据不同的工艺要求和实际情况,对溶解氧进行严格控制。
具体方法包括:调整曝气系统的运行参数如曝气量、曝气时间等来控制溶解氧的浓度;同时要定期检测溶解氧的浓度,以及时调整曝气系统的运行参数。
此外,还可以通过调节进水水质和污泥浓度来控制溶解氧的含量。
四、总结
在污水处理过程中,溶解氧的控制具有举足轻重的作用。
合理控制溶解氧的含量可以提高污水处理效率、降低能耗并保障出水的质量。
因此,在实际操作中,需要充分考虑原水水质、活性污泥浓度、食微比等因素,结合实际情况把握好溶解氧的控制。
曝气池溶解氧(DO)在污水处理中是一个重要运行参数,理论分析,当溶解氧达到0.3mg/L 就不会影响水中微生物的生理功能。
考虑到水质及水量变化波动情况,通常保证入口处为0.5-1mg/L ,出口处为2-3mg/L 。
按溶解氧数值控制风量是目前比较理想的控制方法。
在城市生活污水停留时间内需要氧气(或空气)数量与污水的水质指标有关,如SS(悬浮物)、COD(化学需氧量)、BOD (生物需氧量)、水量及水温等。
根据工艺理论分析,通过经验公式计算可以得到鼓风量的理论值。
在实际运行时,能够根据进水的水质和水量的变化对鼓风量作出调整。
实际工作中,需要通过实验得到污水水质指标。
测定一些指示需很多时间,如测量COD 需要数小时,测量BOD 甚至需要几天时间,这不利于进行实时控制。
实际工程应用中,对于连续流动的曝气池,只要污水在曝气池出口的溶解氧浓度保持在某一设定值,就可以不考虑水质、水量、水温等扰动的变化,从宏观上能较好地满足菌胶团繁殖和有机物分解的需要,从而保持污泥活性,保证污水的连续处理。
为达到可靠的控制,可参数间的关系是:污水中溶解氧含量的偏差与曝气量的增量(或减量)成反比,即当溶解氧值偏小时,向大调节气量;反之亦然。
当我们在实际中,曝气量值的设定是根据工艺理论值为参考的,经溶解氧反馈信号比较后,再根据偏差大小的结果随时对气量的多少进行调节,从而确保了污水的溶解氧值可以维持最初设定值内。
下面是国内污水处理厂设计当中常采用的控制方案。
图1溶解氧控制过程框图如图1所示的串级控制系统,副回路采用PI 控制策略,主回路一般采用PID 控制策略。
这样虽然比简单的单回路系统控制效果好,但是由于溶解氧控制过程是一个极其复杂的化学反应过程,非线性、大滞后。
传统的PID 参数整定方法很难确定合适的PID 参数,并且参数不具备在线调整功能,无法适应工况变化,难以取得良好的控制效果,因此本文主要研究溶解氧浓度PID 控制器参数自整定的方法进行研究。
目录第一部分启动-污泥的驯化和培养 0第二部分运行-运行工艺指标的控制 (1)第三部分运行中异常问题的处理 (3)第四部分停运参考方案 (12)第一部分启动—污泥的驯化和培养一、调试启动基本流程系统启动主要分3个阶段闷曝培养→连续进水驯化→稳定进水试运行具体操作方案如下:1、投加菌种将曝气池注满有机废水(或用清水混合桔水至COD>300mg/L),按曝气池蓄水量的0。
5%~0。
8%向曝气池中投加脱水活性污泥,尽量在2天内投加完毕。
2、培菌步骤当有菌种进入曝气池时,无论菌种是否投加完毕,必须立即开始培菌步骤.(1)闷曝:所有曝气机的搅拌都开启,各转角的曝气机风机开启,剩余风机暂不开.根据自控仪表显示的溶解氧变化调整曝气机风机的开停数量使溶解氧保持在1。
5~2.5mg/L之间。
在污泥量少,供氧有富余时闷曝3~5小时后进入静沉步骤。
(2)静沉:将所有曝气机停止0.5~1小时.需要注意的是开始静沉前,应将溶解氧提高到2。
5~3mg/L之间。
(3)间歇补充废水:按(1)→(2)→(1)的顺序不断反复上述步骤,当监测到的COD 值较最初降低了50%时,向曝气池补充设计处理量50%的有机废水.以前2次进水时间间隔为基准安排进水时间,并且每天将此间隔缩短1半。
(4)完成培菌:经过5—7天的培养,曝气池污泥浓度(MLSS)达到1500mg/L左右时,可以进入驯化步骤。
3、驯化步骤:按设计处理量的30%左右连续进水,溶解氧控制在1.5-3mg/L之间,在系统正常运行前提下每天按现有处理量的10%递增进水,直到达到设计处理量。
4、试运行:控制方法参看运行管理相关章节二、多系统调试步骤:如果为多曝气池的并联系统则应该先在其中1个池子中进行培菌,当污泥浓度达到1000mg/L以上时将一半污泥放至另一个池培养,如此反复直到所有池子都达到设计浓度时培菌完成。
三、溶解氧控制方法说明闷曝期间的溶解氧控制是较为灵活的。
在污泥浓度较低的调试阶段设备的充氧效率非常高,设备全开可以在短短1小时内将曝气池溶解氧从0提高到4mg/L。
污水处理中的臭气控制与优化措施污水处理是保护环境和人类健康的重要过程,然而,在处理过程中产生的臭气问题对于周边居民和操作人员来说,可能会造成严重的不适感和健康问题。
因此,臭气控制是污水处理厂必不可少的一部分。
本文将探讨污水处理中的臭气产生原因以及如何优化控制臭气的措施。
一、臭气产生原因臭气在污水处理过程中主要由以下几个方面产生:1. 污泥处理过程:污泥脱水、脱水剂添加和污泥干化等处理操作会释放出大量的臭气。
此外,污泥的存放和运输过程中也会产生臭气。
2. 氧化沟和曝气槽:氧化沟和曝气槽是在污水处理过程中用于加氧的关键设备。
在氧化沟和曝气槽中,由于有机物的分解和微生物活动,会产生大量的硫化氢、氨气、甲烷等有刺激性气味的物质。
3. 污水收集、输送和处理管道:管道中积累的沉积物和污物会随着时间的推移逐渐腐烂产生臭气,特别是在管道中存在死角和缺氧区域时,臭气更为明显。
二、臭气控制措施为了解决污水处理厂中的臭气问题,可以采取以下优化措施:1. 空气净化系统:安装有效的空气净化系统是降低臭气浓度的一种常见方法。
通过使用各种滤料,如活性炭、化学吸附剂等,可以去除污水中的硫化氢、氨气和其他有害气体。
2. 密闭设施和通风系统:在污水处理过程中,设施和管道可以采用密闭设计,以防止臭气泄漏。
此外,合理设计通风系统,将臭气引导到专门的处理设备中进行处理,能够有效降低臭气扩散。
3. 溶解氧控制:通过控制溶解氧的浓度,可以有效减少氧化沟和曝气槽中臭气的产生。
提高氧气供应,增加微生物的新陈代谢,有助于分解有机物,减少臭气的生成。
4. 污泥处理改进:对于污泥处理过程中产生的臭气问题,可以通过优化脱水设备和脱水剂的使用来减少臭气的释放。
此外,加强污泥干化过程中的通风控制,有效控制臭气的排放。
5. 健康监测和调整:定期进行臭气浓度和有害气体测量,监测臭气排放的情况。
根据监测结果,及时调整控制措施,确保臭气的控制效果。
三、臭气优化措施的重要性臭气控制不仅对于保护周边居民和操作人员的健康至关重要,而且对于污水处理厂的正常运行和环境影响也具有重要意义。
污水处理过程中溶解氧的控制问题汇总溶解氧和污泥浓度有比较密切的关系,高活性污泥浓度对溶解氧的需求明显高于低活性污泥浓度对溶解氧的需求;溶解氧和原水中有机物含量的多少有关,具体表现在原水中的有机物含量越多,微生物为代谢分解这些有机物所需消耗的溶解氧就越多,相反就少了;溶解氧和原水中的一些特殊的成分也有关系,比如水中的洗涤剂的存在,使曝气池液面存在隔绝大气的隔离层,对曝气效果的提升产生影响。
问题1:我运营的污水厂属于综合性工业废水处理厂,目前生化区出现大量泡沫,电导率由原来的3ms/cm上升至8ms/cm,SVI值为200,溶解氧一直上不去,只有0.6mg/l,疑有有毒物质进入。
目前这种状况,我该如何操作是好?回答:1、不知道泡沫颜色是怎样的:如果是粘稠白色,堆高明显的话,需要考虑进水负荷过大导致的(比如说COD进水太高了),所以需要调查下进水有机物含量再作判断。
2、你所说的,溶解氧上不去和疑有有毒物质进入是相反关系,也就是说,如果有有毒物质进入的话,反而溶解氧上得去的。
问题2:在进水量MLSS曝气风量一定的时候,进水BODCOD增加,DO为什么会下降?MLSS通过排泥控制,使其不变。
回答:1、有机物浓度的增加,在去除率不变的情况下,微生物的去除能力提高了,而在处理新增的有机物时,自然要多消耗DO。
2、这里有个概念要说一下,就是同样的MLLSS,但是出于不同阶段的活性污泥,其活性是不一样的,好比10个老人和10个年轻人,干活量有差别,自然,10年轻人吃起饭来要比10个老年人多,也就是DO会多消耗。
问题3:在A/O生化法中,A段进水O段出水的PH值都在6.7左右,进水指标正常,氨氮在几十个,COD 在1000mg/L左右,致使进水负荷只能提到50吨,再提则溶解氧就不够了,溶解氧始终在2左右,是什么原因呀?回答:请确认如下可能:1、回流比过高2、曝气设备问题(比如堵塞曝气头,其他地方漏气,设备故障等)3、气温升高,溶解氧溶解度减低4、污泥浓度控制过高了5、检测溶解氧出现偏差。
污水处理过程控制最佳方案随着人口和工业化的不断增长,污水处理成为一项十分重要的环保工作。
有效的污水处理过程控制是实现水环境保护和可持续发展的关键。
本文将探讨污水处理过程控制的最佳方案,并提出相应的措施与建议。
一、前处理阶段前处理阶段是污水处理过程中的重要环节,其主要任务是将原污水中的固体颗粒、悬浮物和沉淀物去除,以减少对后续处理设备的负担。
在前处理阶段,以下控制方案可采用:1. 筛分除砂:通过设置细筛和粗筛,去除污水中的大颗粒杂质和砂粒,减少对后续处理设备的磨损和阻塞。
2. 沉淀除磷:应用化学沉淀或生物沉淀技术,去除污水中的磷元素,以减少对自然水体的污染。
3. 调节pH值:通过添加酸碱调节剂,控制污水的pH值,以保证后续处理工艺的正常运行。
二、生物处理阶段生物处理是目前主要采用的污水处理方法,通过活性污泥对有机物进行降解和去除。
在生物处理阶段,以下控制方案可采用:1. 溶解氧控制:控制曝气设备的风量和氧气供给,以维持生物反应器中充足的溶解氧,促进污水中有机物的降解。
2. 混合液悬浮固体浓度控制:通过控制混合液的悬浮固体浓度,可保持生物反应器内菌种的适宜生长环境,提高有机物的去除效率。
3. 进水负荷平衡:根据进水水质和水量的变化,及时调整投加有机物的量,保持生物反应器内的菌种活性稳定。
三、深度处理阶段深度处理是为了进一步去除生物处理阶段未能彻底去除的有机物、氮和磷等。
在深度处理阶段,以下控制方案可采用:1. 生物脱氮:通过控制曝气设备的风量和氧气供给,创造好氧、厌氧的环境条件,促进硝化和反硝化反应,实现有机氮的去除。
2. 化学除磷:采用化学沉淀的方法,投加草酸铝等化学药剂,与污水中的磷形成不溶性沉淀物,达到去除磷的目的。
3. 吸附材料处理:添加活性炭、生物炭等吸附材料,吸附污水中的有机物和重金属离子,提高水质的净化效果。
四、系统监控与优化为了确保污水处理过程的稳定和高效运行,需要进行系统监控与优化,以下措施可采用:1. 自动化控制系统:引入自动化控制系统,实时监测和控制处理设备的运行参数,提高处理效率和能耗利用率。
二十个污水处理关键参数控制指标污水处理是一项关键的环境保护工作,涉及到多个重要的参数和指标控制。
本文将介绍二十个污水处理关键参数控制指标。
1.水量:污水处理的首要指标之一是处理过程中处理水的流量。
控制处理水的水量可以确保处理设备的有效运行和废水负荷的合理分配。
2.水质:水质是指废水中溶解性污染物含量的衡量标准。
水质指标包括水中的悬浮固体、化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、氨氮、总氮、总磷等。
3.pH值:pH值是衡量污水酸碱程度的指标。
污水处理过程中,pH值的控制对于细菌活性和化学反应至关重要。
4.温度:污水处理的温度控制对于微生物的活性和在处理过程中的化学反应速率有重要影响。
5.溶解氧:溶解氧是指水中溶解的氧气量,对于微生物的生长和污水中有机污染物的降解起到关键作用。
6.混合方式:污水处理过程中的混合方式对于废水中污染物的均匀分布和混合有重要影响。
7.曝气量:曝气量是污水处理中对废水曝气操作的控制指标。
通过适量的曝气,可以提高废水的溶解氧,促进微生物的生长和活性污泥的降解能力。
8.氧化还原电位:氧化还原电位是指污水中氧化还原反应的倾向性,对于废水处理过程中的化学反应至关重要。
9.曝气时间:曝气时间指的是微生物在曝气池内的停留时间,用于确定废水中的有机物质降解速率。
10.MRT(平均驻留时间):平均驻留时间是指废水在污水处理设施中的平均停留时间。
控制MRT可以保证废水中的污染物得到充分的处理。
11.SVI(污泥体积指数):SVI是衡量污泥的泥水分离性能的指标,对于污泥脱水和固液分离具有重要意义。
12.污泥浓度:污泥浓度是指污水处理系统中污泥的含固率。
控制污泥浓度有助于提高处理系统的处理能力和效率。
13.污泥负荷:污泥负荷是指处理系统中污泥产生的量。
合理控制污泥负荷可以避免过量产生污泥而降低处理效率。
14.反洗时机:反洗时机是指对于生物滤池或活性污泥法等处理设施的反洗操作,合理的反洗时机可以确保滤池或污泥系统的正常运行。
污水处理系统溶解氧的BP^PID控制算法DOIDO:I 10.11907/rjdk.1725800 引言随着现代工业的发展和城镇化进程的加快,水污染问题越来越严重。
对污水进行有效处理,可以提高居民的生活质量,改善人们的生活条件[1] 。
污水处理是一个复杂系统,其处理过程受到很多因素的影响[2] 。
其中,对曝气池中溶解氧的含量精准控制是污水处理系统的重要环节,当溶解氧含量过高或过低时,都会对污水处理效率造成相应影响。
传统的PID 由于鲁棒性好、控制算法简单、易于实现等优点,被广泛运用于污水处理系统溶解氧含量的控制中,比直接作用式调节器的控制效果好。
然而传统PID 控制也存在一些不足,其中最重要的是PID参数的设置问题,因为一旦PID的参数得到确定,则整个控制过程都是固定的[3] 。
而在实际污水处理系统中,系统状态会时常发生改变,PID参数的固定不变会导致系统处于不稳定状态。
针对传统PID 控制的这一不足,提出了将BP神经网络与传统PID 相结合的方法,实现了PID 控制器控制参数的自整定[4-5] 。
仿真实验表明,此法提高了系统的动态性能和稳态精度,能够较好地满足系统需求。
1 溶解氧浓度模型建立有效的水处理取决于对瀑气池中溶解氧含量的适当处理。
溶解氧含量受两个因素影响:①提供给曝气池的空气速率;②污水中溶解氧的消耗速率。
污水处理过程中溶解氧含量具有非线性、时变性特点[7] ,其速率变化公式为:溶解氧含量变化率=DO输入速率-DO输出速率+DO 产生率-DO消耗率[8],曝气过程的动态数学模型如下:2 基于BP 神经网络的PID 原理2.1 总体结构设计(1)经典PID 控制器。
PID 控制器是一种线性控制器,根据系统误差,利用比例参数kp,积分参数kI,微分参数kd对系统进行控制[9]。
PID的控制原理如图1所示。
(2)基于BP神经网络的PID控制器。
BP神经网络能根据系统运行状态,通过在线学习调节PID 控制器的控制参数,使其系统性能达到最优[10-11] 。
溶解氧(DO)的控制依据及优化溶解氧的概念可以理解为水中游离氧的含量,用DO表示,单位mg/L。
溶解氧在实际的污水、废水处理操作中具有举足轻重的作用,这一指标的恶化或者波动过大,往往会导致活性污泥系统的稳定性大幅波动,自然对处理效率的影响也非常明显。
1、书面定义及实际操作的理解应该说,理论上来讲,当曝气池各点监测到的DO值略大于0(如0.01mg/L)时,可以理解为充氧正好满足活性污泥中微生物对溶解氧的要求。
但是事实上,我们还是没有简单的将溶解氧控制在大于0的水平,而是应用教科书中的做法,把DO控制在1~3mg/L的范围内。
究其原因还是因为,整个曝气池而言,溶解氧的分布和各曝气池区域内的溶解氧需求是不一样的。
为了保守的稳定活性污泥在分解有机物或自身代谢过程中对溶解氧的需求,才将DO控制在1~3mg/L。
但是,实际操作和书面上固定僵化的DO理论值往往是不同的,不能只是依照书面上理论值,还要充分结合实际情况!从实际情况看,发现在实际运行中,很多情况下将溶解氧控制在1~3mg/L是没有必要的,特别是控制超过3mg/L更是毫无意义,唯一的结果只是导致电能的浪费和出水中含有细小悬浮颗粒。
所以,在根据书面理论同时要结合实际情况合理控制溶解氧。
2、溶解氧的控制依据及优化主要依据:原水水质(有机物、氮、磷)、活性污泥的浓度、污泥沉降比、pH、温度、食微比(F/M)等进行控制。
当然,书面上给的理论值:一般好氧条件下溶解氧浓度为≥2.0mg/L,厌氧条件下溶解氧浓度为≤0.2mg/L,缺氧条件下溶解氧浓度为0.2-0.5mg/L。
具体还是要根据实际情况来把握。
①原水水质:一般原水中有机物含量越多,微生物分解代谢的耗氧量越多,以及硝化反应等对溶解氧的需求,所以控制溶解氧时要注意进水水量的变化和进水中有机物的含量。
②活性污泥浓度:在达到去除污染物、并到达排放浓度的情况下要尽量的降低活性污泥的浓度,这对于降低曝气量、减少电力消耗非常有利。
溶解氧控制系统⽅案溶解氧控制系统⽅案(修改稿)⼀、概述污⽔⽣化处理的耗氧反应是重要的反应阶段,⽬前国内的污⽔⽣化处理的加氧⼯作都是采⽤⼤功率的⿎风机实现的,需要消耗⼤量的电能,在保证⽔质的情况下,如何实现节能控制,降低成本,是⽬前国内外需要认真考虑的问题。
污⽔中的微⽣物对氧的需求量是⼀定的,少了会降低⽔质,多了不仅不能保证⽔质,⽽且还浪费能源,通常以溶解氧的含量来判断某个时候供氧量是否合适。
但是,所需要的溶解氧不应该是⼀个定值,它是随着污⽔的浓度、天⽓、⽓温、时间变化的函数。
就是说污⽔处理过程控制具有显著的⾮线性、⼤滞后、多变量、时变性的特点。
为此,需要研究在不同⼯况条件下,溶解氧设定值的优化。
建⽴污⽔⽣化处理过程的溶解氧变化的模型,并依据该模型对⿎风量进⾏低能耗的优化控制。
建⽴能适应环境变化的基于污⽔⽣化过程。
在国内曝⽓量优化控制⽅⾯进⾏了⼀些研究,常⽤的⽅法主要是基于溶解氧⽬标值的PID 控制。
但是,由于污⽔⽣化处理过程的⾮线性、时滞及溶解氧⽬标值时变性,使PID 控制很难跟踪溶解氧⽬标值。
在PID 控制基础上发展了变增益的PID 控制、模糊PD 控制,这些⽅法仍然不能解决过程不确定性问题。
为此,许多学者采⽤神经⽹络⾃动诊断、模糊专家控制等智能控制⽅法。
但是,对于复杂的污⽔⽣化处理过程,学习样本有限和专家知识不⾜,使这些⽅法的效果不明显。
国外这⽅⾯成功经验也很少。
所以说国内的污⽔处理过程的⾃动化⽔平还有待提⾼,⼤多数只停留在数据采集和简单控制(如提升泵、污泥回流泵、⿎风机的开关控制)的⽔平上。
污⽔处理过程建模和控制⽅⾯的研究属于刚起步,主要⽤模糊神经⽹络控制、递阶神经⽹络、仿⼈智能、⾃适应、专家知识等⽅法来构建可知模型,取得⼀定成功。
但这些⽅法有待深⼊研究和完善。
⼆、⽅案提出我们在总结先前的经验和实际运⽤的基础上,对于污⽔的⼊⽔⽔质、⽣化反应过程、出⽔⽔质波动等各种在线、离线检测数据进⾏科学分析,结合智能检测、诊断与控制技术对⽣物化过程进⾏综合控制与优化,以保证在各种⼲扰条件下出⽔⽔质稳定达标。
sbr工艺溶解氧控制
SBR工艺(序批式生物反应器工艺)是一种常用的污水处理
工艺,可以有效去除有机物和氮、磷等营养物质。
溶解氧(DO)控制在SBR工艺中非常重要,因为DO水平可以影响
微生物的活性和生长,从而影响污水处理效果。
正常运行的SBR工艺中,DO的控制范围通常在2-5mg/L之间。
当DO过低时,微生物可能因缺氧而无法正常工作,导致废水
处理效果下降;当DO过高时,可以导致氧浸泡过剩,从而浪
费能量和氧气。
常见的DO控制方法包括:
1. 溶解氧控制器:通过测量污水中的DO含量,根据设定的范
围自动调整加氧的强度和时间,保持DO在适当范围内。
2. 溶解氧探头:安装在SBR反应器中,实时监测DO含量,
并反馈给控制系统,由控制系统根据反馈信号调整供氧设备。
3. 曝气系统调节:通过调整曝气系统的进气量和曝气板的布置方式,控制DO含量。
可以通过减少或增加曝气量来调节DO
水平。
通过合理的溶解氧控制,可以提高SBR工艺的处理效果,减
少能源和氧气的浪费,实现更加经济高效的废水处理。
污水处理中的溶解氧控制与增加污水处理是一个关乎环境保护和公共卫生的重要过程。
在污水处理中,溶解氧控制和增加是至关重要的一环。
本文将探讨污水处理中的溶解氧控制方法以及如何增加溶解氧的有效手段。
一、溶解氧控制方法1. 曝气法曝气是一种常见的污水处理方法,通过机械设备将空气注入污水中,使其与水中的溶解氧发生反应,从而增加溶解氧的含量。
曝气池是常见的曝气设备,通常通过增加曝气时间和曝气强度来调节溶解氧的含量。
2. 加氧法加氧法是通过添加化学氧化剂或电解法来增加溶解氧的含量。
化学氧化剂如过硫酸钠、高锰酸钾等能够促使溶解氧的生成。
电解法则通过电氧化反应将水分子电解成氧气和氢氧离子,从而增加溶解氧的含量。
3. 提高水体曝气面积通过增加水体的曝气面积,可以提高曝气效果,从而控制和增加溶解氧的含量。
例如,利用气浮法将水体分解成微小气泡,可大幅度提高曝气效果。
二、溶解氧增加的有效手段1. 植物富集氧气植物通过光合作用将二氧化碳转化为氧气,因此在污水处理中,可以通过植物生长来增加溶解氧的含量。
经过初步处理的污水可以引入生态湿地,利用水生植物富集氧气,有效提高水体溶解氧的含量。
2. 气液接触设备气液接触设备是一种常见的增加溶解氧的手段,通过将氧气通过微孔或喷射装置注入水体中,使其与水体充分接触,从而增加溶解氧的含量。
3. 增加底部搅拌设备在污水处理系统的底部安装搅拌设备,可以使底部的陈化物与水体充分混合,提高溶解氧的含量。
搅拌操作可以增加水体的氧化还原反应,从而增加溶解氧的浓度。
总结:污水处理中的溶解氧控制和增加是确保水质处理效果的关键环节。
通过曝气法、加氧法和提高水体曝气面积等方法可以有效地控制和增加溶解氧的含量。
此外,植物富集氧气、气液接触设备以及底部搅拌设备也是增加溶解氧的有效手段。
综上所述,合理选择和结合不同的溶解氧控制和增加方法,可以提高污水处理效果,保护环境和人类健康。
城市污水处理系统溶解氧的控制何世钧1,2,王化祥1,杨立功1,2,张 路2(1.天津大学自动化学院,天津300072;2.河南省自动化工程技术研究中心,河南郑州450008) 摘要: 介绍城市污水处理厂污水处理工艺和控制系统,给出污水处理三级分布式集散控制系统和溶解氧的P 2FUZZY 2PI 控制方案以及控制算法的实现。
关键词: 污水处理;P 2FUZZY 2PI 控制;集散控制系统 中图分类号:TP273 文献标识码:B 文章编号:100023932(2003)(01)200362031 引 言污水是环境污染的主要污染源。
在城市污水中,溶解性有机物质和悬浮固体是两类重要的污染物。
奥贝尔工艺作为一种成熟的污水处理工艺,在世界各地的污水处理中得到广泛应用,主要目的是去除污水中的这两类污染物,使出水满足地表水排放标准(工艺流程见图1)。
但其生物和化学过程建立平衡的时间较长,具有大滞后、非线性、随机性、多变量等特点。
如果仅采用传统的控制方式(如常规PI D 控制等),并不能在线整定参数,随进水水质、水量的变化来控制运行,而使出水水质达不到预期目标。
如果采用简单的模糊控制,对复杂的和模型不清楚的系统能进行简单而有效的控制,但由于不具备积分环节,又很难消除稳态误差,在变量分级不够多的情况下,常在平衡点附近出现小的震荡现象。
针对这种情况,本文采用具有网络结构的三级分布式集散控制系统、P 2FUZZY 2PI 多模分段控制算法解决实际问题。
图1 奥贝尔污水处理工艺流程2 城市污水处理控制系统构成污水处理的基本控制系统由各种物理化学参数在线监测和控制回路构成。
以长葛市污水处理厂为例,总体结构如图2所示。
包括两台工控机IPC 、四套美国GE FAUNC 公司90230T M系列P LC 、若干Versa Max 系列I/O 模块和德国E +H 公司现场仪表。
P LC 按场区进行单元配置,通过G e 2nius LAN 网和所属I/O 模块通信,工控机采用组态王5.1作人机界面,通过E thernet LAN 网以T CP/IP 协议和P LC 进行数据通讯。
控制系统对格栅前后液差、液位,泵房液位、曝气池温度、pH 值、出水流量,氧化沟溶解氧、转碟曝气机状态,二沉池吸泥机状态等参数进行采集、控制、报警、记录等工作。
对重要的控制参数,如氧化沟溶解氧采用P 2FUZZY 2PI 控制。
3 污水处理溶解氧P 2FUZZ Y 2PI 控制在采用奥贝尔工艺的污水处理过程中,对氧化沟的溶解氧浓度的控制是出水水质达标的关键。
奥贝尔氧化沟由三个相对独立的同心椭圆形沟道组成,污水由外沟道进入沟内,然后依次进入中间沟道和内沟道,最后经中心岛流出,至二沉池。
三个环形沟道相对独立,溶解氧分别控制在 收稿日期:2002205229 基金项目:河南省2001年重点科技攻关项目(河南省2000年重点招标工程(H MECT 22000232022)过程控制 化工自动化及仪表,2003,30(1):36~38 C ontrol and Instruments in Chemical Industry 0、1、2mg/l ,其中外沟道容积达50%~60%,处于低溶解氧状态,大部分有机物和氨氮在外沟道氧化和去除。
内沟道体积约为10%~20%,维持较高的溶解氧(2mg/l ),为出水把关。
在各沟道横跨安装有不同数量转碟曝气机,进行供氧兼有较强的推流搅拌作用,转碟曝气机间歇工作和组合的变化,改变污水中的溶解氧的浓度。
本文根据奥贝尔工艺的特点采用P 2FUZZY 2PI 控制的方法通过对溶解氧浓度监测来调整转碟曝气机间歇工作和组合的变化,达到控制溶解氧浓度的目的。
在控制器中输出u 表示转碟曝气机间歇工作和组合的变化的控制量。
图2 控制系统结构 P 2FUZZY 2PI 控制算法综合了比例、模糊和比例积分控制的优点,其控制器结构如图3所示。
图3 P 2FUZZY 2PI 控制器 设:r ———溶解氧设定值(精确量);e 、ec ———溶解氧误差和误差变化率(精确量);u ———控制器输出(精确量);y ———溶解氧实际值(精确量);E 、 E C ———误差和误差变化率的模糊集; U ———输出模糊集;ep ———阈值;ze ———模糊控制中语言变量“零”;t ———时间。
当e ≥ep 时,采用P 控制 u =K p e(1)式中:K p ———比例灵敏度。
当0≤e <ep 时,采用FUZZY 控制当e =ze 时,采用PI 控制 u =K p e +K pT i∫t0e d t (2)式中:T i ———时间常数。
在系统开始运行过程中,一般误差e 较大,采用P 控制,提高系统的响应速度,随着误差的减小,会出现大的超调,用数学模型精确表示较困难,因此,在适当的阈值ep 下,切换到模糊控制,采用的模糊控制器如图4所示。
图4 模糊控制结构 FUZZY 控制是P 2FUZZY 2PI 控制算法的核心。
当0≤e <ep 时,采用FUZZY 控制,系统的溶解氧设定值r 和溶解氧实际值y 之间误差e 发生改变,求得误差变化率ec 。
对e 、ec 、u 分别进行模糊化定义为E 、 E C 、 U ,模糊控制的语言分档按以下方式给出:E :NB (负大)、NM (负中)、NS (负小)、ZE (零)、PS (正小)、PM (正中)、P B (正大)E C :NB (负大)、NS (负小)、ZE (零)、PS (正小)、P B (正大)U :NB (负大)、NM (负中)、NS (负小)、ZE (零)、PS (正小)、PM (正中)、P B (正大)模糊变量的隶属函数选择为三角函数。
根据污水处理过程中溶解氧的变化特点和控制经验,由模糊控制规则得到模糊控制关系,采用表1所示的模糊推理规则表。
表1 模糊控制规则表控制量U 误差ENB NM NS ZE PS P MP B误差变化率 E CNBP B P M P M ZE ZE NS NM NS P B P M P M ZE ZENS NMZE P M P M PS ZE NS NM NM PS P M PS ZE NSNS NM NBP BPSPSZENS NM NBNB 按照模糊推理规则表总结出的语言控制规则进行模糊推理和判决,求得模糊输出 U ,并将其解模糊,求得精确输出u ,对转碟曝气机间歇工作和组合的变化实施控制。
在模糊控制过程中,控制器对参数的变化不敏感,鲁棒性好,但由于没有积分环节,而且对输入量的处理是离散而有限的,存在较大的稳态误差,当e =ze 时,采用PI 控制(式(2))解决。
根据・73・第1期 何世钧等.城市污水处理系统溶解氧的控制 绝对误差及误差的变化趋势来改变积分器的作用,有效地改善了稳态误差。
通过引入P 2FUZZY 2PI 控制的方法,获得一个多模分段的系统动态控制,系统以误差e 的变化来控制各模态的运行时间,改变控制器的输出量,以此控制转碟曝气机间歇工作和组合的变化。
与常规PI D 控制器相比,提高了系统适应抗外部干扰和内部参数变化的鲁棒性,减小了超调,改善了动态特性与简单模糊控制器相比,减小了稳态误差,提高了平衡点的稳定度。
4 P 2FUZZ Y 2PI 控制算法的实现P 2FUZZY 2PI 控制算法应用于奥贝尔氧化工艺污水处理,主要是解决溶解氧控制精度问题,针对奥贝尔氧化工艺中溶解氧的变化规律和特点,建立控制数学模型、模糊关系和模糊控制规则,然后通过模拟实验加以验证、修改,通过三级分布式集散控制系统来实现,得到完整的在线监控系统P 2FUZZY 2PI 控制算法在控制系统的实现分为三部分,P 、PI 控制由美国GE FAUNC 公司的90230T M P LC 通过VersaPro 编程实现,其中,K p 、T i 参数由上位计算机提供,模糊控制算法程序采用组态王5.1中的应用程序命令语言编辑器来实现,在语言编辑器中,根据模糊控制规则表,生成模糊控制规则算法函数,由系统自动启动和关闭。
在具体实现过程中,除了P 2FUZZY 2PI 控制,还设置了手动控制和两个状态变量KG 、ZS ,通过两个状态变量来区分P 控制、FUZZY 控制、PI 控制、手动控制,其逻辑关系见表2。
P 控制、FUZZY 控制、PI 控制之间的转换在自动状态下进行,阈值ep 由用户根据实际情况自行设定,上位监控程序比较阈值ep 和误差e 的关系以及误差e 的大小确定状态控制量KG,KG状态决定使用何种控制算法。
系统模糊控制部分的模拟实验是根据表1的模糊控制规则,在Matlab 软件下仿真完成,经过验证和修改控制规则得到曲面如图5所示。
表2 用状态变量区分控制方式的逻辑关系KGZS P 控制01FUZZZY 控制11PI 控制21手动控制———图5 溶解氧模糊控制关系曲面5 结束语本文采用三级分布式集散控制系统、P 2FUZZY 2PI 多模分段控制算法,实现了对奥贝尔氧化工艺污水处理过程的控制,以本文的研究结果为基础设计的技术方案,在长葛市6×105t 吨污水处理厂具体实施。
应用结果表明,其设计结构合理,安全可靠,控制精度等技术性能指标满足了生产的实际需要。
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