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在線(xiàn)水質(zhì)儀表在城市污水廠(chǎng)節能中的應用
作者：
時(shí)間：2013-03-04
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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我國城市污水的排放量每年為356億t，隨著(zhù)城市化的發(fā)展，城市污水的排放量還在不斷增加。2008年底，全國建有城市污水處理廠(chǎng)共1400座，尚有1000座城市污水處理廠(chǎng)在建設中。根據中國環(huán)境保護遠景目標綱要，2010年全國設市城市的污水處理率不低于60%，重點(diǎn)城市的污水處理率不低于70%，要在10年的時(shí)間內達到這一目標將需要建設一大批城市污水處理廠(chǎng)。
目前，我國污水處理廠(chǎng)比較重視出水水質(zhì)的檢測，一般都設有在線(xiàn)分析儀表。進(jìn)水水質(zhì)檢測則依靠實(shí)驗室檢測，檢測次數少。然而，進(jìn)水負荷是不斷變化的，使得設備運行狀態(tài)調整滯后，導致出水水質(zhì)不穩定。為保證出水達到排放標準，一般采取保守“可靠”的方式運行，具有一定的富余量。這種運行方式效率低，浪費大。當出現沖擊負荷時(shí)，這種運行方式就變得不可靠了，出水很難達到排放標準。
ICA技術(shù)概念
國際水質(zhì)協(xié)會(huì )（IAWQ）提出了ICA技術(shù)概念，即儀器化（Instrumentation）、控制化（Control）和自動(dòng)化（Automation）。通過(guò)實(shí)時(shí)監測污水處理過(guò)程中的進(jìn)水負荷和出水水質(zhì)，如溫度、pH、ORP、DO、氨氮、硝氮、磷、污泥界面、污泥濃度、流量等參數，利用廢水生物處理動(dòng)力學(xué)模型，緊密結合前（反）饋、PID、自適應等現代控制理論，實(shí)時(shí)計算工廠(chǎng)最優(yōu)控制的各種設定值，自動(dòng)調節供氧強度、優(yōu)化脫氮除磷、控制藥劑投加、優(yōu)化排泥和污泥脫水過(guò)程，從而對整個(gè)工藝過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化控制。通過(guò)對進(jìn)水負荷的實(shí)時(shí)監測，能夠實(shí)現快速響應，提高處理效率，滿(mǎn)足日益嚴格的污水排放標準，增強系統的穩定性，減輕沖擊負荷對水處理系統的危害，實(shí)現節能降耗，減少運行成本和碳排放。
ICA的技術(shù)核心是檢測儀器、數學(xué)模型和過(guò)程控制系統，所有可靠的優(yōu)化控制策略都是基于有效準確的檢測值。國內外大量運行經(jīng)驗表明，通過(guò)在線(xiàn)水質(zhì)分析儀器的監測，能夠實(shí)現污水處理系統的過(guò)程優(yōu)化控制。在歐洲一些污水處理技術(shù)領(lǐng)先的地區,已經(jīng)投入了大量的研究,并取得了階段性的成果。
Peel Common污水處理廠(chǎng)
英國南部的Peel Common污水處理廠(chǎng)，是英國早期建立的污水處理廠(chǎng)之一，已經(jīng)有了66年的運行歷史，服務(wù)人口25萬(wàn)人，處理水量約6萬(wàn)m3/d，采用4級Bardenpho工藝（在傳統AAO工藝的好氧區末段增加停曝氣缺氧區，加強反硝化），如圖1所示。 
Peel Common污水處理廠(chǎng)實(shí)時(shí)控制系統項目是Hach公司與兩家系統集成公司合作完成。該案例的思路就是基于模型計算來(lái)調節過(guò)去固定的設定值，從而減少曝氣量和加藥量，節能降耗。為滿(mǎn)足優(yōu)化控制的需求，安裝多臺Hach公司溶解氧、硝氮、氨氮、COD和MLSS等在線(xiàn)水質(zhì)分析儀。圖2中紅色框部分就是優(yōu)化的曝氣池。曝氣池有2組，共8個(gè)曝氣廊道，長(cháng)約100m，寬9m，深6m，實(shí)際水深約4.5m。 
系統組成
整個(gè)優(yōu)化系統包括多個(gè)控制策略：
對生化池的1、2組實(shí)行溶解氧開(kāi)環(huán)+閉環(huán)控制策略，裝有全部的Hach公司在線(xiàn)水質(zhì)分析儀器，根據進(jìn)水氨氮濃度，計算四段好氧段的溶解氧設定值，并根據出水氨氮的濃度進(jìn)行檢驗。生化池的7、8組作為對比池，僅安裝在線(xiàn)溶解氧儀、氨氮依然沿用傳統的溶解氧恒定的PID控制策略，好氧4區的溶解氧設定值分別為2、2、1、0.5 mg/L（見(jiàn)圖3）。
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