低氮排放污水處理自動控制裝置設(shè)計研究

摘 要：針對現(xiàn)有技術(shù)局限和不足提供了一種減少N2O產(chǎn)生的污水處理自動控制裝置及其操作方法，通過對污水處理過程的自動調(diào)節(jié)，優(yōu)化污水處理過程，在保證污水處理效果的同時大量減少強溫室氣體N2O的產(chǎn)生量。

關(guān)鍵詞：低氮排放；污水處理；自動控制裝置；設(shè)計

近年來，圍繞如何減少生活污水處理過程中N2O的產(chǎn)生這一熱點問題，國內(nèi)外研究者開展了大量的工作。常規(guī)污水反硝化除磷過程N2O產(chǎn)生減量控制裝置及操作方法，使用溶解氧、溫度、pH和ORP探頭在線精確監(jiān)測污水處理過程，通過電腦自控系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)污水處理過程N2O減排，然而，這種裝置需要對反應(yīng)池進(jìn)行密封，并且操作方法在線監(jiān)測項目多，系統(tǒng)控制復(fù)雜，維護(hù)和建設(shè)成本較高，不適用于大型城市污水處理廠[1]?？紤]生活污水的巨大排放量以及N2O嚴(yán)重的溫室效應(yīng)和對臭氧層的破壞作用，研究能夠減少N2O產(chǎn)生的污水處理自動控制裝置及其操作方法具有重要的現(xiàn)實意義[2]。

1 電氣控制方案

1.1 技術(shù)方案

可以減少N2O產(chǎn)生的污水處理自動控制裝置，包括厭氧處理池、缺氧處理池、好氧處理池和污泥沉淀池。厭氧處理池、缺氧處理池和好氧處理池中分別設(shè)有厭氧處理池NO-2檢測探頭、缺氧處理池NO-2檢測探頭和好氧處理池NO-2檢測探頭并且在好氧處理池中設(shè)有溶解氧檢測探頭，厭氧處理池NO-2檢測探頭、缺氧處理池NO-2檢測探頭、好氧處理池NO-2檢測探頭、溶解氧檢測探頭、輔助氣泵、內(nèi)循環(huán)回流泵和外循環(huán)回流泵分別通過導(dǎo)線與PLC電腦控制系統(tǒng)相連接。

1.2 參數(shù)設(shè)置

（1）待處理污水通過厭氧處理池上部的進(jìn)水口進(jìn)入?yún)捬跆幚沓?，污水在厭氧處理池中的停留時間為1-1.5h，厭氧處理池中泥水?dāng)嚢杵鞯臄嚢杷俾蕿?50-550r/min，設(shè)置在厭氧處理池中的厭氧處理池NO-2檢測探頭將實時監(jiān)測信號回饋至PLC電腦控制系統(tǒng)，當(dāng)監(jiān)測到的NO-2濃度大于0.5mg/L時，PLC電腦控制系統(tǒng)將自動關(guān)閉外循環(huán)回流泵，以減少外回流污泥帶入?yún)捬跆幚沓刂械腘O-3量，減少反硝化作用底物，從而降低NO-2濃度，降低N2O的產(chǎn)生量，當(dāng)厭氧處理池NO-2監(jiān)測探頭監(jiān)測到的NO-2濃度不大于0.5mg/L時，PLC電腦控制系統(tǒng)將自動開啟外循環(huán)回流泵，恢復(fù)污水處理裝置正常的運行狀態(tài)；（2）厭氧處理池中處理過的污水通過厭氧處理池出水口溢流進(jìn)入缺氧處理池，污水在缺氧處理池中的停留時間為1.5-2h，缺氧處理池中泥水?dāng)嚢杵鞯臄嚢杷俾蕿?50-550r/min，設(shè)置在缺氧處理池內(nèi)的缺氧處理池NO-2監(jiān)測探頭將實時監(jiān)測信號回饋至PLC電腦控制系統(tǒng)，當(dāng)監(jiān)測到的NO-2濃度大于05mg/L時，PLC電腦控制系統(tǒng)將自動關(guān)閉內(nèi)循環(huán)回流泵，以減少內(nèi)回流污泥帶入缺氧處理池中的NO-3量，減少反硝化作用底物，從而降低NO-2濃度，降低N2O的產(chǎn)生量，當(dāng)缺氧處理池NO-2監(jiān)測探頭監(jiān)測到的NO-2濃度不大于0.5mg/L時，PLC電腦控制系統(tǒng)將自動開啟內(nèi)循環(huán)回流泵，污水處理裝置恢復(fù)正常的運行狀態(tài)；（3）缺氧處理池中處理過的污水通過缺氧處理池出水口溢流進(jìn)入好氧處理池，污水在好氧處理池中的停留時間為6-8h，設(shè)置在好氧處理池內(nèi)的好氧處理池NO-2監(jiān)測探頭將實時監(jiān)測信號回饋至PLC電腦控制系統(tǒng)，當(dāng)監(jiān)測到的NO-2濃度大于05mg/L時，PLC電腦控制系統(tǒng)將自動開啟輔助氣泵，以增加好氧處理池內(nèi)的溶解氧，加強硝化反應(yīng)的進(jìn)行，進(jìn)而降低NO2-濃度，減少N2O的產(chǎn)生量，當(dāng)好氧處理池NO-2監(jiān)測探頭監(jiān)測到好氧處理池內(nèi)的NO-2濃度不大于0.5mg/L時，并且溶解氧濃度大于3mg/L時，PLC電腦控制系統(tǒng)將自動關(guān)閉輔助氣泵，污水處理裝置恢復(fù)正常的運行狀態(tài)；（4）好氧處理池中處理過的污水通過好氧處理池出水口溢流進(jìn)入污泥沉淀池，污水在污泥沉淀池中的停留時間為1-2h，污泥沉淀池中泥水?dāng)嚢杵鞯臄嚢柁D(zhuǎn)速為25-35r/min，污泥沉淀池中沉淀后的污水通過污泥沉淀池溢流堰溢流后經(jīng)污泥沉淀池出水口排出，經(jīng)污泥沉淀池后產(chǎn)生的污泥，部分通過外循環(huán)回流泵回流進(jìn)入?yún)捬跆幚沓刂?，以保持裝置中的整體污泥濃度，部分通過污泥沉淀池排泥口排出，排出量根據(jù)裝置污泥濃度進(jìn)行調(diào)整。

2 案例介紹

以某小區(qū)排放的實際生活廢水處理過程為例，采用的減少N2O產(chǎn)生的污水處理自動控制策略，所選擇的污水處理裝置厭氧處理池的有效容積6m3，缺氧處理池的有效容積12m3，好氧處理池的有效容積36m3，污泥沉淀池的有效容積10m3，污水進(jìn)水水質(zhì)為：COD濃度320-450mg/L，NH+4濃度40-50mg/L，TN濃度47-52mg/L，污水處理量為75t/d，反應(yīng)器接種污泥采用污水廠好氧處理池新鮮活性污泥，反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度維持在2800-3200mg/L，好氧處理池曝氣量氣水比3：1，溶解氧濃度維持在2mg/L，污泥齡維持在16d。

減少N2O產(chǎn)生的污水處理自動控制裝置及其操作方法應(yīng)用后，污水處理效果為：COD去除率平均93%，NH+4去除率平均95%，TN去除率平均79%，主要污染物的處理效果沒有下降，仍然保持了高處理效率，N2O產(chǎn)生量為4.5-6.2g/d，下降了約91%，保持污水處理裝置高處理效率的同時，實現(xiàn)了N2O產(chǎn)生量的大幅下降。

3 小結(jié)

（1）通過PLC電腦控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)反應(yīng)器運行的在線調(diào)控，無需人工操作，不用額外增加進(jìn)行N2O減排的人工操作費用；（2）監(jiān)控目標(biāo)因素少，設(shè)備構(gòu)造和控制原理簡單，成本較低，維護(hù)方便；（3）保持污水處理裝置污染物高去除效率的同時，實現(xiàn)N2O有效產(chǎn)生量大幅下降；（4）可廣泛應(yīng)用于各種實際廢水處理過程，根據(jù)現(xiàn)有污水廠的實際情況進(jìn)行設(shè)備改造安裝，簡單易行，操作性強。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄒娜.基于組態(tài)軟件和PLC在污水處理廠自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用[D].華南理工大學(xué)，2015.

[2]高峰，何昌軍，楊順生.自動控制系統(tǒng)在污水處理中的應(yīng)用[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2008，（02）：89-91.

作者簡介：高勝利（1982-），男，漢族，專科，中級工程師，目前從事自動化設(shè)備控制方面的工作。