DO、pH和ORP在ADATIAT工藝中的應(yīng)用

1、DO、pH和ORP在A/DAT-IAT工藝中的應(yīng)用摘要：本論文介紹當(dāng)前廢水處理廠控制開展的歷程，并提出了D、pH和RP在A/DAT-IAT工藝中的應(yīng)用具有很大的優(yōu)勢(shì)。關(guān)鍵詞：A/DAT-IAT工藝自動(dòng)控制DpHRP20世紀(jì)60年代末，世界各國(guó)主要側(cè)重于開展城市供水，而污水處理廠處于分散式的小型化狀態(tài)。由于當(dāng)初對(duì)廢水處理水質(zhì)要求不高，廢水處理控制主要是人工操作運(yùn)行管理，儀器儀表也比擬簡(jiǎn)單。70年代，隨著工業(yè)化的開展和人民生活程度的進(jìn)步，嚴(yán)重的水質(zhì)污染事件層出不窮，廢水處理分散處理逐漸向集中處理方向開展，其規(guī)模和技術(shù)控制要求越來越高。以美國(guó)為主一些興隆國(guó)家開場(chǎng)實(shí)現(xiàn)污水處理廠自動(dòng)控制。80年代，由于

2、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的開展和應(yīng)用，水處理機(jī)械、儀器儀表和自動(dòng)化控制得到了快速開展。我國(guó)污水廠自動(dòng)控制運(yùn)用比擬晚，直到90年代才從興隆國(guó)家引入自動(dòng)控制系統(tǒng)，成套的自動(dòng)控制設(shè)備根本從興隆國(guó)家進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)自動(dòng)控制設(shè)備在污水廠運(yùn)用較少。目前水處理自動(dòng)化控制趨于成熟，水處理儀器儀表含有各種各樣檢測(cè)、轉(zhuǎn)換、顯示、調(diào)解、執(zhí)行等部件，使得水工業(yè)機(jī)械及儀表控制到達(dá)了轉(zhuǎn)換程序控制、聯(lián)鎖保護(hù)、自動(dòng)沖洗、信息傳輸、遙測(cè)遙控、數(shù)據(jù)處理以及自尋故障診斷，耐用性以及適應(yīng)性能滿足自動(dòng)化控制的需要。以時(shí)間作為過程控制參數(shù)操作污水處理廠的運(yùn)行，由于進(jìn)水量有較大的變化，在進(jìn)水量小時(shí)曝氣過度易于造成能源浪費(fèi)，在進(jìn)水量大時(shí)廢水還沒有處理

3、好就被排放了，出水水質(zhì)無法得到保證。目前大多數(shù)研究人員使用D、RPxidatin-RedutinPtential和pH值這些價(jià)格廉價(jià)、精度高，又便于與計(jì)算機(jī)接口的儀器來實(shí)現(xiàn)廢水生物處理的自動(dòng)控制。李探微54等學(xué)者以D作為廢水處理控制參數(shù)研究了D濃度變化與進(jìn)水濃度、曝氣量、污泥濃度的關(guān)系。試驗(yàn)結(jié)果說明:進(jìn)水濃度高,需氧量大,反響時(shí)間長(zhǎng)；供氣量大,有機(jī)物降解快,反響時(shí)間短;污泥濃度(LSS)高，有機(jī)物降解快,反響時(shí)間短。而以上廢水處理過程的特征都可以由反響器中D的變化來反映，采用D的在線檢測(cè)來作為SBR的廢水處理過程和終點(diǎn)控制參數(shù)是可行的。但是D只適應(yīng)于好氧過程控制，而pH和RP在好氧、缺氧、厭氧

4、條件下都可應(yīng)用。Ju-HyunKi等研究了SBR法處理啤酒廢水，并運(yùn)用了在線檢測(cè)系統(tǒng)，以RP和pH為參數(shù)控制好氧和厭氧階段，根據(jù)RP和pH參數(shù)變化來調(diào)節(jié)外加碳源，進(jìn)步了生物脫氮率，獲得了94%的D去除率和96%的脫氮率。高景峰和彭永臻等對(duì)SBR脫氮過程中應(yīng)用RP、D和pH值控制曝氣。結(jié)果說明，RP和pH值的轉(zhuǎn)折點(diǎn)在硝化和反硝化過程作用非常大。對(duì)A/DAT-IAT系統(tǒng)缺氧和好氧交替的脫氮工藝控制更為復(fù)雜，有必要利用現(xiàn)代先進(jìn)控制技術(shù)來控制其反響過程，在今后的試驗(yàn)里可以進(jìn)一步討論D、RP和pH為過程控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)在線監(jiān)控。智能控制主要用來解決那些用傳統(tǒng)方法難以解決的復(fù)雜系統(tǒng)的控制問題。模糊控制

5、、神經(jīng)控制、專家控制等是智能控制的幾個(gè)主要分支，在軍事、醫(yī)學(xué)以及太空探究等領(lǐng)域已經(jīng)應(yīng)用了這些智能控制技術(shù)。由于智能控制系統(tǒng)具有學(xué)習(xí)、自適應(yīng)和自組織功能，特別適用于復(fù)雜的廢水處理的動(dòng)態(tài)過程控制。因此，近些年來，智能控制在美國(guó)、歐洲、日本的給水、廢水生物處理、廢水的物化處理中都有典型的成功應(yīng)用，并在不斷開展。1D控制現(xiàn)狀及應(yīng)用常用的D傳感器是膜傳感器，它的電極由陰極金或鉑和陽(yáng)極銀構(gòu)成，電極浸沒于電解質(zhì)如Kl中，隔膜將電極和電解質(zhì)與被測(cè)量的液體分開，當(dāng)陽(yáng)極和陰極之間通以約800V的電壓時(shí)，在陽(yáng)極和陰極之間產(chǎn)生電流，該電流和水中的D成正比，測(cè)出該電流就可以知道水中溶解氧的含量。近年來，在廢水處理領(lǐng)域中

6、有許多對(duì)D進(jìn)展監(jiān)控的研究。青島海泊河污水處理廠在曝氣池工藝段采用以D為目的值的控制，它是用空氣閥門和鼓風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉片角度結(jié)合方式進(jìn)展曝氣量的優(yōu)化控制，在確保氧轉(zhuǎn)化效率的前提下最大可能地節(jié)約能耗?？刂艱主要有兩個(gè)意義，一是廢水處理過程中水量、D濃度是不斷變化的，需氧量也隨之變化。因此需要控制曝氣池中的供氧量，以保證滿足微生物生長(zhǎng)對(duì)D的需要；二是能耗在廢水處理本錢中占有很大的比重，通過控制D濃度可以盡可能節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。此外還可防止過度曝氣引起微生物老化、污泥構(gòu)造松散導(dǎo)致出水水質(zhì)變壞。D對(duì)A/DAT-IAT工藝的控制主要是對(duì)DAT池和IAT池中的曝氣量控制。曝氣池中D濃度變化與多種因素有關(guān)，進(jìn)水量、進(jìn)水

7、水質(zhì)和污泥濃度等都可以使池中D濃度變化。其中，對(duì)本工藝的控制主要表如今以下兩個(gè)方面：DAT池設(shè)定最高D濃度2.5g/L和最低D濃度1.5g/L。當(dāng)DAT池中D、NH3-N濃度較低時(shí)，D濃度上升偏離最高值，那么減少曝氣量或者加大進(jìn)水量；當(dāng)DAT池中D、NH3-N濃度較高時(shí)，D濃度下降偏離最低值，那么加大曝氣或者減少進(jìn)水流量。IAT池中D、NH3-N濃度相對(duì)較低，需氧量明顯小于DAT池，對(duì)其D的控制對(duì)減少運(yùn)行費(fèi)用意義重大。當(dāng)IAT池中D濃度快速下降且下降幅度較大，說明進(jìn)水D、NH3-N濃度較高，可以在一定程度減少進(jìn)水D或者NH3-N濃度，增加水力停留時(shí)間。2pH控制現(xiàn)狀及應(yīng)用大多數(shù)微生物都有自己適

8、宜的生長(zhǎng)pH值范圍，pH值過低或者過高對(duì)微生物生長(zhǎng)都不利，一般pH在6.57.5之間最適宜的。對(duì)于生物脫氮系統(tǒng)，反硝化是產(chǎn)堿反響，硝化是耗堿反響，而硝化菌對(duì)pH值非常敏感，維持硝化池中pH穩(wěn)定對(duì)進(jìn)步硝化反響和保證出水達(dá)標(biāo)排放具有重大意義。由于生物脫氮系統(tǒng)中廢水中的pH值不斷變化，因此在SBR法中通過pH值來控制生物脫氮的自動(dòng)控制已有報(bào)道。在A/DAT-IAT工藝中，缺氧池發(fā)生反硝化反響，pH值上升，假設(shè)反硝化碳源缺乏時(shí)pH值上升速度明顯下降，依此可以控制外加碳源的投加量。目前，pH值的測(cè)定采用電位測(cè)定法，應(yīng)用最廣泛的是玻璃電極，國(guó)際上先進(jìn)的pH值傳感器采用差分式五線制電極，雙電橋構(gòu)造，大幅度減

9、少了污染的影響，且易于置換，其溫度傳感器和前置放大器均集成于傳感器內(nèi)，防止了溫度引起的誤差。3RP控制現(xiàn)狀及應(yīng)用20世紀(jì)40年代初已開發(fā)出實(shí)用RP監(jiān)測(cè)電極并開場(chǎng)應(yīng)用于廢水生物處理中曝氣量的控制。然而，當(dāng)開發(fā)出有效的D傳感器后，操作員對(duì)RP監(jiān)控失去了興趣，因?yàn)镽P作為一個(gè)環(huán)境變量，其監(jiān)測(cè)結(jié)果相對(duì)難以合理解釋。直到最近生物脫氮除磷成為熱點(diǎn)后人們才對(duì)RP的研究和應(yīng)用又產(chǎn)生了興趣，因?yàn)镈傳感器在生物脫氮除磷工藝的缺氧和厭氧區(qū)無法發(fā)揮作用，而RP等常規(guī)的相對(duì)簡(jiǎn)單的傳感器可為過程控制和狀態(tài)評(píng)估提供有用的信息，而且本錢很低。RP值與活性污泥法中的生物化學(xué)反響釋放的能量有關(guān)。因此RP值隨電子受體(氧、硝酸鹽和

10、硫酸鹽等)及反響物和產(chǎn)物的濃度而增減,然而這種變化與濃度不成比例,而與濃度的對(duì)數(shù)成比例。大量的試驗(yàn)和實(shí)際運(yùn)行考察說明,RP與NX、磷、NH3-N之間存在良好的相關(guān)關(guān)系。一些研究者提出了基于RP絕對(duì)值或探測(cè)RP曲線拐點(diǎn)的控制方式,其別人那么傾向于用RP結(jié)合時(shí)間設(shè)定以及D、pH等控制曝氣時(shí)間、優(yōu)化RP值下限以判斷有機(jī)負(fù)荷和脫氮涉及的微生物增殖才能。RP值的變化規(guī)律可用于優(yōu)化硝化和反硝化周期以保證脫氮，對(duì)有機(jī)物的濃度變化作出響應(yīng)，在強(qiáng)復(fù)原性有機(jī)物開場(chǎng)將硫酸鹽復(fù)原成硫化物以前啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)以防止H2S的釋放，防止生物除磷系統(tǒng)出現(xiàn)N3-N，還可以幫助向活性污泥中投加用于特殊處理的化學(xué)藥劑(如投加鐵鹽除磷、向回流污泥中投氯以防止和抑制污泥膨脹等)。RP信號(hào)變化還可以判斷處理廠的非正常運(yùn)行工況,如曝氣裝置故障、沖擊負(fù)荷等。目前，RP已經(jīng)成功地用于SBR等交替好氧缺氧工藝脫氮中的曝氣和攪拌時(shí)間控制。A/DAT-IAT工藝屬于新開展起來的工藝，由于它的特殊構(gòu)造和運(yùn)行方式在有機(jī)物降解的同時(shí)可實(shí)現(xiàn)脫氮除磷的要求。而在脫氮除磷過程中需要強(qiáng)調(diào)缺氧區(qū)和好氧區(qū)的合理利用，在這種情況下D根本沒有用，RP與氮循環(huán)的不同反響聯(lián)絡(luò)起來，特