【摘要】：針對(duì)我國(guó)南方城市污水季節(jié)性負(fù)荷變化較大及氧化溝工藝能耗普遍偏高的問題,以三溝式氧化溝工藝為研究對(duì)象,通過分析其工藝特征及能耗現(xiàn)狀,識(shí)別出該工藝穩(wěn)定運(yùn)行與節(jié)能降耗的關(guān)鍵要素。構(gòu)建了三溝式氧化溝工藝的數(shù)學(xué)模型,基于數(shù)值模擬方法分析了三溝式氧化溝工藝中溶解氧及污染物時(shí)空間分布規(guī)律,模擬并分析了主要工藝參數(shù)對(duì)三溝式氧化溝工藝出水水質(zhì)的影響情況,提出了三溝式氧化溝工藝節(jié)能優(yōu)化穩(wěn)定運(yùn)行控制方案。 研究中分析了三溝式氧化溝工藝的進(jìn)水動(dòng)態(tài)特征及能耗現(xiàn)狀,確定了三溝式氧化溝工藝節(jié)能降耗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)為曝氣系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化控制。圍繞三溝式氧化溝局部推流特性、整體完全混合及序批式特性的工藝特點(diǎn)及交替運(yùn)行連續(xù)出水的復(fù)雜運(yùn)行工況,以ASM2D模型為模擬機(jī)理,以GPS-X污水處理仿真模擬軟件為平臺(tái),成功構(gòu)建出三溝式氧化溝工藝的物理模型及數(shù)學(xué)模型。對(duì)數(shù)學(xué)模型中的化學(xué)計(jì)量學(xué)參數(shù)及動(dòng)力學(xué)參數(shù)的靈敏度進(jìn)行分析,將異養(yǎng)菌產(chǎn)率系數(shù)YH上調(diào)至0.65以校正模型。對(duì)實(shí)際水質(zhì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬以驗(yàn)證模型,得到出水COD、TP、NH_4~+-N和TN平均去除率的模擬值與實(shí)測(cè)值分別僅相差0.3%、1.8%、0.9%和1.5%,模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果無顯著差異。 通過數(shù)學(xué)模擬方法獲得三溝式氧化溝工藝中溶解氧及污染物質(zhì)的時(shí)空分布規(guī)律:三溝式氧化溝內(nèi)溶解氧濃度在空間上存在明顯的梯度;溶解氧及污染物濃度分布在時(shí)間上呈現(xiàn)非線性及周期性特征。厭氧池可去除部分有機(jī)物,殘余有機(jī)物在氧化溝內(nèi)被稀釋及降解;NH_4~+-N主要在中溝中去除;反硝化反應(yīng)主要發(fā)生在反應(yīng)邊溝的A、D階段;除磷功能由厭氧池內(nèi)聚磷菌釋磷、反應(yīng)邊溝內(nèi)周期性釋磷吸磷及中溝連續(xù)吸磷作用共同完成。中溝污泥濃度基本保持恒定,邊溝中污泥濃度呈周期性變化。 影響三溝式氧化溝工藝穩(wěn)定運(yùn)行的主要因素包括水溫、pH值、污染物濃度、水力停留時(shí)間、溶解氧濃度、污泥濃度及污泥齡等。當(dāng)進(jìn)水負(fù)荷波動(dòng)范圍較大時(shí),通過調(diào)節(jié)溶解氧濃度、污泥濃度及污泥齡等可控因素,即調(diào)節(jié)供氣量、污泥回流量及排泥量等工藝參數(shù),可增強(qiáng)三溝式氧化溝工藝對(duì)水力停留時(shí)間及污染物濃度等不可控因素變化的適應(yīng)性,進(jìn)而控制出水水質(zhì)及運(yùn)行能耗。 根據(jù)進(jìn)水季節(jié)性動(dòng)態(tài)變化特征將全年分為旱季、雨季及過渡季節(jié)三個(gè)類型。根據(jù)進(jìn)水時(shí)變化特征將每日分為8個(gè)控制時(shí)段,對(duì)各個(gè)季節(jié)均提出基于時(shí)變化特征的三溝式氧化溝工藝離散化節(jié)能優(yōu)化控制方案,即:以進(jìn)水水量變化趨勢(shì)為優(yōu)化控制的前饋主控因素,以溶解氧變化趨勢(shì)為反饋輔助控制因素,根據(jù)三溝式氧化溝工藝運(yùn)行工況主要影響因素的模擬結(jié)果,對(duì)曝氣系統(tǒng)、污泥回流系統(tǒng)及排泥系統(tǒng)的運(yùn)行工況進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化控制,并通過數(shù)學(xué)模擬方法驗(yàn)證了該優(yōu)化方案的可行性。 2010年1月至6月在三溝式氧化溝工藝的實(shí)際工程中應(yīng)用節(jié)能優(yōu)化控制技術(shù),當(dāng)進(jìn)水COD、NH_4~+-N、TN、TP及SS等污染物濃度變化范圍分別為149.2~1340.6mg/L、12.4~35.4mg/L、23.8~77.8mg/L、2.4~23.1mg/L及82.0~1953.7mg/L時(shí),出水中各污染物濃度范圍對(duì)應(yīng)為10.5~45.6mg/L、0.1~4.8mg/L、3.5~14.8mg/L、0.1~0.9mg/L及3.0~15.0mg/L,出水水質(zhì)穩(wěn)定良好。噸水單耗及負(fù)荷單耗分別下降了6.7%及14.9%,節(jié)能效果顯著。
【圖文】：

第 2 章 三溝式氧化溝工藝運(yùn)行工況分析物處理單元中以曝氣轉(zhuǎn)刷的能耗最大，占總能耗的 80%以上，其中單臺(tái)轉(zhuǎn)刷日耗電量占日總耗電量 5%左右。因此，合理控制轉(zhuǎn)刷的運(yùn)行模式，對(duì)氧化溝工藝的節(jié)能降耗意義重大。另外，調(diào)整和優(yōu)化污泥回流設(shè)備的運(yùn)行模式，對(duì)能耗的降低也能起到一定的作用。2.6 節(jié)能方法及途徑曝氣轉(zhuǎn)刷的主要功能是向混合液供氧，并使混合液中有機(jī)污染物質(zhì)、活性污泥、溶解氧三者充分混合接觸。研究進(jìn)水量水質(zhì)時(shí)變化規(guī)律，有助于確定氧化溝需氧量的時(shí)間變化規(guī)律，為曝氣轉(zhuǎn)刷的時(shí)序控制提供前饋資料。圖 2-6 及 2-7 為三溝式氧化溝工藝水量及溶解氧濃度日變化趨勢(shì)圖。8期 楊躍：三溝式氧化溝工藝數(shù)值模擬與優(yōu)化運(yùn)行研究 B027-37-3

- 24 -圖 2-7 三溝式氧化溝工藝溶解氧含量變化趨勢(shì)圖Fig.2-7 Change trend of DO concentration可以看出，進(jìn)水量變化幅度較大，全天進(jìn)水有明顯的變化規(guī)律，水量峰值一般出現(xiàn)在 20:00 至 24:00，，水量谷值一般出現(xiàn)在 3:00 至 8:00。溶解氧濃度在每天 6:00~11:00 有明顯的突躍現(xiàn)象。這是由于進(jìn)水水量產(chǎn)生谷值時(shí)，曝氣轉(zhuǎn)刷的運(yùn)行模式?jīng)]有針對(duì)進(jìn)水水量波動(dòng)在反應(yīng)器中的延滯進(jìn)行適當(dāng)控制和調(diào)整。因此，針對(duì)氧化溝中溝溶解氧濃度變化規(guī)律，調(diào)整曝氣轉(zhuǎn)刷運(yùn)行模式，優(yōu)化其運(yùn)行工況，使其與水量變化相關(guān)聯(lián)，有助于實(shí)現(xiàn)能耗降低。圖 2-8 和 2-9 為 2009 年 2 月 17 日至 4 月 18 日 1、3、4 號(hào)溝出水 COD 及NH4+-N 濃度的變化曲線。1 號(hào)溝邊溝開啟 7 臺(tái)轉(zhuǎn)刷，3、4 號(hào)溝邊溝均開啟 6臺(tái)轉(zhuǎn)刷，1、3、4 號(hào)溝中溝均開啟 5 臺(tái)轉(zhuǎn)刷，而三條溝出水的 COD 及 NH4+-N濃度并沒有顯著區(qū)別�？梢娺m當(dāng)減少轉(zhuǎn)刷開啟臺(tái)數(shù)有利于降低氧化溝能耗。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：X703

【參考文獻(xiàn)】

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2 盧培利,張代鈞,劉穎,王飛;活性污泥法動(dòng)力學(xué)模型研究進(jìn)展和展望[J];重慶大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2002年03期

3 高旭,龍騰銳,郭勁松;城市污水處理能耗能效研究進(jìn)展[J];重慶大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2002年06期

4 曹海彬,張代鈞,盧培利;活性污泥模型進(jìn)水COD組分的測(cè)定方法[J];重慶大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年09期

5 盧培利,張代鈞,嚴(yán)晨敏,劉穎;活性污泥法動(dòng)力學(xué)模型應(yīng)用中的參數(shù)校核[J];環(huán)境科學(xué)與技術(shù);2002年05期

6 劉芳,顧國(guó)維;活性污泥法簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)模型的研究與進(jìn)展[J];環(huán)境科學(xué)與技術(shù);2003年06期

7 黃勇,楊銓大,王寶貞;廢水生物處理過程的結(jié)構(gòu)化模型[J];中國(guó)給水排水;1992年06期

8 姚建國(guó);T型氧化溝的生物除磷作用[J];中國(guó)給水排水;1995年02期

9 王雅昌,高嵩;三溝式氧化溝的活性污泥特性[J];中國(guó)給水排水;2000年04期

10 季民,霍金勝,胡振苓,馬文杰,劉文亞,張寶祥;活性污泥法數(shù)學(xué)模型的研究與應(yīng)用[J];中國(guó)給水排水;2001年08期

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1 李志穎;城市污水活性污泥系統(tǒng)模擬[D];西安建筑科技大學(xué);2003年

2 任海英;城市污水活性污泥處理系統(tǒng)模擬預(yù)測(cè)及設(shè)計(jì)（ASM2）[D];西安建筑科技大學(xué);2004年

3 羅萬申;三溝式氧化溝污泥濃度變化的研究[D];重慶大學(xué);2004年

本文編號(hào)：2675765