【摘要】：沈陽仙女河BAF工藝污水廠(400000m3/d)存在工藝參數(shù)多年不變、生產(chǎn)過程缺乏智能控制、運(yùn)行成本較高等問題。本研究采用多重比較、主成分分析、正交試驗、遺傳算法優(yōu)化、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型等手段對該廠關(guān)鍵工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化和修正,對原來的曝氣系統(tǒng)實施了改造,實現(xiàn)了降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益目標(biāo),可為同類工藝污水廠優(yōu)化運(yùn)行及生產(chǎn)管理提供科學(xué)指導(dǎo)和技術(shù)支持。通過在現(xiàn)場調(diào)整進(jìn)水量、控制水力負(fù)荷,查明了該廠污染物實際COD和NH4+-N負(fù)荷值和每天最大去除量,并根據(jù)實際負(fù)荷值制定新的運(yùn)行策略,解決了因設(shè)計負(fù)荷值選擇過大而影響水質(zhì)問題,使水質(zhì)COD達(dá)標(biāo)率由原來的97%提高到100%;噸水電耗由0.27kWh降低到0.21kWh。通過對反沖洗過程進(jìn)行分解,測定各個階段的SS濃度值,探討了一級C/N濾池、二級N濾池和濾料板結(jié)濾池的反沖洗規(guī)律及特點(diǎn)；通過濾料層解剖,分析了反沖洗過程中氣洗、氣水洗和水洗不同機(jī)理,使原有的BAF反沖洗理論得到了一定程度的拓寬和加深。首次建立了一種采用顯著性差異檢驗和SS濃度值相結(jié)合的方法來決定反沖洗氣洗、氣水洗和水洗的具體時間,根據(jù)該方法實現(xiàn)了BAF反沖洗參數(shù)的修正和優(yōu)化。優(yōu)化后,縮短了單次反沖洗時間,解決了濾料板結(jié)難題,并產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟(jì)效益,全年節(jié)省電耗561500kWh。通過多重比較方法找到了該廠的適宜DO濃度這一關(guān)鍵工藝參數(shù),并對該廠以前的曝氣系統(tǒng)進(jìn)行了重大改造,將原來一臺鼓風(fēng)機(jī)對應(yīng)一個濾池的“一對一”形式,改為一臺風(fēng)機(jī)對應(yīng)二個濾池的“一對二”形式,實現(xiàn)了節(jié)能目標(biāo),全年節(jié)省電耗5702400kWh。采用主成分分析確定了氨氮去除的三個關(guān)鍵因素并對每一因素的NH4+-N去除情況進(jìn)行了深入研究,在此基礎(chǔ)上優(yōu)化運(yùn)行策略,改善了出水水質(zhì)。研究結(jié)果表明,氨氮去除率由原來的21%提高到70%。研究了BAF同步硝化與反硝化(SND)能力,探討了不同因素對SND的影響,通過運(yùn)行策略調(diào)整實現(xiàn)了總氮去除能力的提高,開發(fā)了工藝潛力,產(chǎn)生了環(huán)境效益。研究表明,工藝參數(shù)調(diào)整可強(qiáng)化BAF工藝SND能力,脫氮效率可由18.8%提高到29.2%。采用正交試驗方法確定了BAF工藝污泥脫水的最佳參數(shù)組合,解決了污泥脫水過程中藥耗過大問題,降低了PAM使用量并帶來了一定的經(jīng)濟(jì)收入,運(yùn)行結(jié)果表明,藥劑成本每月可減少12萬元。提出了一種控制BAF電耗分配的新方法。在該方法中,利用數(shù)據(jù)庫建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),采用遺傳算法對BP神經(jīng)網(wǎng)路模型進(jìn)行優(yōu)化,利用優(yōu)化后網(wǎng)絡(luò)模型對各處理單元耗電量和出水水質(zhì)進(jìn)行預(yù)測,根據(jù)預(yù)測值指導(dǎo)生產(chǎn)運(yùn)行。結(jié)果表明,模型預(yù)測值為0.92 kWh/kgCOD,實際運(yùn)行值為0.94 kWh/kgCOD,而優(yōu)化前能耗值為0.99 kWh/kgCOD。該方法具有實際意義,可指導(dǎo)生產(chǎn)運(yùn)行管理,為污水廠能耗控制提供了一種新思路。
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：X703
【圖文】：

圖１．１曝氣生物濾池工藝系統(tǒng)組成逡逑

（２）生物膜氧化作用逡逑生物膜是曝氣生物濾池生物氧化作用的功能主體，是凈化污水的最關(guān)鍵因素，逡逑也是曝氣生物濾池處理機(jī)理研究最為活躍的領(lǐng)域。特別是有關(guān)生物膜的數(shù)量種類、逡逑形態(tài)特征、生物活性及生物反應(yīng)動力學(xué)等方面的研究較多。逡逑一般認(rèn)為，在曝氣生物濾池濾料表面的生物膜生活著各類生物，細(xì)菌、真菌、逡逑原生動物及后生動物，其中最主要的是細(xì)菌。近年來，生物學(xué)對細(xì)胞代謝的認(rèn)識逡逑。

東北大學(xué)博去學(xué)位論文邐第１章引言逡逑（３）曝氣供氧逡逑在曝氣生物濾池中，來自鼓風(fēng)機(jī)中的氧氣在液相中擴(kuò)散并與生物膜直接接觸逡逑完成氧的傳遞。邱立平ＵＤＳｌ等認(rèn)為，曝氣生物濾池具有充氧效率高，曝氣量少，能逡逑耗小的特征。曝氣充氧和過濾、生物膜氧他一起構(gòu)成了曝氣生物濾池凈化污水功逡逑能的３個環(huán)節(jié)。Ｂｏｉｌｅｒ等ＵＷ認(rèn)為生物濾池中氧氣的駐留會像固體沉積一樣導(dǎo)致水逡逑頭損失快速增加，從而結(jié)束濾池的運(yùn)行周期。逡逑（４）網(wǎng)捕作用逡逑我們通過現(xiàn)場對濾料生物膜的顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，曝氣生物濾池濾料生物膜表逡逑面有許多絲狀結(jié)構(gòu)伸出膜外，這些絲狀結(jié)構(gòu)主要是一些真菌的菌絲Ｗ及絲狀藻類逡逑等。絲狀結(jié)構(gòu)相互之間交織成網(wǎng)狀，其中有有機(jī)高分子物質(zhì)，大量的菌膠團(tuán)、單逡逑細(xì)胞原生動物，Ｗ及后生動物，見圖１．５。絲狀結(jié)構(gòu)的存在加強(qiáng)了對污水中污染物逡逑和細(xì)菌的網(wǎng)捕作用，同時也為原生單細(xì)胞動物和后生動物提供了棲息場所，進(jìn)一逡逑步提高了凈化污水的效

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本文編號：2801464