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水处理厂可调控泵组参数的模拟实验

本次实验因素的选取依据是:污水厂实际可以调控的因素均可做为单因素实验的研究对象。所以,ca88手机版厂本次模拟实验选取的因素有:内回流比、污泥回流比、回流至缺氧池污泥的比例、好氧池DO值以及排泥量。


依照已完成的雨季中试实验结论,在雨季水量水质冲击下,内回流比、污泥回流比、好氧池DO值均需要减小;内回流比、污泥回流比、好氧池DO值的设计值为:150°%、80°%及2.5mg/l,因此这三个工艺参数水平值的上限为设计值;内回比下限取至0°%,污泥回流比过小会致使生物系统崩溃,其下限取至20%,好氧池DO值不应低于1.5mg/l,否则会曝气不足,致使污泥膨胀。回流至缺氧池污泥的比例在旱季运行时是为零的,在此次模拟研究中,逐步增大其比例至60%,观察此项参数对出水水质是否有影响,找出最佳的比例。排泥量的增大会增加磷的去除率,因此本次模拟实验逐步增大排泥量至700m3/d,找出排泥量的大致取值区间。


所以,各实验因素的水平确定为:内回流比(0%、50%、100%、150%);污泥回流比(20%、40%、60%、80%);好氧池DO值(1.5、2.0、2.5);回流至缺氧池污泥的比例(0%、20%、40%、60%);排泥量(400、500、600、700)。围绕上述参数的改变,通过单因素实验获得ca88会员登录不同运行参数条件下雨季的模拟出水水质数据,以找出雨季处理效果最佳的各因素水平值或者区间。


每次冲击实验采用进水水质实验数据,实验结果利用31天模拟出水数据的平均值和模拟结果的图表一起分析。

1、内回流比对出水结果的影响

在模拟雨水冲击期间,通过改变WEST软件中内回流比这一参数,研究洛龙河污水厂在不同混合液回流比下的出水水质情况。试验设定混合液回流比取值分别为0%、50%、100%、150%,其他运行参数与水泵原运行参数保持一致。

表1:雨季模拟时内回流比对出水结果的影响

内回流比

TN(mg/l)

TP(mg/l)

NH4(mg/l)

COD(mg/l)

150%

12.38

1.92

0.65

55.65

100%

12.49

1.90

0.67

56.09

50%

12.40

1.86

0.68

56.09

0%

12.49

1.77

0.68

56.08

可以看出内回流比的改变只对TP的影响较大,对COD、NH4及TN值几乎没有影响。这是因为内回流比的改变所改变的是缺氧区硝酸盐的比例,这对于COD和NH4来说并没有什么影响。出水TP随着内回流比的减小而减小,这是由于缺氧池硝酸盐浓度降低,使缺氧池释放更多的磷,从而磷的去除率也随之提升。


出水TN值并没有因为内回流比的减少而变化多少,这个结论与常规理论不吻合;通常我们认为内回流比减小会导致缺氧区硝酸盐氮浓度降低,从而使反硝化效率降低,总氮去除率下降,出水TN值升高。然而雨季进水不同于旱季,它有水量大和营养不足两大特点。增大内回流比,虽然增多了回流到缺氧池的硝酸盐氮,但由于进水营养并不充足,无法反硝化掉足够多的硝酸盐氮,这会导致硝酸盐的累积。因此,由于碳源的限制,内回流比的大小并不能显著的影响总氮的去除率。甚至内回流比为零时,出水总氮依旧达标,原因可能是因为这种反硝化作用一部分是通过分解细胞本身为碳源的内源反硝化,另一部分是利用回流污泥在前置端从原水中吸附蓄积的有机碳进行的反硝化。


所以,在找寻雨季最佳调控方案时,不再对内回流比进行研究;从水泵节能角度考虑,污水厂可以在雨水冲击时关闭内回流泵,或者利用好氧区与缺氧区之间的旋转闸板维持一定的内回流比。


2、污泥回流比对出水结果的影响

在模拟雨水冲击期间,ca88手机版厂通过改变WEST软件中污泥回流比这一参数,研究污水厂在不同污泥回流比下的出水水质情况。试验设定污泥回流比取值分别为20%、40%、60%、80%,其他运行参数与原运行参数保持一致。


污泥回流比在一定范围内对COD的去除没有太大的影响,但随着污泥回流比的减小,出水TN和NH4值升高,而TP值下降。由于雨季模拟进水是低碳源的进水,COD被最大程度的利用了,在可以维持生物量的污泥回流比中,无论如何去改变污泥回流比的数值,出水COD值均为Si这一部分。降低污泥回流比会减少进入二沉池的流量,有利于二沉池的泥水分离,此外,降低污泥回流比还会减少从二沉池带来的硝酸盐的数量,从而有利于磷的去除,而不利于氮的去除;但是,氮指标的出水值均处于一级B标准值以内,污泥回流比的选取应以出水TP值为主要考察的水质指标。因此,在后续找寻雨季最佳调控方案时,污泥回流比的调控范围应处于40%左右;这个调控范围低于污水处理厂实际能够达到的最大污泥回流比66.6%。


3、好氧区DO值对出水结果的影响

在模拟雨水冲击期间,通过改变WEST软件中好氧区DO值这一参数,研究污水厂在不同好氧区DO值下的出水水质情况。试验设定好氧区DO值取值分别为2.5、2.0、1.5,之所以好氧区DO值只取至1.5mg/l,是由于在实际生产中,过低的DO值易引发丝状菌膨胀;其他运行参数与ca88手机版运行参数保持一致。


好氧区DO值的改变对COD无影响的原因与污泥回流比改变对COD无影响的原因相同,这里不再复述。NH4值随着好氧区DO值的减小而增大是因为曝气量的减少导致硝化反应速率变慢。TN值并没有随着好氧区DO值的减小而增大,反而略有减小,这是因为制约TN去除率的不是硝化反应而是反硝化反应;在好氧区的DO浓度较高的情况下,回流至缺氧区的硝化液中的DO浓度也较高,造成了缺氧环境的破坏,导致缺氧区的反硝化效率下降。而当好氧区的DO浓度偏低时,回流的硝化液中携带的DO对缺氧区的影响较小,这对缺氧环境的破坏及反硝化效果的影响相对较小。另外,在好氧区DO浓度较低的情况下系统中所出现的同步硝化反硝化(SND)现象也能提高对TN的去除率[3]。TP之所以随好氧区DO值的减小而降低,这是因为随着好氧池DO值的减少,回流污泥夹带进入厌氧池的溶解氧就变少了,这在某种程度上是强化了厌氧好氧交替的环境,增进了厌氧释磷的效果,从而提高了TP的去除率。


随着好氧区DO值降低,只有氨氮值上升,而且没有超过一级B标准;所以,在找寻雨季运行的最佳调控方案的析因实验时,可以不研究好氧区DO值。在面临雨水冲击时,污水处理厂应该适量的减小DO值,维持在1.5mg/l即可,这样即可使生物池处理效果提升,亦可节约能源。


4、回流至缺氧池污泥的比例对出水结果的影响

在模拟雨水冲击期间,通过改变WEST软件中回流至缺氧池污泥比例这一参数,研究污水厂在不同的回流至缺氧池污泥比例下的出水水质情况。试验设定回流至缺氧池污泥比例分别为整体回流比的0°%、20%、40%、60%,其他运行参数与原水泵运行参数保持一致。


回流一部分污泥至缺氧池的目的是为了减少进入厌氧区的硝酸盐含量,弱化厌氧区反硝化反应的发生,达到强化除磷的目的。因此,TP值自然会随着回流至缺氧池污泥比例增大额减小;但若回流过多污泥至缺氧池,则会导致厌氧区生物量得不到补充,聚磷菌数量减少,除磷效果下降。将一部分污泥回流至缺氧池会增加带入到缺氧区内的硝酸盐氮的含量,同时也会增加缺氧区内的的溶解氧含量;在碳源不足的前提下,缺氧池内硝酸盐负荷过高会抑制反硝化作用,加之溶解氧对缺氧条件的破坏,二者共同导致TN值因回流到缺氧池污泥比例的增大而升高。回流污泥至缺氧池,实际上是增大了缺氧池和好氧池的活性污泥总量,硝化菌的数量也相对的增加了,这是导致NH4随着回流到缺氧池污泥比例的增大而降低的原因。


虽然TN和COD值均随着回流到缺氧池污泥比例的增大而升高,但升高幅度有限,且均符合一级B标准。然而TP却没达到一级B标,并且总磷的去除率随着回流到缺氧池污泥比例的增大而提升。所以,为了改善雨季出水水质,在雨水冲击到来时,应该将一部分污泥回流至缺氧池。


5、排泥量对出水结果的影响

在模拟雨水冲击期间,ca88手机版厂通过改变WEST软件中排泥量这一参数,研究污水厂在不同排泥量下的出水水质情况。试验设定排泥量分别为400、500、600、700,其他运行参数与原运行参数保持一致。

排泥量的增加,同时也会导致污泥龄的缩短,这会使得生长周期较长的硝化菌数量下降,从而导致出水TN和NH4值上升。生物除磷基本通过排泥实现,当排出生物系统的污泥越多,去除的磷就越多。

因此,可以通过增大排泥量来强化除磷,但是排泥量太大会使整个生物池的生物量过小而不利于污水处理。所以,在后续找寻雨季最佳调控方案时,应将排泥量考虑在内。

通过模拟单因素分析,可以确定后续需要研究的工艺参数有:污泥回流比、回流至缺氧池污泥比例和排泥量。雨水冲击时,内回流泵可以暂时关闭、好氧区的DO值应控制在1.5mg/l左右。


6、小结

①利用活性污泥数学模型在WEST软件的环境中建立了洛龙河污水处理厂工艺模型;并通过软件进行了污水处理厂雨季模拟运行和雨水冲击时的模拟单因素实验,通过单因素实验确定了哪些工艺参数需要后续研究及其大致的调控范围。

②利用污水处理厂的设计资料及笔者现场调研的资料对理论承载能力进行分析,分析污水厂每一个处理单元在雨季时能够处理水量的上限,找寻出污水厂雨季最大能够承受的处理水量。经过分析,制约污水处理厂处理水量上限的是其提升泵,在污水厂四台提升泵满负荷运行时,能够提升12.96万m3/d的水量,约为旱季处理水量的两倍。进而确定雨季冲击模拟实验最大模拟水量应为旱季水量的两倍。

③依照污水厂设计资料,ca88手机版厂在WEST软件中建立了污水厂处理厂工艺模型。利用活性污泥数学模型进行污水处理厂雨季冲击模拟实验。在沿用旱季工艺参数的前提下,对雨季动态模拟实验结果进行了分析,总结出在污水厂现有条件下所有可以调节的工艺参数。

④基于WEST软件这一平台,对所有污水处理厂实际可以调节的工艺参数进行模拟单因素实验分析,旨在找寻可调节工艺参数的调控区间。单因素实验水平选取的依据是课题组之前中试实验的结果。经过单因素实验分析,在雨季时候,污水厂处理两倍水量的情况下,可以关闭内回流、将好氧区DO值降至1.5mg/l左右。污泥回流比应调节至40%左右,回流至缺氧池污泥比例应调节至20%至40%之间,排泥量应该调节至600m3/d左右;上述三个工艺参数最佳值尚不能确定,需要通过后续的模拟析因实验来找寻污水厂雨季时候的最佳调控方案。


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点击次数:  更新时间:2018-02-01 09:21:51  【打印此页】  【关闭