利用氨氮值控制氧化沟运行项目论文Word文件下载.docx
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（60）
进水
1#沟
2#沟
出水
连通方向
1#~2#
两沟独立
2#~1#
转刷
1#沟和2#沟
搅拌器
—
2.3试验设计
北石桥污水处理厂在实际运行中发现了以下问题相对突出。
北石桥污水处理厂DE型氧化沟一组沟通过硝化和反硝化的交替运行，实现脱氮除磷去除有机物的目的。
实际运行过程中采用溶解氧的控制转刷运行时间的方式满足硝化和反硝化阶段的溶解氧，达到控制氨氮去除的目的，目前氨氮是否达标，只能通过出水在线氨氮监测来调整，但氧化沟出水还需经终沉池和接触池一定的水力停留时间，致使氨氮监测点滞后，控制和调整不及时，出水氨氮值波动较大。
通过对溶解氧的监测分析，在利用传统的控制运行过程中，存在溶解氧的浪费问题。
北石桥污水处理厂氧化沟的主要设备有搅拌器、转刷、出水堰板，单台搅拌器的功率为4KW，单台转刷的功率为45KW，单台出水堰板的功率为0.37KW。
运行过程中，DE型氧化沟硝化阶段利用硝化阶段运行时间和转刷运行时间提供硝化环境所需的溶解氧，满足硝化菌的生长环境，达到有效控制氨氮去除的目的。
因此转刷的台数、工作时间、功率都相对其它设备耗电量大。
通过氨氮减排量与转刷运行台时的分析，氨氮减排量与转刷运行台时存在一定的正相关性，即氨氮值与能耗存在一定的相关性。
为了优化氧化沟控制运行过程，进行了利用出水氨氮值控制氧化沟运行的生产性试验研究。
2.4试验方案及启动
2.4.1试验方案
为确保工艺的稳定运行，出水水质达标排放。
本试验采用北石桥污水处理厂DE型氧化沟一组沟可实现独立控制运行的特点，利用一组沟出水氨氮值控制一组氧化沟的运行，二、三组沟利用传统的控制运行方式进行对比试验分析。
2.4.1.1试验参数
通过对北石桥污水处理厂进水水量的分析，结果表明，进水平均负荷率为88%，因此设计试验进水水量为13.2×
104m3/d。
试验设计进水水质为近一年来每天进水污染物浓度的平均值，其中设计水温为20℃左右；
试验设计出水水质参考《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级B排放标准执行。
确定试验进、出水水质如表2所示。
表2试验设计进、出水水质单位：
mg/L
指标
进水水质
出水水质
COD
460
≤60
BOD5
220
≤20
SS
260
NH3-N
50
≤8
TN
52
TP
5
≤1
2.4.1.2DE型氧化沟运行控制参数
根据北石桥污水处理厂DE型氧化沟实际运行参数，试验设计氧化沟控制参数如表3所示。
表3DE型氧化沟运行控制参数
控制参数
DE型氧化沟
一组氧化沟
二、三组氧化沟
运行控制参数
水量
1830m3/h
溶解氧
1.5mg/L~2.0mg/L
出水氨氮值控制
4mg/L~6mg/L
液位
86cm~88cm
转刷启动间隔时间
120s
转刷关闭间隔时间
180s
反硝化阶段（硝化阶段）时间
40min（80min）
工艺控制参数
停留时间
12h
污泥浓度
3800mg/L~4300mg/L
污泥负荷
0.10kgBOD5/kg（MLSS.d）
污泥回流
100%
泥龄
10d~12d
DE型氧化沟一组沟控制方式，进入硝化阶段时，转刷初始投入台数为3台，每隔180s检测一次氧化沟出水氨氮值，如果氧化沟出水NH3—N值在4mg/L以下时，关闭一台转刷，即减少转刷运行时间，直至氧化沟出水氨氮值升高至4mg/L~6mg/L之间；
如果NH3—N值升高至6mg/L以上时，每隔120s检测一次氧化沟出水氨氮值，开启一台转刷，即增加转刷运行时间，直至氧化沟出水氨氮值控制在4mg/L~6mg/L之间。
二、三组沟控制方式根据传统的溶解氧控制运行方式运行。
2.4.1.3仪表及控制
为实现氧化沟出水氨氮值对氧化沟运行的控制，试验小组在一组氧化沟出水安装了两台WTW公司生产的氨氮仪。
通过对一组氧化沟出水氨氮值的测定，调整一组氧化沟转刷运行时间。
WTW公司生产的氨氮仪的精确度高，测量范围广，维护保养方便，使用寿命长，如图2和图3所示。
现场安装位置如图4所示。
图2氨氮仪的工作原理
图3氨氮仪的性能
图4氨氮仪现场安装地点
氧化沟的控制方式，均由北石桥调度中心中心控制室完成。
2.4.2各项检测及化验项目的设置
2.4.2.1测试项目和采样点
1、氧化沟出水化验项目：
SS、COD、BOD5、TN、TP、氨氮。
取样点：
1#、2#、3#组氧化沟出水。
2、氧化沟化验项目：
DO、SV30、污泥浓度。
氧化沟出水堰处。
3、三组沟用电量：
分别对三组氧化沟用电量进行统计。
4、控制仪表的校准：
一周一次。
表4采样点及化验项目表
测试项目
测试点
测试时间
采样频率
DO
氧化沟出水堰处
试验运行日起
每日上、下午
SV
每日一次
MLSS
氨氮
三组氧化沟出水堰处
每日六次
pH
总氮
总磷
BOD
三组沟用电量
配电室
注：
表4中要求对比水样必须在同一时间采样。
DO的检测每日早9:
00和下午16:
00各检测一次；
SV30、MLSS每日早9:
00取样检测；
电量每日0:
00抄表。
2.4.2.2各项检测及化验项目的目的
1、用电量统计：
根据三组氧化沟分别用电量情况，对三组氧化沟运行成本进行分析。
2、氧化沟出水的检测项目：
取氧化沟出水混合液，沉淀三十分钟后，取上清液测定。
通过对氧化沟出水不同污染物的变化趋势，反映出每组氧化沟的运行状况，以便及时调整工艺参数。
3、DO：
通过便携式溶解氧仪对每组氧化沟溶解氧进行测定，进行对比分析。
4、MLSS：
对氧化沟混合液进行污泥浓度测定，可以分析氧化沟中的污泥浓度是否满足工艺要求。
5、镜检：
观察曝气池中活性污泥状态和生物相。
2.4.2.3试验时间
北石桥污水处理厂计划利用半年时间对本项目进行生产试验研究，实际试验运行三个月，主要集中在七月、八月、九月三个月，水温较稳定，平均在22℃左右，有利于微生物的代谢和生长，生化系统的抗冲击性能强。
3.试验数据分析
3.1三组氧化沟出水六大指标对比分析
试验集中了一个月对氧化沟三组沟六大指标进行集中取样和分析。
3.1.1生化需氧量（BOD5）
试验期间北石桥污水处理厂三组氧化沟出水BOD5情况如图5所示。
图5试验期间三组氧化沟出水BOD5对比图
由图5可以看出，北石桥污水处理厂三组氧化沟出水BOD5均达标排放，三组氧化沟出水BOD5平均值分别为13mg/L、13mg/L、12mg/L。
三组沟的变化范围分别为9mg/L～18mg/L、8mg/L～18mg/L、9mg/L～18mg/L，变化范围均较大。
三组氧化沟出水BOD5变化无较大区别。
3.1.2化学需氧量（COD）
试验期间北石桥污水处理厂三组氧化沟出水COD情况如图6所示。
图6试验期间三组氧化沟出水COD对比图
由图6可见，北石桥污水处理厂三组氧化沟出水COD均达标排放，三组氧化沟出水COD平均值分别为30mg/L、31mg/L、30mg/L。
三组沟的变化范围分别为24mg/L～39mg/L、22mg/L～37mg/L、24mg/L～34mg/L，变化范围均较大。
三组氧化沟出水COD变化无较大区别。
3.1.3氨氮（NH3－N）
试验期间北石桥污水处理厂三组氧化沟出水NH3—N情况如图7所示。
图7试验期间三组氧化沟出水NH3—N对比图
由图7可以看出，北石桥污水处理厂三组氧化沟出水NH3—N均达标排放，三组氧化沟出水NH3—N平均值分别为5.00mg/L、4.79mg/L、4.66mg/L。
但根据曲线变化，一组氧化沟出水NH3—N变化范围在4mg/L～6mg/L之间，波动较小；
二、三组氧化沟出水NH3—N变化较大，二组氧化沟出水NH3—N变化范围为1.54mg/L～7.45mg/L，三组氧化沟出水NH3—N变化范围为1.06mg/L～7.45mg/L，波动较大。
总之，一组氧化沟出水NH3—N较平稳，波动小，二、三组氧化沟出水NH3—N变化较大。
3.1.4总氮（TN）
试验期间北石桥污水处理厂三组氧化沟出水TN情况如图8所示。
图8试验期间三组氧化沟出水TN对比图
由图8可以看出，北石桥污水处理厂三组氧化沟出水TN均达标排放，三组氧化沟出水TN平均值分别为9.95mg/L、9.52mg/L、10.10mg/L。
三组沟的变化范围分别为8.41mg/L～11.02mg/L、5.23mg/L～16.17mg/L、5.13mg/L～17.24mg/L，总之，一组氧化沟出水TN较平稳，波动小，二、三组氧化沟出水TN变化较大。
3.1.5总磷（TP）
试验期间北石桥污水处理厂三组氧化沟出水TP情况如图9所示。
图9试验期间三组氧化沟出水TP对比图
由图9可以看出，北石桥污水处理厂三组氧化沟出水TP均未达到排放标准。
三组氧化沟出水TP平均值分别为2.64mg/L、2.66mg/L、2.51mg/L。
三组沟的变化范围分别为1.77mg/L～3.64mg/L、1.73mg/L～3.67mg/L、1.34mg/L～3.44mg/L，三组沟出水TP无较大区别。
3.1.6悬浮物（SS）
试验期间北石桥污水处理厂三组氧化沟出水SS情况如图10所示。
图10试验期间三组氧化沟出水SS对比图
由SS的变化曲线图可以看出，三组氧化沟出水SS平均值均为20mg/L，北石桥污水处理厂三组氧化沟出水SS值在15mg/L～24mg/L之间波动，三组沟的变化范围分别为16mg/L～24mg/L、15mg/L～24mg/L、16mg/L～23mg/L，三组沟SS无较大区别。
3.1.7小结
通过上述分析，北石桥污水处理厂试验期间，三组沟出水BOD5、COD、TN、NH3—N均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002的一级B排放标准执行。
同时一组氧化沟在试验运行过程中，有效的控制了出水氨氮值。
但氧化沟出水TP均未达到排放标准，SS有35.6%为达到排放标准，但氧化沟出水还要经终沉池泥水分离，再经接触池消毒后出水，因此为保证TP、SS达标排放，就要对终沉池的去除效果进行研究。
3.2污泥性能
3.2.1沉降性能
在活性污泥法处理城市污水的过程中，为了保证较好的泥水分离和提供较高的污泥回流浓度，活性污泥需保持良好的沉降浓缩性能，从而确保出水水质达标排放。
通常采用污泥沉降比SV（％）和污泥体积指数SVI（mL/g）来反应活性污泥的沉降性能。
污泥沉降比SV30为曝气池混合液静置沉淀30min后，沉淀活性污泥体积分数，通常采用1L的量筒进行测定，SV30形象的反映了终沉池的沉淀过程；
污泥体积指数SVI为混合液沉淀30min后每克干污泥原所具有的湿泥体积毫升数。
北石桥污水处理厂试验期间，DE型氧化沟三组沟日平均SV30和SVI变化值如图11所示。
图11试验期间污泥沉降性能历时变化
从图11可以看出，试验期间污泥沉降性能较好，DE型氧化沟三组沟SV30无较大差别，且每组沟的波动较小，三组沟SV30和SVI值差别在正负5%之内。
三组沟日平均SV30为45%，SVI为110mL/g，说明试验期间活性污泥的絮凝、沉降性能较好。
3.2.2生物相
在试验期间，利用电子显微镜，观察活性污泥中的菌胶团、丝状菌、原生动物、后生动物等反映整个系统的活性污泥状况，判断系统是否正常运行。
从镜检观察，试验运行期间，DE型氧化沟三组沟镜检无较大差别。
菌胶团颜色呈黄褐色，絮体大小正常，絮体之间清晰，丝状菌丰度较小；
主要以原生动物为主，包括：
大量钟虫属，累枝虫、等枝虫、漫游虫属、鞭毛虫属、楯纤虫等；
少量后生动物，主要是轮虫。
说明活性污泥状态良好，处理水质清澈，工艺运行稳定。
镜检如图9、图10所示。
图9累枝虫图10钟虫和轮虫
3.3经济对比分析
3.3.1溶解氧对比分析
北石桥污水处理厂在实际运行中主要采用转刷提供硝化阶段的溶解氧，一般将硝化阶段溶解氧控制在1.5mg/L～2.5mg/L之间，通过溶解氧的大小来控制转刷的运行时间。
试验期间在手动调节的情况下，通过保证氧化沟出水氨氮值达标的情况下，手动控制转刷运行时间。
试验运行期间一组氧化沟溶解氧值在1.0mg/L左右波动，二、三组沟溶解氧在1.5mg/L～2.5mg/L控制范围内，因此一组氧化沟溶解氧较二、三组沟溶解值低。
实验期间一组氧化沟，在满足了硝化和反硝化的条件下，降低了溶解氧，保证了出水水质达标排放。
3.3.2三组沟转刷运行台时分析
通过对试验数据进行分析，在试验运行期间，工艺运行稳定，出水水质均达标排放。
下面将从经济角度对其运行情况进行对比。
三组沟转刷运行台时统计如表5所示。
表5三组沟转刷运行台时统计单位：
min
日期
一组沟
二组沟
三组沟
1
13794
16474
16099
2
13504
15553
15647
3
13939
15974
4
13147
16817
15959
14230
15366
15616
6
13028
16988
16255
7
16942
16583
8
13174
15569
15678
9
13540
16210
16039
10
12804
17346
16277
11
14538
17254
16938
12
13536
16068
16452
13
13860
17191
17217
14
13160
16926
15942
15
13517
16302
17418
16
13362
15918
16803
17
13002
17122
18
17222
16580
19
14136
15475
17552
20
13335
14446
17070
21
16548
22
17129
16883
23
12870
16006
17958
24
16957
16524
25
14546
16890
26
15894
27
14154
16470
17568
28
13662
17297
29
12822
16659
30
13649
17940
17632
最大值
最小值
平均值
13553
16453
16652
表5可以看出，一组沟转刷运行台时较二、三组沟运行台时少，平均每天减少了3000min的运行时间，台时减少18.1%。
一组沟每日平均用电量为6712Kw.h，二、三组沟用电量每日平均用电量分别为8164Kw.h、8172Kw.h，一组沟较二、三组沟平均每日用电量降低了17.8%。
同时也证明氧化沟用电量与转刷运行台时密切相关，相关系数达到98.3%。
4.终沉池去除效果分析
根据上述氧化沟出水六大污染物浓度的分析，氧化沟出水TP、SS未达到排放标准，因此需试验研究分析终沉池对TP、SS的去除效果。
北石桥污水处理厂终沉池主要是进行泥水分离，设计水力停留时间为5.8h，试验运行期间水力停留时间为6.7h。
终沉池在实际运行过程中，处理效果受好多因素的影响，根据试验期间1#终沉池进出水TP、SS变化情况，来分析终沉池的去除效果。
试验期间1#终沉池各污染物指标的去除情况如表6所示。
表61#终沉池各污染物指标的去除情况对比表
污染物指标
进水浓度（mg/L）
出水浓度（mg/L）
去除率（%）
40.00%
2.64
0.35
86.74%
从表6可以看出，终沉池对TP、SS的去除效率较高，氧化沟出水至终沉池需经过两次跌落，在跌落过程中溶解氧值不增加，能满足好氧吸磷的要求，因此TP会有一定的去除效果；
根据镜检和污泥沉降性能分析，污泥在试验运行期间沉降性能好，同时在终沉池沉降时间达到了6.7h，因此对SS有较高的去除效果。
5.专家评审意见
西安创业水务有限公司北石桥污水处理厂采用DE型氧化沟工艺，在不影响出水质量和生产运行的前提下，对利用DE型氧化沟出水氨氮值来控制氧化沟运行进行了较为详尽的研究，在近半年的生产性试验中运行稳定，取得了有可借鉴的成果，并于2012年11月23日邀请西安市技术专家来厂进行评审。
评审结果如下：
1、通过利用DE型氧化沟出水氨氮值来控制氧化沟运行研究发现，在氧化沟出口增设氨氮检测仪表控制的情况下，能够及时发现出水指标的变化情况，有效防止出水水质的波动，提高出水水质达标的保证率。
2、实际运行中，对于DE型氧化沟出水氨氮值有效控制在了4mg/L~6mg/L范围内。
3、在实现了控制方式前置的运行模式下，通过改变传统的DO控制氧化沟的运行，更加灵活有效的控制了出水水质，确保了出水水质达标排放，且实现了溶解氧的充分利用，降低了曝气池的生化阶段单位电耗。
4、建议：
（1）结合设计单位，确定生产运行实现复合环式自动化控制的控制因素和条件。
（2）充分发挥科学研究的优势，寻找其他污染物指标稳定达标的控制条件和因素，进一步提高出水质量。
（3）进一步开展理论研究和试验分析，挖掘工艺设施设备的潜力，提高处理水量和污染物削减量。
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