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活性污泥工艺仪器化的前世今生

北极星电力网新闻中心  来源:《环保产业》    2014/7/7 10:51:11  我要投稿  
所属频道:  关键词: 活性污泥 污水处理 氨氮监测器

北极星节能环保网讯:今年适逢活性污泥工艺100年,迫于人口数量的快速增长、污水深度处理的进一步需求、工艺成本的合理与经济评估、保护环境的社会需要等因素,100年来活性污泥工艺不断在设计和操作运行上做出着调整。为了研究这些调整在工艺上的运行和反馈机制,就必须要运用仪表来进行监测。

活性污泥工艺的仪表化和自动化发展紧密相连。最初的发展起源于鼓风机的速度传动装置和控制溶解氧的PID循环控制器。最近,工艺的仪表化已经发展到氨控制系统和高级过程控制。

为了控制活性污泥工艺过程,国际上已经开始运用各种仪器和工艺模型。例如,国际水协(IWA)已经开发出一套数学模型,并且该模型已经成为现代高级过程控制系统的基础。

污水处理厂仪器化简史

1956年,Dr. Leland Clark通过对Clark极谱传感器的改进,开发出了溶解氧探头,这成为活性污泥工艺的第一次革新。90年代末,美国EI(Environmental Instruments)协会开发出第一台光学传感器。这些仪器最开始称作萤石探头,经过多年的发展演变,逐渐形成如RDO等探测仪器。

1996年,为完善溶解氧探头,Dr. John Watts(当时任职于Minworth系统有限公司)开发出第一台呼吸测定仪。该仪器可以运行多年,费用经济,能对溶解氧进行在线控制,同时还能用于毒性检测以替代污水处理厂进水处繁重的毒性测定。如今,世界上最有名的系统是英国的Strathkelvin Instruments和美国的Challenge Technologies。ASPCon由Strathkelvin Instruments开发,将呼吸运动计量法运用到主流控制,为最近国际上颇受认可的新技术。

1973年,人类研发出了用于测定工艺生物量悬浮的固体监测仪,90年代末,氨氮监测器又被开发出来,而这些监测仪的开发利用,可以使活性污泥工艺更加有效地运行。

活性污泥工艺仪器开发与运用的关键在于模型的建立。第一个模型是由国际水质协会于1983年开发的,即ASM1,包括COD的去除、O2的消耗、微生物的繁殖与降解。1995年,该模型被进一步延伸,增加了生物与化学除磷,也就是ASM2。90年代末,在原来基础上该模型又增加了好氧吸磷,即为ASM2d。国际水协开发的模型为一些经济的模型(如BioWin, GPSX, and Stoat)提供了基础,而且这也反过来为当今高级过程控制模型建立了基础。

现代污水处理厂中高级过程控制扮演的角色

污水处理厂自身规模与复杂度决定了相对应的仪器设备和控制过程。大多数较小的、传统的污水处理厂只有基本的仪器设备,包括溶解氧与流量监测仪。溶解氧浓度的控制是确保污水处理厂正常运转和能源消耗在可维持范围内的重要因素。

较大规模的污水处理厂已开始运用智能化设备和自动化控制系统。水务公司为此已经做了大量的工作,包括:

溶解氧控制;

有机负荷控制;

氨氮控制;

污泥龄控制;

高级全过程控制

为了使表面曝气系统、PID循环控制系统、微孔曝气系统等更高效地运行,溶解氧控制技术是最先采取的技术之一。

随着精密氨氮分析仪器的发展,污水处理厂对有机负荷和氨氮的控制是另一个较早运用于活性污泥工艺的技术。但结果却是喜忧参半,一些水务公司能成功地运用这些技术,然而更多公司则不具备这样的能力。

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