污水二级处理单元控制课件

1、污水二级处理单元控制水博士 战队目目录录1.概述2.连续流控制3.间歇运行控制4.厌氧生物处理控制5.生物膜工艺控制概述污水二级处理即污水生物处理，为污水处理的主体部分。 方法：利用微生物微生物的氧化分解及转化功能。 目标污染物：水中胶体或溶解状态的有机物有机物（BOD，COD），导致水体富营养化的可溶性无机物可溶性无机物（N，P）。 构筑物形式： 生物处理生物处理方式方式，运行方式运行方式等不同，衍生出多种形式的处理构筑物。污污水水二二级级处处理理工工艺艺生物处理方式生物处理方式运行方式运行方式构筑物形式构筑物形式主要作用主要作用活性污泥法活性污泥法连续流连续流传统曝气池传统曝气池去除去除C

2、OD氧化沟氧化沟AB法法AO去除去除COD，脱氮脱氮An-O去除去除COD，除磷除磷AAO去除去除COD，脱氮除磷脱氮除磷UASB去除去除COD，脱氮脱氮序批式序批式SBR去除去除COD，脱氮，除磷脱氮，除磷生物膜法生物膜法连续流连续流生物滤池生物滤池去除去除COD，脱氮，除磷脱氮，除磷生物转盘生物转盘生物接触氧化生物接触氧化生物流化床生物流化床序批式序批式SBR混合液悬浮固体浓度污泥回流比溶解氧浓度BOD污泥负荷污泥龄常见影响因素连续流BODMLSSSRTDO连续流好氧活性污泥法工艺控制特点特点：采用连续进水、出水的方式，控制简便。0101 R连续流好氧活性污泥法常用控制措施在活性污泥法工艺

3、系统中，污水处理是由活性污泥完成的，因而，工艺控制的主要目标目标，也就是活性污泥活性污泥本身。对于大部分连续流好氧活性污泥法工艺而言，常用的控制措施控制措施：曝气曝气系统的控制污泥回流污泥回流系统的控制剩余污泥排放剩余污泥排放系统的控制连续流好氧活性污泥法常用控制措施 曝气曝气系统的控制（主要影响：溶解氧） 污泥回流污泥回流系统的控制 剩余污泥排放剩余污泥排放系统的控制溶解氧对工艺的影响性能指标性能指标因果分析因果分析硝化增加DO浓度可增加硝化速率直至其最大值，从而增加系统硝化容量；好氧区体积较大也将增加硝化容量。反硝化溶解氧与硝酸盐竞争电子供体，同时还抑制硝酸盐还原酶的合成和活性，影响反硝化

4、脱氮。生物除磷磷的去除需要经历厌氧释磷、好氧吸磷，在厌氧时需要低溶解氧才能保证释磷完全，好氧段需要高溶解氧进行聚磷、排泥。去除COD在曝气充足的情况下，一般可以实现COD的充分氧化去除。另外，在缺氧条件下，反硝化也可以去除大部分COD。微生物种群和污泥沉淀性DO浓度和好氧区体积将影响细菌的种群结构和细菌的性能。微生物的衰减速率和DO浓度具有相关性，另外DO浓度也将影响絮状污泥和丝状菌竞争，从而影响污泥的沉淀性能。检测设备：检测设备：溶解氧仪控制设备控制设备：鼓风机控制目标控制目标：节能控制、降低成本控制依据控制依据：通常以溶解氧的余量来判断某个时候供氧量是否合适控制难点控制难点：所需的溶解氧是

5、变化的函数，具有非线性、大滞后、多变量、时变性曝气系统控制策略控制方式控制方式内容内容定供气量控制只按供气量的设定值控制供气量恒定。与进水量成比例控制按进入曝气池污水量成一定比例来调节供气量。定DO浓度控制在曝气池内DO的检测值与设定值保持一致来调节供气量，维持DO浓度为定值。曝气系统控制策略连续流好氧活性污泥法常用控制措施 曝气曝气系统的控制 污泥回流污泥回流系统的控制 （主要影响：二沉池SBH、好氧池MLSS） 剩余污泥排放剩余污泥排放系统的控制回流污泥量对工艺的影响性能指标性能指标因果分析因果分析硝化反应较高的污泥层高度（SBH）将导致大量硝化菌储存在沉淀池，进而降低反应器的硝化容量。反

6、硝化反应二沉池维持较高的污泥层将获得较好的反硝化环境，从而增加污泥中硝酸氮的去除。二沉池中污泥的水解，也可提供易于生物降解的物质，进一步增加反硝化速率。需要避免二沉池污泥的过度反硝化，造成污泥上浮，出水水质变差。生物除磷当二沉池污泥出现厌氧环境时，将导致磷的二次释放，适当的释放对系统总磷的去除是有益的，但避免磷的严重释放，从而导致出水磷浓度的增加。去除COD对COD的去除没有影响。性能指标性能指标因果分析因果分析微生物种群和污泥沉淀性污泥在二沉池的积累，微生物处于高有机负荷和低有机负荷交替状态下，在高有机负荷时，将利于污泥对有机物的快速吸附。从而污泥处于“饱和或饥饿”状态，利于污泥的沉淀。二沉

7、池泥水分离过程（1）如果SBH越接近二沉池出水堰，出水SS增加的可能性也越高，从而影响出水水质，造成污泥流失，尤其当SBH的高度高于二沉池进水口，由于水力负荷的作用导致污泥层波动，从而出水SS增加。（2）当进水负荷较低，且SBH的高度高于二沉池进水口时，由于污泥层可起到过滤的作用，那么出水水质优于SBH的高度低于二沉池进水口的情况。回流污泥量对工艺的影响检测设备检测设备：浊度仪控制设备控制设备：污泥回流泵控制目标控制目标：使系统保持良好状态达到最佳处理效果控制依据控制依据：曝气池内的悬浮固体浓度MLSS保持相对 稳定，二沉池泥水分离稳定控制难点控制难点：无法适应污水水质水量的随时变化污泥回流系

8、统控制策略控制方式控制方式内容内容定回流污泥量控制不考虑进水负荷的变化，白天和夜间按两个不同的设定值来控制回流污泥量。与进水量成比例控制按与进水流量呈一定比例来控制进水污泥量。若回流污泥浓度不变，MLSS浓度也能维持不变。若回流污泥浓度变化，可根据水质监测结果修正回流比。定MLSS浓度控制使MLSS浓度尽可能维持等于最优目标值，需设置回流污泥贮存池，常用的方法有前馈控制和在线MLSS检测仪。定F/M控制使有机物量和微生物量的比值保持在适宜的BOD-MLSS负荷范围内，需设置回流污泥贮存池，但该控制方法尚不成熟，需进一步完善。污泥回流系统控制策略连续流好氧活性污泥法常用控制措施 曝气曝气系统的控

9、制 污泥回流污泥回流系统的控制 剩余污泥排放剩余污泥排放系统的控制（主要影响：SRT）SRT对工艺的影响性能指标性能指标因果分析因果分析硝化通常SRT较长，将增加系统硝化菌数量，从而系统具有较高的硝化容量。然而，SRT影响微生物种群结构，相应影响系统硝化性能。反硝化SRT较长易于反硝化，因为硝酸氮可以通过内源呼吸去除，例如，当SRT从10天增加到15天时，硝酸氮的去除率将增加5%10%。生物除磷磷去除的最优SRT为512d，SRT较低导致聚磷菌没有充分增值，而较长的SRT将导致污泥排放不足，因此污泥吸收的磷也不会从系统中有效去除。去除COD只要SRT较长，可满足硝化要求，COD的去除基本没问题

10、。SRT对工艺的影响性能指标性能指标因果分析因果分析微生物种群和污泥沉淀性改变SRT将导致微生物种群结构变化，增大SRT，慢速生长的微生物将保留在系统中，并成为优势微生物。高SRT系统易于产生污泥膨胀。二沉池泥水分离过程对于给定的反应器体积，高SRT将导致较高的MLSS浓度，因此将增加二沉池的固体容量。高MLSS将导致出水中SS含量增加，尤其在高水力负荷时，更容易导致出水SS增加。检测设备检测设备：BOD仪控制设备控制设备：污泥排放泵控制目标控制目标：保持微生物数量的稳定控制依据控制依据：每日排放的剩余污泥量应大致等于污泥每日的增长量控制难点控制难点：受污水进水水质的影响较大剩余污泥排放系统控

11、制策略控制方式控制方式内容内容从曝气池排放混合液多用于实验室规模的研究。通过每日排放曝气池内固定体积的混合液。1.对于进水进水BOD浓度降低浓度降低的情况，虽然每日排放同样体积的混合液，但污泥浓度降低，则每日排放污泥的重量逐渐减少，直至每日排放的污泥重量等于新增的污泥重量。最终的结果是，污泥浓度降低，而污污泥龄不变泥龄不变。2.反之，对于进水进水BOD浓度增加浓度增加情况，最终的结果是污泥龄不变污泥龄不变，污泥浓度增高。即不管进水水质如何变化，当系统重新处于稳态时，该排泥方式可以保持系统的污泥龄不变，污泥负荷不变，从而可维持出水水质不变。剩余污泥排放系统控制策略控制方式控制方式内容内容从二沉池

12、的回流污泥系统排放污泥多用于实践运行。通过回流污泥每日排放固定重量的污泥。1.某时刻开始，进水进水BOD浓度降低浓度降低到某一水平，污泥负荷降低，污泥比增长速率相应降低，如果每日排放的污泥量不变，则使得系统内污泥量逐渐减少，污泥负荷则相应逐渐增加，从而使得污泥比增长速率加快。最终系统重新趋于稳定，污泥龄减小污泥龄减小。或是污泥比增长速率如何增加，都无法使得新增污泥量等于排放污泥量，系统内污泥量越来越少，直到无法正常无法正常运行运行。2.反之，进水进水BOD浓度升高浓度升高，采用每日排放固定重量污泥的方式，最终系统重新处于稳态时，系统污泥浓度增加，污泥龄增大污泥龄增大。剩余污泥排放系统控制策略典

13、型连续流工艺工艺工艺关键控制参数关键控制参数A/A/O硝化液回流外碳源投加量氧化沟HRTDOA/A/O工艺具体工艺图（标注硝化液回流、污泥回流）关键控制参数：关键控制参数：硝化硝化液液回流回流（内回流）；外碳外碳源投加量源投加量；好氧池DO；污泥回流（外回流）；污泥龄。硝化液回流量对A/A/O的影响性能指标性能指标因果分析因果分析硝化较高的内循环回流量将加大系统的混合程度，降低系统总硝化速率，但影响很小。反硝化内循环回流量小将导致缺氧区硝酸氮浓度不足，从而限制反硝化反应；而内循环回流量高将导致大量溶解氧进人缺氧区，同时增加溢流到好氧区的COD量，两种情况都会影响反硝化。因此对于特定水质都存在一

14、个最优的内循环回流量。生物除磷内循环回流主要是从好氧区向缺氧区回流硝酸氮。硝酸氮回流到厌氧区，硝态氮反硝化将和厌氧放磷过程竞争有机碳源，从而导致放磷不充分，影响磷的去除，因此需减少进入厌氧区的硝酸氮。微生物种群和污泥沉淀性硝化液回流并不影响微生物的种群结构。但提高系统的反硝化效果，充分发挥缺氧区的选择器功能，将提高污泥的沉淀性能。控制方式控制方式内容内容PID控制器通过PID控制器使被控变量的实际值与工艺要求的预定值一致。可应用硝酸氮测定仪来测定缺氧区末端硝酸氮浓度，也可以测定回流液中的硝酸氮浓度建立前馈反馈控制器。硝化液回流在A/A/O中的控制策略控制目标：控制目标：为了维持缺氧区末端硝酸氮

15、浓度处于较低的设定值（13mg/L）。外碳源投加量对A/A/O的影响性能指标性能指标因果分析因果分析硝化除非大量外碳源溢流到好氧区。导致硝化反应所需曝气量不足外，对硝化反应并没有明显的影响。反硝化向缺氧区投加外碳源将大幅度提高系统反硝化速率，降低出水硝酸氮浓度。生物除磷向缺氧区投加碳源将对磷的去除产生影响，普通的异养菌会和反硝化聚磷菌竞争硝酸氮，从而导致缺氧吸磷能力降低。建议在厌氧区投加碳源，这样投加的碳源被聚磷菌吸收，在缺氧区同时提高氮和磷的去除。微生物种群和污泥沉淀性外投碳源将导致微生物种群的变化，不同外碳源对应的反硝化能力不同。外投碳源并不影响污泥的沉淀性。控制目标：控制目标：维持缺氧区

16、末端的硝酸氮浓度处于一个较低但非零的值来实现。碳源的选择碳源的选择：甲醇、乙醇和乙酸钠是提高反硝化最常用的几种外碳源，每种外碳源都会导致微生物种群和污泥反硝化特性不同。在不同的条件下需根据分析来选择最优外碳源。注意：注意：为了最优控制反硝化过程，提高进水COD的利用效率，需要综合控制内循环回流量和外碳源投加量。外碳源投加量在A/A/O中的控制策略氧化沟关键控制参数：关键控制参数：HRT；DO。HRT对氧化沟的影响性能指标性能指标因果分析因果分析硝化氧化沟的硝化过程主要发生在好氧区。由于氧化沟有较长的污泥龄，有利于硝化菌的繁殖和生存。当在进水氨氮浓度一定且供养充足的情况下，适当减小HRT，并不会

17、对硝化反应造成大的影响。反硝化反硝化过程发生在缺氧区，而HRT低时，由于缺氧停留时间不足，会导致反硝化反应无法进行完全，造成出水TN浓度大幅上升。去除COD在进水COD浓度一定并且供氧充足的情况下，适当减小HRT并不会造成COD去除率大幅下降。HRT在氧化沟中的控制策略控制目标：控制目标：维持氧化沟出水的硝态氮和亚硝态氮浓度处于一个较低的值来实现。控制控制方式：方式：通过控制进水流量调节HRT。控制设备：控制设备：进水堰板。DO在氧化沟中的控制策略控制设备控制设备：转刷、表面曝气机。控制目标：控制目标：氧化沟系统DO分布和传输过程所体现的推流特征，有利于促进好氧、缺氧交替变化；在满足硝化效果前

18、提下，尽量减少曝气机开启数或转刷转速。控制难点：控制难点：氧化沟进水条件的日变化严重影响沟道内交替好氧、缺氧环境的稳定性，需要实施针对进水变化的合理调控。谢谢！谢谢！间歇运行工艺控制 间歇运行工艺间歇式活性污泥法（SBR）是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。具有空间上完全混合、时间上理想推流、占地面积少和不易发生污泥膨胀等优点。 共性参数曝气时间、 DO、pH、ORP0202DO浓度/曝气时间对工艺的影响性能指标性能指标因果分析因果分析硝化增加溶解氧浓度通常可增加硝化速率直至其最大值，曝气时间较长将增加处理系统的硝化容量。反硝化DO浓度较高通常会降低“同时”

19、反硝化现象，DO浓度不太高或易降解COD浓度较高时，通常会发生反硝化反应。缺氧时间短，将增加曝气阶段时间，从而降低氮的去除。生物除磷缺氧PAO具有具有“一碳两用”的优势，可以同时脱氮除磷，节省碳源的需求量。另外在好氧阶段过度曝气将导致PAO细胞内贮存的碳源物质过量消耗，从而在随后的周期内吸磷较差。COD去除在完全硝化的情况下，一般可实现COD的充分氧化去除。另外在缺氧环境下由于反硝化反应，大部分COD去除。控制方式控制方式内容内容应用营养物传感器对曝气时间进行控制通过氨氮和硝态氮的测定，应用传统的反馈控制系统对间歇运行工艺进行曝气控制。应用ORP和pH测定曲线对曝气时间进行控制当曝气打开时，反

20、应器内ORP增加；曝气关闭，反应器内ORP降低，在ORP曲线上出现两个拐点“氨氮突破点”和“硝酸氮膝点”，分别表示硝化/反硝化结束；当开启曝气时，发生硝化，混合液内的pH值降低，直至硝化完成。继续曝气pH会上升到一个较高的值，因此硝化完成时在pH曲线上出现拐点“氨氮谷点”。当关闭曝气，反硝化开始，pH增加直至反硝化完成，然后厌氧消化过程导致pH降低，因此反硝化完成pH曲线上出现另一个拐点“硝酸氮峰点”。控制策略氮去除反应器氮去除反应器ORP、氨氮、硝酸氮、氨氮、硝酸氮、DO和和ORP曲曲线线典型间歇运行工艺 SBR法一个运行周期的5个运行阶段为：进水阶段、反应阶段、沉淀澄清阶段、排放水阶段和待

21、进水闲置阶段。 SBR法不仅工艺简单，而且为了不同的净化目的，可以通过不同的控制手段，以各种方式灵活的运行。SBR常规控制要点1.DO值溶解氧的高低最直接的是由曝气系统所提供的曝气量大小决定的，经验值范围在23mg/l，过低会影响正常的生化效果，过高又造成能源浪费，在实际运行中，依据具体情况，确定符合需要的DO值。2.污泥沉降性能的控制如果污泥的沉降性能不好，在SBR的反应期结束后，污泥难以沉淀，上层清液的排除就受到限制，水泥比下降，导致每个运行周期处理污水量下降，应注意每个运行周期内污泥的SVI变化趋势，及时调整运行方式以确保良好的处理效果。SBR自动控制1.普通自动控制根据水量与设定的时间

22、，实现SBR法自动控制。通过水位继电器来控制进水时间，用时间继电器控制反应时间和沉淀时间等。2.实时控制以处理水质为目标的自动控制，它是在普通控制的基础上，根据进水和反应器内的有机物、氮和磷的浓度变化来控制反应时间。（例如以DO、pH和ORP作为SBR法的实时控制参数）。厌氧处理工艺控制 厌氧处理工艺利用厌氧微生物的代谢过程在无需提供氧气的情况下，把水中的有机污染物转化为无机物（CH4等）的过程。 厌氧消化过程示意图 共性参数温度、pH、Eh。0303水解阶段酸化阶段产乙酸阶段产甲烷阶段产氢产乙酸细菌水解产酸细菌产甲烷细菌温度对工艺的影响性能指标性能指标因果分析因果分析水解效率厌氧菌以有机物为

23、营养，合适的温度有利于厌氧菌的生长，进而达到对有机物的水解转化作用。消化温度影响产甲烷菌的生物活性，该细菌是影响厌氧消化效率和成败的关键因素。污泥颗粒合适的温度有利于形成沉降性较好的污泥颗粒，好的沉降性更有利于泥水分离。产气量温度会影响某些中间产物的形成以及各种物质在水中的溶解度，因而可能会影响到沼气的产量和成分等。控制方式控制方式内容内容直接在厌氧反应器内进行温控蒸汽管直接安装在厌氧反应器底部，再通过温度传感器保证温度在需要的范围内。对厌氧反应器本身进行保温处理蒸汽管安装在调节池中，将温度加至略高于要求的温度，再将加热的废水送入厌氧反应器。用热交换器对进水间接加热利用废水处理中产生的甲烷经热

24、交换器燃烧产生的热量加热废水。控制策略pH对工艺的影响性能指标性能指标因果分析因果分析微生物电荷吸附性pH的变化引起微生物体表面电荷的变化，进而影响生物对营养物的吸收。酶活性不适宜的pH使酶的活性降低，进而影响微生物细胞内的生化反应。微生物活性pH通过影响有机化合物的离子化作用，使离子更易进入细胞内，破坏生物活性。微生物的抗性过高或过低的pH都将降低微生物对高温的抗性。控制方式控制方式内容内容投加酸碱物质在进水处或反应器直接投加酸碱。pH8时应进行加酸调节。常用致碱物质：Na2CO3、NaHCO3、Ca(OH)2。出水回流厌氧反应器出水碱度会高于进水碱度，采用回流的方法控制pH，同时出水回流还

25、可起到稀释作用。出水吹脱CO2后回流出水中的CO2是主要的酸性物质，将出水中的CO2吹脱后回流可调控反应器内pH。控制策略Eh对工艺的影响1.厌氧环境的主要标志是发酵液具有低的氧化还原电位，其值应为负值。2.常温条件下，甲烷菌对氧化还原电位的要求一般为-330mV以下，可用于常温或中温反应器的设计与运行指标，但在高温反应器中，一般应低于-500mV。3.一般情况下，氧的溶入是引起发酵系统的氧化还原电位升高的主要和直接原因。典型厌氧处理工艺定义：升流式厌氧污泥床反应器（UASB），是利用反应器底部的高浓度污泥床(污泥浓度可达60-80g/L)，对上升流废水进行厌氧处理的高速废水生物处理过程。 U

26、ASB反应器结构图控制要点控制要点1.进水基质的类型及营养比的控制2.进水中悬浮固体浓度的控制(SS)3.有毒有害物质的控制4.碱度和挥发酸浓度的控制控制策略控制要点控制要点内容内容进水基质的类型及营养比的控制运行中主要控制厌氧反应器中的C：N：P比例.一般应控制C：N：P在(200300)：5：1为宜.在反应器启动时,稍加一些氮素有利于微生物的生长繁殖。进水中悬浮固体浓度 (SS)的控制对进水中SS的严格控制要求是UASB反应器处理工艺与其它厌氧处理工艺的不同之处，一般都将SS控制在2000mg/L以下。有毒有害物质的控制氨氮浓度的控制：控制在1000mg/L以下；硫酸盐浓度的控制：不应大于

27、5000mg/L；其他有毒物质：重金属、三氯甲烷、氰化物、酚类、硝酸盐和氯气等。碱度和挥发酸浓度的控制操作合理的反应器中的碱度一般应控制20004000mg/L之间，挥发酸的安全浓度控制在2000mg/L，当VFA的浓度小于200mg/L时,一般是最好的。生物膜工艺控制生物膜法是利用附着生长于某些固体物表面的微生物（即生物膜）进行污水处理的方法。0404共性参数共性参数：1.有机负荷和水力负荷2.生物膜量有机负荷及水力负荷对工艺的影响性能指标性能指标因果分析因果分析硝化有机负荷较高时，自养菌难与异养菌竞争，不利于硝化反应进行；反硝化有机负荷较低时，生物膜较薄，DO易穿透生物膜，难形成缺氧微环境

28、，反硝化效果差；水力负荷较大时生物膜易脱落，反硝化效果差。有机物水力负荷愈小，污水与生物膜接触时间愈长，处理效果愈好。控制方式控制方式内容内容水力冲刷强度控制有机负荷大时，可增加水力冲刷强度，有利于生物膜的脱落，相应的水力负荷也增大。滤床的控制采用比表面积大，孔隙率高的滤料，加上供氧良好，则负荷可提高。控制策略生物膜量对工艺的影响性能指标性能指标因果分析因果分析硝化生物膜量大时，硝化细菌在好氧生物膜中易进行硝化反应。反硝化反硝化过程产生的气态代谢产物，减弱了生物膜在滤料上的固着力。有机物有机物浓度越高，底物扩散的深度越大，生物膜厚度也越大。控制方式控制方式内容内容滤料控制选择合适的生物附着能力

29、强、比表面积大的滤料，有利于生物生长。营养物控制所需要的主要营养物质比例为BOD5：N：P=100:5:1，应根据实际情况，按比例投加营养物质。水力负荷加大水力负荷，改善生物膜的氧的传质，加速生物膜的更新，使之不集中剥落。控制策略典型生物膜处理工艺生物滤池普通生物滤池普通生物滤池高负荷生物滤池高负荷生物滤池塔式生物滤池塔式生物滤池曝气生物滤池曝气生物滤池控制要点1.滤床的比表面积和孔隙率滤床的比表面积和孔隙率愈大，扩大了传质的界面，促进了水流的紊动,有利于提高净化功能。2.有机负荷与水力负荷有机负荷较高，生物膜的增长较快，引起滤料堵塞，需要调整水力负荷。水力负荷增加，提高水力冲刷力 ，维持生物膜的厚度。一般是通过出水回流来解决。3.反