WSZ-AO西安市地埋式一體化污水處理設(shè)備

WSZ-AO西安市地埋式一體化污水處理設(shè)備

類(lèi)四類(lèi)水體下的技術(shù)對(duì)策全文

 一、難點(diǎn)解析

2015年10月，醞釀已久的天津市污水處理廠出水排放新地標(biāo)頒布實(shí)施，其中較北京地標(biāo)對(duì)于TN的要求更為嚴(yán)格，如此大范圍嚴(yán)要求在國(guó)內(nèi)是*。因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)要求水質(zhì)非常接近于地表水四類(lèi)水質(zhì)，因此慣稱(chēng)類(lèi)四類(lèi)水體。

且不去分析標(biāo)準(zhǔn)本身是否合理，因?yàn)樵u(píng)論標(biāo)準(zhǔn)本身不是技術(shù)話題。那么，我們搞技術(shù)的人就要捫心自問(wèn)了，新地標(biāo)來(lái)了，我們?nèi)绾螒?yīng)對(duì)？大幅度增加成本？不現(xiàn)實(shí)！采用超長(zhǎng)工藝流程？不經(jīng)濟(jì)！保守設(shè)計(jì)，少說(shuō)話多干活？不擔(dān)當(dāng)！其實(shí)說(shuō)到底，對(duì)于新地標(biāo)我們要解決的就是如何低成本的去實(shí)現(xiàn)，也就是我們常說(shuō)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性。

大話少說(shuō)，直奔主題，先來(lái)數(shù)說(shuō)達(dá)標(biāo)難點(diǎn)。隨著“水十條”和新環(huán)保法的頒布，水質(zhì)超標(biāo)按日計(jì)罰和追究刑責(zé)堪稱(chēng)嚴(yán)，又迎來(lái)新地標(biāo)的實(shí)施可謂是雪上加霜。很多污水處理廠搞運(yùn)營(yíng)的朋友天天謹(jǐn)小慎微，寢食難安。污水處理廠又面臨進(jìn)水水質(zhì)水量多變，按照標(biāo)準(zhǔn)要求達(dá)到365天天天達(dá)標(biāo)實(shí)為不易。新地標(biāo)和原有標(biāo)準(zhǔn)以及地標(biāo)水標(biāo)準(zhǔn)主要水質(zhì)指標(biāo)對(duì)比如下表：

1、COD

化學(xué)需氧量，出水中殘存的COD多為難降解成份，主要來(lái)源分兩個(gè)方面即微生物代謝產(chǎn)物、原水難降解成份，實(shí)踐表明微生物代謝產(chǎn)物貢獻(xiàn)值不足10mg/L，這一點(diǎn)在很多市政大型污水處理廠可以得到驗(yàn)證，在來(lái)水條件好的情況下，經(jīng)過(guò)二級(jí)生化以及三級(jí)加藥混凝、過(guò)濾處理后COD往往能夠降至10mg/L左右。那么COD的問(wèn)題就簡(jiǎn)化了，主要需應(yīng)對(duì)來(lái)水中的難降解成份，而這些成份多來(lái)源于工業(yè)廢水，誠(chéng)然對(duì)于污水處理來(lái)講源頭控制是較理想的，但水來(lái)之則要安之，難降解COD如何解決，請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注問(wèn)題解決篇，且聽(tīng)下回分解@！

2、BOD

我相信搞運(yùn)行的人不會(huì)擔(dān)心BOD，因?yàn)榛钚晕勰嗌瞄L(zhǎng)消滅BOD，BOD甚至是大家心中的寶貝，BOD等于錢(qián)！是的，應(yīng)該說(shuō)BOD的達(dá)標(biāo)不是問(wèn)題。但是，為了TN的達(dá)標(biāo)，很多設(shè)計(jì)者喜歡在三級(jí)處理段增設(shè)末端反硝化設(shè)施，這里需要投加大量碳源，也就是末端投BOD，于是問(wèn)題來(lái)了，出水BOD的達(dá)標(biāo)不是取決于二級(jí)生化段的運(yùn)行優(yōu)劣，而主要取決于末端反硝化段的投加量能否做到合理，筆者認(rèn)為難！這好比用紗布兜細(xì)沙，你永遠(yuǎn)阻擋不了沙子的穿透，這是自己在給自己設(shè)置絆腳石，這是必須要解決的問(wèn)題！

3、氨氮

氨氮確實(shí)不是難題，水溫在10℃以上*壓力，還有認(rèn)為氨氮很難的嗎？

4、懸浮物&總磷

絮凝劑可以同時(shí)去除總磷和懸浮物，因此此二位作為1個(gè)問(wèn)題。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，普通的三級(jí)處理設(shè)施對(duì)此老兩位去除效果，懸浮物達(dá)到5mg/L以下，總磷達(dá)到0.2mg/L壓力不大，但絮凝劑確實(shí)是高成本，實(shí)際運(yùn)行中應(yīng)該適度增強(qiáng)二級(jí)生化段對(duì)于總磷的去除率。可以說(shuō)大的困難是低成本化學(xué)除磷的方法。好在除磷藥劑費(fèi)用還基本能夠控制在可接受的范圍，但新地表下懸浮物的達(dá)標(biāo)仍存隱憂，隱憂還是來(lái)源于末端反硝化工藝，如反硝化濾池，反硝化濾池為了生物掛膜需要選用大直徑濾料，這便帶來(lái)了反硝化濾池過(guò)濾空隙當(dāng)量的增大，這好比竹籃打水，濾池如果不保險(xiǎn)了，懸浮物也便成了問(wèn)題，這也是必須要解決的問(wèn)題！

5、總氮

終于說(shuō)到總氮了，標(biāo)準(zhǔn)制定者顯然充分考慮到了總氮達(dá)標(biāo)的可行性。類(lèi)四類(lèi)和真四類(lèi)的區(qū)別就是總氮，為什么從1.5mg/L放寬的10mg/L，而北京類(lèi)四類(lèi)地標(biāo)實(shí)際總氮要求15mg/L，標(biāo)準(zhǔn)制定者為何對(duì)總氮放寬要求？顯然是因?yàn)榭偟茈y，確實(shí)很難，難題榜。前文所說(shuō)的末端反硝化技術(shù)甚至不惜犧牲BOD和懸浮物指標(biāo)來(lái)保總氮也是蠻拼的！總氮的達(dá)標(biāo)，尤其總氮的低成本達(dá)標(biāo)是否可行？且聽(tīng)下文分解@！

二、現(xiàn)狀分析

首先引用一句名言——沒(méi)有無(wú)緣無(wú)故的愛(ài)，也沒(méi)有無(wú)緣無(wú)故的恨！感謝此言作者@！筆者與AAO工藝、多級(jí)AO工藝、反硝化濾池工藝等本無(wú)愛(ài)也無(wú)恨，下文如有傷及無(wú)辜，還望海涵，更加歡迎不同意見(jiàn)，可關(guān)注“水技術(shù)”后直接留言。

下面進(jìn)入正題，包括生物膜法在內(nèi)的活性污泥法等現(xiàn)有工藝類(lèi)型看似千變?nèi)f化，實(shí)則只有三種類(lèi)型，即好氧、缺氧、厭氧。好氧是存在分子態(tài)氧的狀態(tài)，可以測(cè)出DO值，DO大于零就是好氧，因?yàn)镈O本身就是分子氧輸入與消耗動(dòng)態(tài)平衡后剩余量的體現(xiàn)；缺氧是沒(méi)有或絕少存在分子氧但存在化合態(tài)氧的狀態(tài)；厭氧則是既沒(méi)有分子態(tài)氧也沒(méi)有化合態(tài)氧的狀態(tài)，理想的厭氧環(huán)境ORP（氧化還原電位）應(yīng)達(dá)到-400mV以下。這一數(shù)值為經(jīng)驗(yàn)值，與大家分享，在此范圍內(nèi)生物除磷效果。正是好氧、缺氧、厭氧在時(shí)間和空間上的排列組合產(chǎn)生了現(xiàn)有各類(lèi)生物脫氮除磷工藝如：氧化溝系列、SBR系列、MBR系列、AAO系列、多級(jí)AO系列、SND（同步硝化反硝化）技術(shù)等等。實(shí)際萬(wàn)變不離其宗，既然總氮居難題榜，這里就典型生物脫氮工藝AAO、多級(jí)AO、SND、反硝化濾池在新地標(biāo)要求下存在的問(wèn)題進(jìn)行討論。

圖2-1 AAO工藝流程

AAO通過(guò)好氧段末端硝化液的回流至缺氧段實(shí)現(xiàn)生物脫氮。該工藝的總氮去除率受內(nèi)外回流量的影響，若回流比r（回流量/進(jìn)水量）為300%，外回流比R（外回流量/進(jìn)水量）為*時(shí)總氮理論大去除率為： E0=(R+r)/(R+r+1)=80%，但實(shí)際上內(nèi)回流同時(shí)帶來(lái)氧氣回流，回流比越大氧氣回流也越大，實(shí)際工程運(yùn)行中是無(wú)法達(dá)到理論去除率的，實(shí)際運(yùn)行中總氮去除率一般只能達(dá)到40-60%。

圖2-2 多級(jí)AO工藝流程

多級(jí)AO工藝將進(jìn)水段分為若干個(gè)，每一段進(jìn)水中的碳源用于完成前一段硝態(tài)氮的反硝化，以四段進(jìn)水為例，假設(shè)平均每段進(jìn)水25%，為減少總氮放棄率，第四段可適當(dāng)減少配水比例，但為了保證對(duì)前一段硝態(tài)氮進(jìn)行充分反硝化，也不宜過(guò)少，如果配水20%，這20%水中的TN將面臨沒(méi)有反硝化段對(duì)其進(jìn)行脫總氮的尷尬，因此末點(diǎn)配水就意味著這部分TN的放棄，刻意減少配水量比如10%又會(huì)造成對(duì)前一段反硝化的不*，實(shí)際運(yùn)行中總氮去除率一般只能達(dá)到70-80% 。

SND從技術(shù)層面可以說(shuō)是偉大的發(fā)現(xiàn)，但是其工藝控制要求非常嚴(yán)格，在實(shí)際工程應(yīng)用中也就大打折扣。但SND所發(fā)現(xiàn)的好氧反硝化現(xiàn)象卻非常值得深入研究并已有重大突破，在此埋一伏筆，且聽(tīng)后文詳解@！

反硝化濾池工藝的問(wèn)題在第1篇中已有說(shuō)明，這里不再贅述。

至此，有必要引出兩個(gè)概念：碳源利用率和總氮放棄率。

碳源利用率：生物脫氮所涉及到的主要成本是鼓風(fēng)電耗和碳源藥耗成本。可以認(rèn)為凡是DO直接氧化rbCOD（易降解COD）就造成了上述兩種成本的同時(shí)增加。那么，生物脫氮工藝的化目標(biāo)應(yīng)該是*沒(méi)有rbCOD直接與氧氣反應(yīng)和所有的rbCOD都用于反硝化，對(duì)于生物脫氮工藝的優(yōu)劣也可通過(guò)與該目標(biāo)的差距來(lái)考量。碳源的利用率就是rbCOD用于反硝化的比例。提高碳源利用率是工藝選型和運(yùn)行管理兩個(gè)方面的事，應(yīng)雙向努力，雙管齊下。可以認(rèn)為在新地標(biāo)要求下，過(guò)量曝氣和曝氣設(shè)備的粗放型控制是有罪的，但曝氣量關(guān)聯(lián)因素眾多并大多難以測(cè)準(zhǔn)，在此背景下的曝氣量精確控制的實(shí)現(xiàn)則需采用模糊控制的手段。模糊控制具體說(shuō)明將在問(wèn)題解決篇詳述。

總氮放棄率：通俗來(lái)說(shuō)總氮放棄率是指假設(shè)在碳源*充足的情況下，工藝仍無(wú)法去除的總氮。總氮放棄率的存在是現(xiàn)有常用二級(jí)脫氮工藝的通病。這也是反硝化濾池流行的內(nèi)在原因。

三、問(wèn)題解決之總氮

先來(lái)算一筆賬，去除10mg/L總氮投加碳源（這里順便插曲說(shuō)一下碳源，并無(wú)所指，盡義務(wù)爾！任何形式的碳源BOD/TN和BOD/TP都應(yīng)該遠(yuǎn)大于進(jìn)水中的這兩項(xiàng)比值，并且難降解成份不宜太高，否則單看BOD、COD數(shù)值再高也是枉然！）的BOD當(dāng)量至少30mg/L，以普遍使用的乙酸鈉為例，BOD有效量?jī)H為40%，以2700元/噸計(jì)算噸水成本為0.2元，對(duì)于10萬(wàn)噸/天規(guī)模的污水廠一天成本就是2萬(wàn)元，一年七百余萬(wàn)元！我堅(jiān)信運(yùn)營(yíng)單位都是好人，但想必好人都會(huì)被餓死的，所以勸工藝設(shè)計(jì)者的事就不要做了。當(dāng)然，后接純碳源缺氧段和好氧段對(duì)于某些缺少占地的改造項(xiàng)目也存在困難，這也是分離式硝化-反硝化的問(wèn)題之一。

下面進(jìn)入正題，在第2篇現(xiàn)狀分析中已經(jīng)提到現(xiàn)有生化工藝的脫氮效率極限為80%，對(duì)于進(jìn)水總氮大于50mg/L的污水廠達(dá)到類(lèi)四類(lèi)水體地標(biāo)均無(wú)望！低成本的解決總氮從概念角度講是兩個(gè)方面：一要降低工藝對(duì)總氮的放棄率；二要提高來(lái)水中碳源的利用率。向剛才所說(shuō)的分離式硝化-反硝化工藝做到了*點(diǎn)，總氮放棄率低了，但是第二點(diǎn)沒(méi)有做到，也就是來(lái)水中有部分碳源被浪費(fèi)掉同時(shí)末端又要投加碳源，這是它的癥結(jié)所在。總氮放棄率和碳源利用率的概念請(qǐng)參見(jiàn)“水技術(shù)”公眾平臺(tái)分享的《類(lèi)四類(lèi)水體下的技術(shù)對(duì)策第2篇——現(xiàn)狀分析》。

好吧，干貨來(lái)了！好氧反硝化，雖然好氧反硝化現(xiàn)象在SND（同步硝化反硝化）的技術(shù)研究中已被發(fā)現(xiàn)，但這個(gè)意義上的好氧反硝化只是低氧環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的，其實(shí)多數(shù)學(xué)者甚至認(rèn)為這種反硝化只是發(fā)生在菌膠團(tuán)內(nèi)部無(wú)分子氧的微觀區(qū)域。偶然的機(jī)緣，與搞生物工程的草根聊到好氧反硝化，瞬間跨專(zhuān)業(yè)的結(jié)合的火花便產(chǎn)生了，原來(lái)搞個(gè)菌種分離對(duì)人家來(lái)說(shuō)不叫個(gè)事@！通過(guò)對(duì)好氧反硝化菌種的深入研究，發(fā)現(xiàn)該菌種在一定條件刺激下會(huì)大幅度加速繁殖速率，而能夠完成好氧反硝化的酶系統(tǒng)要在好氧、缺氧交替的環(huán)境下才能*形成！那么，當(dāng)好氧反硝化菌種的種群密度提高上來(lái)之后，神奇的現(xiàn)象便產(chǎn)生了，在DO達(dá)到2mg/L左右的好氧段居然發(fā)生著穩(wěn)定而強(qiáng)烈的反硝化，其爭(zhēng)奪碳源的能力甚至高于普通的好氧異養(yǎng)菌，我們戲稱(chēng)其為開(kāi)著外掛的反硝化菌！

先來(lái)說(shuō)說(shuō)這一技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式，好氧反硝化來(lái)源于SND但與SND又有本質(zhì)的區(qū)別，它的實(shí)現(xiàn)需要缺氧、好氧環(huán)境的交替，更像是多級(jí)AO工藝，工藝形式就是帶側(cè)流段的多級(jí)AO，因此命名為改良多級(jí)AO工藝，流程圖如下：

圖3-1 改良多級(jí)AO工藝流程示意圖

其中，側(cè)流段菌種選擇與分離器整體HRT小于1小時(shí)，因此改造難度非常低。在實(shí)際應(yīng)用中通過(guò)菌種的一次性投放和持續(xù)側(cè)流強(qiáng)化培養(yǎng)，使其在生化系統(tǒng)中*保持優(yōu)勢(shì)地位，即可實(shí)現(xiàn)*穩(wěn)定的好氧反硝化。該工藝同時(shí)保留原有缺氧反硝化的脫氮能力，加上好氧反硝化的強(qiáng)化脫氮，大幅度降低了碳源的浪費(fèi)也即提高了碳源利用率，同時(shí)大幅度降低了總氮的放棄率，姑且稱(chēng)之為生物脫氮工藝中的生化工藝，如有更優(yōu)工藝隨時(shí)讓賢@！

這項(xiàng)技術(shù)在某12萬(wàn)噸/天的多級(jí)AO工藝中進(jìn)行了生產(chǎn)性試用，同時(shí)與在進(jìn)水水質(zhì)*相同的情況下在同一廠內(nèi)與普通多級(jí)AO工藝進(jìn)行同步對(duì)比，從2013年11月至2014年8月試用期間9個(gè)月的運(yùn)行數(shù)據(jù)如下：

如圖2，進(jìn)水COD平均值283mg/L，BOD5平均值146mg/L，B/C平均0.52。

 圖3-2進(jìn)水COD、BOD情況

如圖3，進(jìn)水TN平均49mg/L，進(jìn)水BOD/TN平均2.99，進(jìn)水COD/TN平均5.78

圖3-3進(jìn)水TN情況

  如圖4，改良多級(jí)AO工藝出水TN平均6.2mg/L；同樣水質(zhì)對(duì)比普通多級(jí)AO工藝出水TN平均16.4mg/L。

圖3-4 出水TN情況

可見(jiàn)同等碳氮比條件下，改良多級(jí)AO具有如下優(yōu)勢(shì)：

1、運(yùn)行電耗更低，這得益于更多的硝態(tài)氮參與了反硝化，使得化合態(tài)氧氣更多的參與COD的氧化，從而節(jié)約了曝氣量。

2、改良多級(jí)AO較普通多級(jí)AO可以多脫除10mg/L的TN，相當(dāng)于節(jié)約30mg/LBOD當(dāng)量的碳源，以乙酸鈉計(jì)折合節(jié)約碳源*.2元/噸。

3、改良多級(jí)AO可使TN穩(wěn)定達(dá)到10mg/L以下，而普通多級(jí)AO則無(wú)法突破瓶頸，而這一點(diǎn)比節(jié)約運(yùn)行成本更為重要。

4、即使在不得不采用分離式硝化-反硝化工藝時(shí)，改良多級(jí)AO仍可以減輕純碳源反硝化段的壓力，從而降低電耗和碳源藥耗。

聲明：該技術(shù)已申請(qǐng)國(guó)家，同時(shí)澄清提高碳源利用率不等于*不需要外加碳源，當(dāng)進(jìn)水中碳氮比實(shí)在太低時(shí)外加碳源也是必要的，但同等條件下投加量是可以降低的！

俗話說(shuō)好馬配好鞍，好的工藝設(shè)計(jì)還需要好的運(yùn)行管理才能發(fā)揮出它大的效能，不同的運(yùn)行管理者必然有不同的管理水平，能夠不斷集成進(jìn)管理水平并普及應(yīng)用的手段就是工業(yè)機(jī)器人。下篇預(yù)告《類(lèi)四類(lèi)水體下的技術(shù)對(duì)策第4篇——問(wèn)題解決之運(yùn)行智能化》！

四、問(wèn)題解決之運(yùn)行智能化

污水廠進(jìn)水由提升泵提升，運(yùn)行中進(jìn)水泵的臺(tái)數(shù)在一天之內(nèi)會(huì)有很大的變化，當(dāng)進(jìn)水泵數(shù)量變化時(shí)進(jìn)水量也隨之變化。此外，進(jìn)水水質(zhì)受晝夜差距，工作日、休息日差距，以及個(gè)別偷排現(xiàn)象的影響也是隨時(shí)變化的。對(duì)于這些變化的進(jìn)水參數(shù)，在新環(huán)保法按日計(jì)罰和超標(biāo)可入刑的新形勢(shì)下，污水處理廠的運(yùn)行壓力*增大，單純依靠工藝工程師每天上班時(shí)間對(duì)工藝參數(shù)的人工調(diào)節(jié)已經(jīng)不能滿足新形勢(shì)下污水廠穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的需求。

假設(shè)一個(gè)污水處理廠有一名非常優(yōu)秀的工藝工程師，他上班時(shí)間可以把所有工藝調(diào)整到合理水平，但只要是人就需要休息，難以做到24小時(shí)不間斷調(diào)整，除非有2名甚至更多的優(yōu)秀的工藝工程師輪班倒，這顯然不太現(xiàn)實(shí)，污水處理廠開(kāi)的工資好像對(duì)這些優(yōu)秀的工藝工程師也沒(méi)有那么大的吸引力，玩笑@！

那么問(wèn)題來(lái)了，在人力資源有限的情況下如何實(shí)現(xiàn)污水處理廠的穩(wěn)定運(yùn)行？答案就是運(yùn)行智能化，所謂運(yùn)行智能化就是將工藝工程師對(duì)工藝的調(diào)整策略表達(dá)到電腦上，讓電腦代替人去執(zhí)行工藝調(diào)整指令。在這一思路指導(dǎo)下，運(yùn)行智能化走過(guò)了由精確控制到模糊控制的歷程，先說(shuō)精確控制是符合常人思維的，大家都想嚴(yán)謹(jǐn)一些，精確一些再精確一些，但污水的特點(diǎn)就是不精確，每時(shí)每刻都在變化。從小的方面，比如某位同志某一天上火了或者好東西吃多了，那他們家排放的COD可能就會(huì)高一些，這種情況污水處理廠當(dāng)然是無(wú)法預(yù)測(cè)的，再比如上游企業(yè)間歇性排放污水了，這種沖擊也是很難預(yù)料的。污水的復(fù)雜性決定了精確控制的目標(biāo)實(shí)際很難實(shí)現(xiàn)，實(shí)際應(yīng)用中也印證了這一點(diǎn)，很多依靠數(shù)學(xué)模型和大量在線儀表運(yùn)算的精確控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中都出現(xiàn)了難以穩(wěn)定運(yùn)行的尷尬局面，對(duì)于儀表完好率和準(zhǔn)確度的依賴性*，對(duì)于來(lái)水變化的反應(yīng)力很差。其實(shí)，工藝工程師在調(diào)整工藝時(shí)也并沒(méi)有進(jìn)行太多精確計(jì)算，人的思維模式實(shí)際上是一種大局分析模式，簡(jiǎn)單說(shuō)就是對(duì)于某個(gè)工藝控制量人會(huì)比較容易作出該值是偏高了或偏低了的判斷，但究竟應(yīng)該是多少往往是說(shuō)不準(zhǔn)的，但有這個(gè)判斷就夠了，俗話說(shuō)蹚水試著來(lái)，偏高了往下調(diào)一點(diǎn)看看唄，對(duì)了，這就是模糊控制，把復(fù)雜的定量計(jì)算轉(zhuǎn)為簡(jiǎn)易的定型判斷，然后再進(jìn)行不斷的重復(fù)性調(diào)整，使得調(diào)整值不斷的向合理區(qū)間靠近，終便實(shí)現(xiàn)了相對(duì)的精確，只要這種相對(duì)精確能夠?qū)⑺|(zhì)控制在一定的范圍內(nèi)那也就足夠了。

說(shuō)了這么多廢話，終于隆重推出——工藝管理機(jī)器人（PMR系統(tǒng)），基本原理是基于控制工程領(lǐng)域的模糊控制理論，對(duì)于多變的或測(cè)不準(zhǔn)的控制目標(biāo)避開(kāi)直接計(jì)算目標(biāo)值，根據(jù)選定的在線調(diào)控因子對(duì)目標(biāo)值進(jìn)行模糊控制，通過(guò)數(shù)據(jù)選擇性采集、模糊化分析、解模糊和周期性調(diào)整，使得控制值不斷自動(dòng)趨近于合理區(qū)間。這種控制方式與機(jī)器人制造時(shí)采用的模糊控制理論相同，因此也可稱(chēng)為工藝管理“機(jī)器人”。這里需澄清機(jī)器人只針對(duì)工藝關(guān)鍵點(diǎn)，不等于無(wú)人值守。

PMR系統(tǒng)已發(fā)展包括了曝氣總量智能控制系統(tǒng)、曝氣分量智能控制系統(tǒng)、配水量智能控制系統(tǒng)、污泥回流量智能控制系統(tǒng)、加藥量智能控制系統(tǒng)、加氯量智能控制系統(tǒng)。這六種控制系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行集成設(shè)置或分別設(shè)置均可，也可以部分設(shè)置發(fā)揮單項(xiàng)調(diào)控功能，同時(shí)支持云端管理、WEB發(fā)布和遠(yuǎn)程調(diào)控功能，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)+智能管理。

PMR系統(tǒng)在污水處理廠整體自控系統(tǒng)中所處位置如下圖：

采用以太網(wǎng)通訊，即插即用，可以非常便利的在現(xiàn)有或新建污水處理廠應(yīng)用。在實(shí)際應(yīng)用的工程中，對(duì)于20萬(wàn)噸/天規(guī)模的污水處理廠，達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)時(shí)每年節(jié)約運(yùn)行成本達(dá)900余萬(wàn)元，同時(shí)穩(wěn)定的工藝參數(shù)也有效的促進(jìn)了各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)與節(jié)能降耗的雙贏。由于模糊控制進(jìn)行的是定性判斷，這一點(diǎn)使得系統(tǒng)對(duì)儀表的準(zhǔn)確性和完好率的要求大幅度降低了，比如對(duì)于流量計(jì)的要求僅僅是水量增大的時(shí)候它測(cè)得數(shù)會(huì)變大，反之會(huì)變小就足夠了，至于它測(cè)量是否非常準(zhǔn)確并不需要嚴(yán)格要求，降低對(duì)儀表的依賴帶來(lái)的直接好處就是系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性大幅度增強(qiáng)，同時(shí)也給儀表維修提供了便利，在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)過(guò)儀表故障率達(dá)到50%的情況PMR系統(tǒng)仍可以穩(wěn)定運(yùn)行，這是常規(guī)精確控制系統(tǒng)所無(wú)法企及的。

PMR系統(tǒng)的WEB發(fā)布和云端管理功能可以使管理者通過(guò)電腦、等便利的訪問(wèn)控制系統(tǒng)，隨時(shí)隨地參與工藝控制，也可以使水務(wù)集團(tuán)的核心技術(shù)人員實(shí)行對(duì)全集團(tuán)污水處理廠的集中掌控，更加有利于*技術(shù)的富集和更新，使得污水處理廠運(yùn)行走上智能、高效、穩(wěn)定、節(jié)能的康莊大道。

我們驚奇的發(fā)現(xiàn)原來(lái)污水廠也可以玩移動(dòng)式辦公@！必須再次重申，智能化管理不等于無(wú)人值守，PMR只針對(duì)工藝控制關(guān)鍵環(huán)節(jié)，廠內(nèi)設(shè)備設(shè)施維護(hù)、安保等工作還是需要考人員來(lái)完成，PMR雖然對(duì)在線儀表完好率要求降低了，但加入儀表全故障也是無(wú)法運(yùn)行的，因此對(duì)于儀器儀表正常的維修保養(yǎng)也是必須的。

五、問(wèn)題解決之COD

 今天主要談COD的解決方案，但在此之前必需要談一下人工智能與圍棋大師之間的對(duì)戰(zhàn)，人工智能已經(jīng)獲得兩連勝，這說(shuō)明人工智能在某一專(zhuān)門(mén)領(lǐng)域的能力是非常具有潛力的，有人因此而恐慌，我認(rèn)為大可不必。比如汽車(chē)，現(xiàn)在人們都用，汽車(chē)在奔跑能力上早就超越了人類(lèi)和任何一種生物，所以人類(lèi)早就在體力方面輸給了機(jī)器，那么現(xiàn)在在智力方面輸給機(jī)器也是科技發(fā)展的必然結(jié)果了。這又好比將和王的區(qū)別，將在武力和用兵上往往強(qiáng)于王，但王卻可以牢牢控制住將，人工智能好比將，人類(lèi)好比王，大家做好自己的王，不要隨便嫉妒將，各司其職，各取所長(zhǎng)，在鳥(niǎo)盡那天之前弓還是要用的！

轉(zhuǎn)入正題，在第1篇中已經(jīng)分析，COD主要難點(diǎn)在于難降解COD的去除，難降解COD又多為大分子，現(xiàn)有難降解COD去除主要包括高級(jí)氧化、活性炭吸附、水解酸化及其組合工藝。研究表明，高級(jí)氧化在成本可行的情況下實(shí)際上只能起到斷鏈和氧化個(gè)別發(fā)色基團(tuán)的作用，如果使用高級(jí)氧化做COD*氧化其經(jīng)濟(jì)性基本無(wú)法接受，折衷的辦法是高級(jí)氧化斷鏈后接活性炭吸附，活性炭的特點(diǎn)是擅長(zhǎng)吸附小分子有機(jī)物，但這樣做的成本對(duì)于一些小規(guī)模工業(yè)水廠基本能夠接受，但萬(wàn)噸級(jí)以上達(dá)到新地標(biāo)*的廠將是巨大的挑戰(zhàn)。

那么COD低成本解決的出路在哪，給大家*一種新型吸附材料——生物焦！ 生物焦孔徑不固定，這決定了它對(duì)于各種分子量有機(jī)物均具有廣譜的吸附效果，同時(shí)可再生次數(shù)多，其運(yùn)行和再生成本低于單活性炭吸附工藝，卻可以達(dá)到高級(jí)氧化+活性炭的去除效果，因此在新地標(biāo)改造中具有巨大潛力。工藝流程如下：

該工藝應(yīng)用于某含大分子有機(jī)物的化工企業(yè)廢水處理獲得了很高的COD去除效果，運(yùn)行數(shù)據(jù)如下圖：

可以看出，COD去除率能夠穩(wěn)定的達(dá)到50%以上，且運(yùn)行成本低于0.1元/噸，對(duì)于大多數(shù)污水廠該工藝也可以作為應(yīng)急工藝，正常COD利用生化處理能夠達(dá)標(biāo)時(shí)該工藝可超越，如果來(lái)水產(chǎn)生較大沖擊可隨時(shí)啟用，以增大出水COD的穩(wěn)定性。

六、整體解決方案

天津市新地標(biāo)對(duì)脫氮除磷要求的提高以及大部分污水廠碳源的缺乏，在整體方案設(shè)計(jì)中降低碳源的浪費(fèi)顯得非常關(guān)鍵，碳源浪費(fèi)除前文中提到的過(guò)量曝氣消耗、氧氣回流消耗之外還有預(yù)處理段的消耗比如曝氣沉砂池預(yù)曝氣消耗、初沉池底部污泥帶走部分碳源消耗。因此在達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)中，一級(jí)處理段應(yīng)避免采用曝氣沉砂池，初沉池HRT可取較小值以減少有機(jī)成分的沉淀，使用改良多級(jí)AO時(shí)則可免去初沉池，進(jìn)水SS尤其無(wú)機(jī)SS過(guò)高時(shí)初沉池則可正常設(shè)置。

二級(jí)處理段*工藝為改良多級(jí)AO，該工藝可非常便利的切入現(xiàn)有AAO、多級(jí)AO、SBR、CASS、氧化溝、MBR等工藝，改造成本較低，改造后對(duì)碳源的節(jié)約非常明顯，可有效降低運(yùn)行成本。改良多級(jí)AO工藝也已被納入“天津節(jié)能環(huán)保技術(shù)超市”，并作為主推工藝。在輔助設(shè)施方面應(yīng)設(shè)置配水量自動(dòng)控制裝置以及曝氣量自動(dòng)控制裝置，以提高工藝管理水平，提高處理水質(zhì)的達(dá)標(biāo)率和工藝的整體抗沖擊能力。建議設(shè)置PMR工藝智能管理系統(tǒng)，加強(qiáng)對(duì)工藝的科學(xué)控制，該系統(tǒng)成本回收期一般不超過(guò)1年，在節(jié)能和達(dá)標(biāo)方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)。PMR技術(shù)也已被納入“天津節(jié)能環(huán)保技術(shù)超市”，并作為主推工藝。

三級(jí)處理段沒(méi)有了反硝化壓力可選工藝范圍變得更為寬廣，加藥除磷建議選在三級(jí)處理段，因?yàn)榧铀幊椎耐瑫r(shí)可以去除SS一舉兩得。三級(jí)處理段加藥除磷時(shí)投藥量小，除磷效果好，運(yùn)行中在生物池加藥除磷比三級(jí)處理段加藥除磷的加藥量要高2-3倍，因此從經(jīng)濟(jì)性考慮三級(jí)處理段建議設(shè)置加藥絮凝反應(yīng)、沉淀池。目前較為*的沉淀工藝已經(jīng)可以滿足SS＜5mg/L的要求，此時(shí)可不必設(shè)置濾池。若采用普通沉淀池可設(shè)置沙濾或膜過(guò)濾以及其它形式的過(guò)濾工藝，關(guān)鍵因素為工藝的過(guò)濾孔徑當(dāng)量夠用即可，傳統(tǒng)沙濾*可以滿足需求，膜過(guò)濾根據(jù)具體情況也可作為備選工藝，因?yàn)樵谀┒瞬捎媚み^(guò)濾比在二級(jí)段采用膜過(guò)濾在水質(zhì)保證和膜壽命方面都具有巨大優(yōu)勢(shì)，整體成本也比用在二級(jí)處理段低得多。對(duì)于部分含難降解COD高、色度高的廠*采用活性焦吸附工藝，該材料對(duì)各種分子量有機(jī)物具有廣譜的吸附能力，吸附效果優(yōu)于高級(jí)氧化+活性炭的組合工藝，運(yùn)行成本低于單活性炭吸附，也可作為應(yīng)急工藝，當(dāng)上游受到高COD沖擊時(shí)可隨時(shí)投用，以備不時(shí)之需，生物焦工藝也已納入“天津節(jié)能環(huán)保技術(shù)超市”，并作為主推工藝。

“水技術(shù)”所*的新地標(biāo)背景下的水質(zhì)低成本達(dá)標(biāo)整體解決方案如下圖：

圖6-1 整體解決方案

該方案在碳氮比（BOD/TN）大于2.5的廠，達(dá)到新地標(biāo)*時(shí)的運(yùn)行成本可與達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)持平，即使在碳氮比較低的廠也可以有效降低碳源投加量，較常規(guī)工藝可降低0.2元/噸*10mgTN的碳源成本，具有非常強(qiáng)的推廣價(jià)值。

該方案是新環(huán)保法、水十條、新地標(biāo)、低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)背景下污水處理廠穩(wěn)定運(yùn)行達(dá)標(biāo)的一劑良藥，實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的標(biāo)準(zhǔn)，希望這些技術(shù)應(yīng)夠應(yīng)用到更多的污水處理廠，為我國(guó)的水處理事業(yè)做出更多更大的貢獻(xiàn)！