目前國內(nèi)運行的某些城市污水處理廠生物除磷效果不理想，TP無法穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，需投加化學(xué)藥劑輔助除磷。而一般的污水處理廠對出水TP的監(jiān)測主要依據(jù)每日的常規(guī)檢測數(shù)據(jù)，即每日不定期對進(jìn)、出水樣進(jìn)行化驗檢測。當(dāng)數(shù)據(jù)顯示岀水總磷超標(biāo)時，再根據(jù)前期經(jīng)驗對工藝做出調(diào)整，主要是適當(dāng)提高化學(xué)藥劑的加藥量、配藥比，甚至超量投加化學(xué)除磷藥劑，直至再次監(jiān)測的出水總磷含量符合排放標(biāo)準(zhǔn)。該種調(diào)控方式不僅相對滯后，而且超量投藥增加了運行成本，削弱了活性污泥系統(tǒng)的生物除磷性能，對整個生物單元的高效脫氮除磷造成了長期不良影響。目前在工程應(yīng)用中，行之有效的自動加藥反饋系統(tǒng)還缺乏簡單可行的技術(shù)與設(shè)備，有必要將運行經(jīng)驗和理論分析結(jié)合起來，解決加藥過量破壞生物除磷活性，藥劑質(zhì)量變差導(dǎo)致加藥不足等問題。通過自動控制按計量學(xué)比例投加化學(xué)除磷藥劑，可以降低成本和環(huán)境影響。
1、P-RTC自動加藥裝置
P-RTC智能除磷系統(tǒng)是同步化學(xué)除磷的實時自動控制裝置。它主要由化學(xué)除磷實時控制模塊、正磷酸鹽分析儀、采樣預(yù)處理系統(tǒng)、數(shù)字控制器、在線流量計、計量泵等組成?；瘜W(xué)除磷實時控制模塊是該系統(tǒng)的核心部件，利用內(nèi)置的數(shù)學(xué)模型計算程序自動對進(jìn)水流量和正磷酸鹽測量值兩個輸入信號進(jìn)行計算，將計算岀的加藥量作為輸出控制信號對計量泵進(jìn)行自動控制，并在保證磷達(dá)標(biāo)的情況下使除磷藥劑消耗量最小化。系統(tǒng)通過4~20mA電流環(huán)路信號或轉(zhuǎn)換觸點對計量泵進(jìn)行連續(xù)控制，如果藥劑投加量低于計量泵的最低流量，將自動觸發(fā)脈沖-間歇運行。主要設(shè)備構(gòu)成和功能見表1。
2、與傳統(tǒng)手工加藥的對比
2.1 P-RTC系統(tǒng)自控性能評估
根據(jù)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)的一級A標(biāo)準(zhǔn)，出水TP濃度應(yīng)穩(wěn)定控制到0.50mg/L0結(jié)合P-RTC系統(tǒng)的穩(wěn)定度，以及前期檢測點正磷酸鹽與出水總磷的關(guān)系，確定采取較為保守的控制方式以防止岀水TP超標(biāo)，最終將正磷酸鹽的設(shè)定值確定為0.29mg/L。為考察P-RTC系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性，2017年10月4日一11月7日以RTC系統(tǒng)內(nèi)的磷酸鹽設(shè)定濃度(0.29mg/L)和過程正磷酸鹽儀表反饋濃度為基礎(chǔ)進(jìn)行評估，結(jié)果如圖1所示。
由圖1得知，通過對比過程磷酸鹽儀表的反饋濃度和系統(tǒng)設(shè)定濃度值，二沉池配水井的實時磷酸鹽濃度在系統(tǒng)設(shè)定的0.29mg/L—定范圍內(nèi)波動，且出水TP穩(wěn)定控制在0.50mg/L。
2.2 藥耗對比分析
2017年4月—2018年9月，該廠一、二期的聚合鋁鐵(PAFC)藥耗情況見圖2。
如圖2所示，二期生物系統(tǒng)增設(shè)P-RTC裝置，通過對出水正磷酸鹽實時監(jiān)測，實現(xiàn)了PAFC自動加藥功能。在確保出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的前提下，噸水藥耗明顯降低。通過2017年4月—2018年9月的生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)得知，二期PAFC噸水藥耗比一期純傳統(tǒng)手工加藥降低約17%，污泥產(chǎn)量降低約30%，提高了生物除磷效果。運行一年僅藥劑費用節(jié)約成本超過20萬元，真正實現(xiàn)了節(jié)能降耗，降低了生產(chǎn)成本。
2.3 出水水質(zhì)對比
2017年4月—2018年9月，該廠一、二期進(jìn)出水TP情況分別見圖3、4。
如圖3、4所示，該廠一期采用傳統(tǒng)手工加藥方式，對出口TP的濃度控制存在明顯的滯后，且出口TP不穩(wěn)定，存在過高過低點，波動性明顯高于二期。由二期進(jìn)、岀水TP數(shù)據(jù)曲線可知，P-RTC智能除磷系統(tǒng)可準(zhǔn)確監(jiān)測出口TP數(shù)據(jù)，并及時將監(jiān)測結(jié)果反饋于PAFC加藥
2.4 設(shè)備維護(hù)及人工成本
因二期P-RTC智能系統(tǒng)采用集自動采樣、自動分析、智能計算加藥量、直接控制PAFC隔膜加藥泵的閉環(huán)工作模式，取代了人工釆樣、人工化驗、人工操作PAFC計量泵等操作，節(jié)省了人工費用，間接降低了處理成本。就目前該廠P-RTC智能系統(tǒng)運行情況來看，日常維護(hù)相對較為簡單，主要是定期更換試劑、清洗或更換膜斗、更換采樣器的蠕動泵軟管。但該廠二期PAFC投加泵的流量采用沖程調(diào)節(jié)的方式，由于調(diào)節(jié)過于頻繁，電動沖程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)容易出現(xiàn)故障，使用壽命較短，因此建議對流量采用變頻調(diào)節(jié)。
3、運行注意事項
該污水處理廠在二期好氧池的出水口設(shè)置加藥點，投加PAFC，進(jìn)行化學(xué)除磷。二期生物池系統(tǒng)由多個廊道組成，其中南北生物池各對應(yīng)設(shè)有1個加藥點，除磷藥劑與污水混合后經(jīng)由管道進(jìn)入二期的二沉池配水井，再分配至4座二沉池。經(jīng)一年多的實際運行，總結(jié)以下注意事項：
?、偃绻鸓-RTC自動加藥裝置測出的流量值和磷酸鹽濃度暫時不可用(例如出現(xiàn)了故障)，系統(tǒng)會自動采用鎖定故障前的加藥量，并按照此加藥量持續(xù)加藥。
?、谟嬃勘每赏ㄟ^0~20mA或4~20mA電流環(huán)信號連續(xù)驅(qū)動，也可以通過轉(zhuǎn)向觸點驅(qū)動。女口果給料速率低于泵的最低沉淀劑流速，系統(tǒng)會自動切換到脈沖/間歇模式。加藥泵執(zhí)行一次加藥任務(wù)，最少運行15min，避免泵反復(fù)啟動。
?、跴hosphaxSC正磷酸鹽分析儀如果完好，但不能工作，則應(yīng)檢查是否觸發(fā)了濕度傳感器，其作用是檢測試劑或水樣是否發(fā)生了泄漏。因此，應(yīng)視具體情況修復(fù)損壞的部件或使?jié)穸葌鞲衅髯兏刹⒅匦聠酉到y(tǒng)。
?、躊-RTC智能除磷系統(tǒng)未設(shè)有加藥泵的故障狀態(tài)反饋，會默認(rèn)加藥泵運行正常。
4、結(jié)論
P-RTC化學(xué)除磷智能實時控制系統(tǒng)，利用其內(nèi)置的數(shù)學(xué)模型，以及精確穩(wěn)定的在線監(jiān)測儀表，能夠?qū)崿F(xiàn)快速、準(zhǔn)確、穩(wěn)定的藥劑投加，不僅能夠明顯消除由于進(jìn)水不穩(wěn)定造成的出水TP波動，削峰效果明顯，使出水TP穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，而且在進(jìn)水TP較低時，可以自動降低藥劑投加量或者間斷性加藥，極大地節(jié)省藥劑投加量。通過一年多的生產(chǎn)運行得知，二期噸水除磷藥耗比一期手工加藥模式降低約17%，全年減少藥劑成本近20萬元。因除磷藥劑投量降低可以有效減少絮凝污泥，節(jié)約污泥脫水和處置費用，P-RTC系統(tǒng)穩(wěn)定運行后平均產(chǎn)泥率由1.5tDS/104nF降至1.05tDS/104m，全年節(jié)省污泥處置費用約60萬元。同時因該智能系統(tǒng)采用閉環(huán)工作模式，在很大程度上解放了勞動力，節(jié)省了人工成本(近3萬元/a)。( >
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