污水廠生化池在線監(jiān)控的探討（上）

摘自公眾號(hào)：原創(chuàng) 治污者說 治污者說 2021-04-05 11:55

      作為污水處理廠來說，核心的處理構(gòu)筑物是生物反應(yīng)池，生物反應(yīng)池承載了大部分的有機(jī)污染物質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的去除，水質(zhì)的達(dá)標(biāo)與否和生物反應(yīng)池的管理有著直接的聯(lián)系，運(yùn)行人員對(duì)生物池的理解和管理也在不斷的加強(qiáng)，也希望通過更精細(xì)的數(shù)據(jù)來對(duì)生物池進(jìn)行管理，但是現(xiàn)階段傳統(tǒng)的污水廠對(duì)生物池可依賴的數(shù)據(jù)較少，形不成有效的精細(xì)化管理，隨著在線設(shè)備的制作工藝和測(cè)量水平越來越高，如何利用在線監(jiān)控儀表實(shí)現(xiàn)污水廠的工藝人員對(duì)生物池的精準(zhǔn)化管理呢？

在了解在線儀表的應(yīng)用之前，我們先來看看沒有在線的情況下，污水廠能夠掌握的生物池的數(shù)據(jù)都有哪些。污水廠內(nèi)建有化驗(yàn)室，化驗(yàn)室會(huì)對(duì)每天的進(jìn)出水水質(zhì)、生物池內(nèi)的活性污泥參數(shù)等進(jìn)行化驗(yàn)，得出運(yùn)行數(shù)據(jù)以供工藝人員調(diào)整使用，受到化驗(yàn)方法的限制，以及化驗(yàn)人員的工作時(shí)間等，一般這些數(shù)據(jù)每天化驗(yàn)一次。

污水廠化驗(yàn)室針對(duì)管理重點(diǎn)的生物池的活性污泥控制化驗(yàn)參數(shù)，比較常用的有污泥濃度、揮發(fā)性污泥濃度MLVSS、沉降比SV、溶解氧、微生物鏡檢等，受到人工取樣的時(shí)間、周期以及生物池內(nèi)水流的推動(dòng)流向的限制，一般會(huì)選擇生物池的末端進(jìn)行取樣，這個(gè)點(diǎn)位的化驗(yàn)數(shù)據(jù)主要監(jiān)測(cè)的是生物池內(nèi)活性污泥對(duì)污水中各種污染物質(zhì)的反應(yīng)的結(jié)果，一般的傳統(tǒng)的專業(yè)書籍也在用這個(gè)點(diǎn)位的數(shù)據(jù)對(duì)生物池的常規(guī)檢測(cè)參數(shù)進(jìn)行確定。比如溶解氧常規(guī)的說法是2mg/L，但是在整個(gè)好氧池中，前段的溶解氧由于進(jìn)水中的有機(jī)物較多，微生物大量的吸附降解有機(jī)物，消耗大量的氧氣，這樣就出現(xiàn)了前段的溶解氧遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于2mg/L，但是隨著曝氣區(qū)域的延伸，污水中的有機(jī)污染物逐步被微生物降解完畢，微生物不再需要氧氣，水中剩余的溶解氧會(huì)逐步增多，為了避免氧氣的浪費(fèi)，一般在生物池曝氣區(qū)的末端控制溶解氧在2mg/L，這樣可以減少不必要的能源消耗，也對(duì)活性污泥的老化有良好的控制。

因此在生物池末端的監(jiān)測(cè)，可以以傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)來評(píng)判生物池內(nèi)的活性污泥對(duì)污水的處理程度，工藝人員使用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行日常的工藝調(diào)整和管理等。但是在末端檢測(cè)和以日為單位的頻次對(duì)出水水質(zhì)結(jié)果對(duì)整體的工藝調(diào)控也存在很大的滯后性，化驗(yàn)室手工檢測(cè)其實(shí)也是一種結(jié)果檢測(cè)，不過是將出水水質(zhì)的結(jié)果檢測(cè)提前到了生物池的末端，并沒有形成生物反應(yīng)的過程檢測(cè)，提前預(yù)判也就更無能為力，在現(xiàn)階段出水水質(zhì)的嚴(yán)格管控下，對(duì)工藝運(yùn)行的有了更高層次的要求，原有的結(jié)果檢測(cè)需要向前進(jìn)入到過程中進(jìn)行檢測(cè)，甚至需要具備預(yù)判的能力，在現(xiàn)有的手工檢測(cè)的模式下是很難實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)的。

同時(shí)數(shù)據(jù)的檢測(cè)密度也帶來了工藝控制的不準(zhǔn)確性，污水廠的生物處理流程是一個(gè)流動(dòng)性的過程，流動(dòng)的處理過程，水質(zhì)數(shù)據(jù)，過程數(shù)據(jù)是一個(gè)隨著時(shí)間、空間位置實(shí)時(shí)變化的狀態(tài)，而取樣時(shí)，僅能取到一個(gè)固定地點(diǎn)的瞬時(shí)的水樣，瞬時(shí)水樣要代表整個(gè)生物池內(nèi)的所有的變化時(shí)不可能的。只有當(dāng)取樣點(diǎn)的密度或者數(shù)量足夠大的時(shí)候才會(huì)有比較貼合實(shí)際的數(shù)據(jù)，所以這需要一個(gè)長(zhǎng)期的穩(wěn)定的檢測(cè)，并且保證工藝、進(jìn)水、環(huán)境等都處于一個(gè)較為穩(wěn)定的狀態(tài)下才會(huì)有，但實(shí)際上這時(shí)不可能的，因此手工取樣的化驗(yàn)結(jié)果，要盡可能積累更多的數(shù)據(jù)量，在大數(shù)據(jù)量中消除取樣的偶然性，才會(huì)具備判斷的依據(jù)，下面是幾張不同檢測(cè)頻次的數(shù)據(jù)曲線圖，我們可以對(duì)比下數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)頻次的不同：

從圖中可以的看到監(jiān)測(cè)頻次(周、日、時(shí))的不同，對(duì)過程變化的響應(yīng)程度也有很大的不同，越密集的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)過程中出現(xiàn)的變化監(jiān)控的越及時(shí)，對(duì)工藝調(diào)控的措施采取的也就越有效，從而更好的對(duì)生物處理工藝進(jìn)行管理。而這種高密度的監(jiān)測(cè)，僅僅依靠人工手段是無法完成的，只能依靠在線儀表，因此在線儀表起到了非常重要的人工化驗(yàn)的替代功能。

在線儀表在數(shù)據(jù)的密集度上，是可以取代人工的，那么工藝管理人員除去具備了更密集的數(shù)據(jù)以外，通過使用在線儀表，有沒有可能把控制向前移動(dòng)呢？先前移動(dòng)的控制需要對(duì)工藝運(yùn)行的各個(gè)階段進(jìn)行監(jiān)控，把生物池由原來的末端出水監(jiān)測(cè)向前移動(dòng)到過程中的監(jiān)測(cè)，生物池以空間推流式工藝較多（SBR及其變種以時(shí)間變化為主），在不同的流程中的點(diǎn)位監(jiān)測(cè)數(shù)值是不一樣的，而且在不同的時(shí)段監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)也是會(huì)發(fā)生變化的，在實(shí)時(shí)變化的工況下，人工檢測(cè)的頻次低，周期長(zhǎng)的弊病就明顯的顯現(xiàn)出來，而在線儀表的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的優(yōu)勢(shì)就顯而易見。因此希望采取先前進(jìn)行工藝的過程控制污水廠，越來越需要在線儀表在工藝運(yùn)行中的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的作用。下面以生物池的各項(xiàng)控制點(diǎn)來說明下在線儀表在生物池工藝控制中的應(yīng)用。

污水處理的生物池形式多樣，不同的工藝要求有不同的工藝池體，下面就以A２O的工藝控制點(diǎn)來進(jìn)行在線儀表的應(yīng)用探討。現(xiàn)有的除磷脫氮工藝中A2O及其改良工藝越來越多的在實(shí)際中得到應(yīng)用，A２O工藝中比較重要的特點(diǎn)就是將過量吸附磷的厭氧段（A）和反硝化的缺氧段（Ａ）分離出來單獨(dú)的控制區(qū)域進(jìn)行控制，在工藝管理中具有明確的管理參數(shù)，便于實(shí)際的運(yùn)行管理。對(duì)于工藝管理人員來說，僅僅在出水口安裝的溶解氧和污泥濃度的在線儀表就不再能檢測(cè)到除磷脫氮的效果了，這需要更多更新的設(shè)備，或者通過一些常用的表征參數(shù)比如溶解氧、ORP、硝態(tài)氮儀表等來評(píng)估除磷脫氮的效果，以便在后期的管理中進(jìn)行調(diào)控。