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我国大部分城市污水属于低碳源污水,难以保证生物营养物去除(BNR)效果。本研究通过以BNR工艺厌氧上清液磷回收方式来达到相对提高C/P、C/N比的目的,并通过数学模拟技术,在线监测与工艺控制相结合的方式实现对研究工艺的数字化控制。
在一实验室中试BNR工艺基础之上,首先对真实生活污水进行水质成分定性;借助Macrobal软件对实测数据进行工艺物料平衡检查,以确保监测数据的准确性。然后,将原始数据输入AQUASIM2.0软件,以TUD模型模拟试验并进行相应模型参数校正与验证。水质分析表明,进水COD各组分所占比例为:SI=10.6%,SS=38%,SA=18.9%,XI=10%,SF=19.1%;Xs=41—3%。经验证与校正后的数学模型可以准确地预测真实工艺运行状况。
其次,考察厌氧池侧流磷回收对生物脱氮除磷效果的强化作用,并利用元素分析法和X衍射(XRD)技术将所回收的磷酸盐产物进行成分分析。模拟预测与实测结果一致显示,当进水CODt=210 mg·L—1、TP=4.3 mg P·L—1、TN=50 mg N·L—1时,出水的氮、磷超标(TN>15 mg N·L—1,TP>0.5 mg P·L—1)。在此工况下,对厌氧池上清液实施40%侧流磷回收,逐渐使得出水氮、磷浓度恢复达标状态。然而,进一步加大侧流比至60%并不会继续改善出水氮、磷效果;相反,这会因系统中磷的缺乏而导致硝化细菌数量下降,从而破坏生物脱氮效果。元素分析结果表明,被回收的产物中磷含量随pH值的增加而增高,但当pH超过10.0后,磷含量便基本不再变化;XRD谱图说明,沉淀物中含有大量非晶形物质。
最后,在在线检测水质/水量、数学拟技术模拟最优工况、自动控制调节工艺参数基础上,建立四层分布式控制系统,实现了工艺的数字化自动控制。在出水水质保证达标排放的前提条件下,同时亦可达到节能降耗的目的。