市政污水儀表應(yīng)用

市政污水處理儀表應(yīng)用方案詹學(xué)斌為什么對污水廠進(jìn)行在線水質(zhì)監(jiān)測？出水標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格降低系統(tǒng)的運(yùn)行能耗,增加污水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證系統(tǒng)的高效運(yùn)行增加污水廠的處理能力,在現(xiàn)有污水廠反響器容積下充分提高系統(tǒng)的脫氮率,無需改建或擴(kuò)建污水處理廠保證出水水質(zhì)穩(wěn)定并滿足污水排放標(biāo)準(zhǔn)城市污水處理在線監(jiān)測的國家政策?中華人民共和國水污染防治法實(shí)施細(xì)那么?第十一條明確要求：總量控制實(shí)施方案確定的削減污染物排放量單位，必須按照國務(wù)院環(huán)境保護(hù)部門的規(guī)定設(shè)置排污口，并安裝總量控制監(jiān)測設(shè)備。2001年國家環(huán)保總局下發(fā)了第11號令，明確規(guī)定：被市〔地〕級以上環(huán)境保護(hù)行政主管部門列為重點(diǎn)污染源的排污單位或處于環(huán)境敏感地區(qū)的重點(diǎn)排污單位，應(yīng)當(dāng)安裝COD、TOC、pH等主要污染物在線自動監(jiān)測儀、污水流量計(jì)等。2003年6月國家環(huán)?？偩窒掳l(fā)的?環(huán)境監(jiān)測技術(shù)路線?中明確要求：廢水排放量≥5000t/d的污染源，安裝pH、化學(xué)需氧量〔或TOC〕、氨氮、油類、懸浮物和不同行業(yè)排放的特征污染物〔X〕等水質(zhì)自動在線監(jiān)測儀，連續(xù)自動監(jiān)測，隨時(shí)監(jiān)控。標(biāo)準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB18918-2002生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB5749-2006，共106項(xiàng)指標(biāo)二次供水設(shè)施衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB17051-1997生活飲用水水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)CJ3020-93地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3838-2002地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB/T14848-93工業(yè)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)其它標(biāo)準(zhǔn)城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB18918-2002基本控制項(xiàng)目一級標(biāo)準(zhǔn)二級標(biāo)準(zhǔn)三級標(biāo)準(zhǔn)A標(biāo)準(zhǔn)B標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)需氧量（COD）5060100120①生化需氧量（BOD5）10203060①懸浮物（SS）10203050總氮（以N計(jì)）1520——氨氮（以N計(jì)）②5（8）8（15）25（30）—總磷（以P計(jì)）2005年12月31日前建設(shè)的11.5352006年1月1日起建設(shè)的0.5135注：①以下情況下按去除率指標(biāo)執(zhí)行：當(dāng)進(jìn)水COD大于350mg/L時(shí)，去除率應(yīng)大于60%；BOD大于160mg/L時(shí)，去除率應(yīng)大于50%。②括號外數(shù)值為水溫>120C時(shí)的控制指標(biāo)，括號內(nèi)數(shù)值為水溫≤120C時(shí)的控制指標(biāo)單位:mg/L可以通過控制

而不是設(shè)計(jì)來提高污水廠的處理能力應(yīng)用DO、ORP、硝氮、氨氮、磷酸鹽、污泥濃度或濁度、污泥界面等在線儀表建立的在線控制提高出水水質(zhì)基于DO、硝氮、氨氮在線儀表，降低好氧區(qū)能耗基于硝氮/氨氮在線儀表，在線控制進(jìn)水泵降低反硝化對外加碳源的消耗量基于ORP、DO、硝氮、磷在線儀表，優(yōu)化缺氧和厭氧過程控制，使出水達(dá)標(biāo)排放基于電導(dǎo)率、ORP、磷在線儀表優(yōu)化除磷減少藥劑投加基于污泥濃度計(jì)和污泥界面優(yōu)化污泥脫水過程代表性的污水處理工藝AAO工藝氧化溝工藝SBR工藝A2/O工藝流程生物好氧缺氧厭氧二沉各處理單元的儀表分布根本測試工程進(jìn)水〔初沉池出水〕：COD、BOD5、SS、TN、NH4-N、TP、pH、進(jìn)水流量；工藝過程：MLSS、DO、ORP、pH、溫度、污泥回流比、回流污泥濃度、剩余污泥排放量、二沉池的泥位；出水：COD、BOD5、SS、TN、NH4-N、NOX-N、TP、pH

深入分析需要的測試工程初沉池出水：COD、BOD5、PO4、NOX-N；缺氧段：ORP、DO、MLSS、COD、NOx-N、NH4-N、PO4、厭氧段：ORP、MLSS、COD、NOx-N、NH4-N、PO4、好氧段：DO、MLSS、COD、NOx-N、NH4-N、PO4；二沉池出水：SS、DO、細(xì)菌總數(shù)物理處理法

去除物質(zhì)：不溶性的、呈懸浮狀態(tài)的污染物。主要工藝：篩濾截留、重力別離、離心別離等。處理設(shè)備：格柵和篩網(wǎng)、沉砂池和沉淀池、氣浮裝置、離心機(jī)、旋流別離器等。進(jìn)水出水初沉.初沉污泥格柵格柵前后超聲波液位計(jì)沉砂池沉砂池后安裝超聲波流量計(jì)或明渠流量計(jì)U53U53明渠流量計(jì)安裝位置：格柵和曝氣沉砂池之間有的廠以進(jìn)水流量作為結(jié)算的依據(jù)，而且流量數(shù)據(jù)要作為生產(chǎn)運(yùn)行中計(jì)量的依據(jù)，因此，一定要選擇質(zhì)量過硬的產(chǎn)品有些污水廠的瞬時(shí)流量和累積流量要通過GPS傳送到環(huán)保系統(tǒng)哈希U53高精度超聲波明渠流量計(jì)是最正確的選擇調(diào)節(jié)池pH電導(dǎo)進(jìn)水水質(zhì)儀表進(jìn)廠水儀表監(jiān)測小屋位置：一般設(shè)在格柵和沉砂池之間推薦型號：pH計(jì)：P53/pHDpH差分電極

NH4－N：AmtaxcompactTP：PHOSPHAXΣSIGMA總磷/正磷SS：SOLITAXsc

COD：CODmax全天候自動采樣器：Sigma900U53明渠流量計(jì)配置儀表的必要平安防護(hù)手段IP68:井下儀表和浸泡在污水里的儀表IP65:露天的水池上的儀表防雷：變送器的電源和送信號到PLC的輸出端應(yīng)接防雷器防爆：厭氧消化池產(chǎn)沼氣的要考慮防爆化學(xué)需氧量〔COD〕COD:chemicaloxygendemand用化學(xué)方法氧化分解廢水水樣中有機(jī)物過程中所消耗的氧化劑量折合成氧量〔O2〕〔mg/L〕。常用的氧化劑主要是重鉻酸鉀K2Cr2O7〔稱CODCr)和高錳酸鉀KMnO4(稱CODMn)酸性條件下，硫酸銀作為催化劑，氧化性最強(qiáng)。廢水中無機(jī)的復(fù)原性物質(zhì)同樣被氧化。如果廢水中有機(jī)物的組成相對穩(wěn)定，那么化學(xué)需氧量和生化需氧量之間應(yīng)有一定的比例關(guān)系：生活污水通常在0.4-0.5。生化需氧量〔BOD〕BOD:biologicaloxygendemand在規(guī)定條件下微生物氧化分解污水或受污染的天然水樣中有機(jī)物所需要的氧量〔20℃，5d〕。反映了在有氧的條件下，水中可生物降解的有機(jī)物的量主要污染特性〔以mg/L為單位〕。有機(jī)污染物被好氧微生物氧化分解的過程，一般可分為兩個(gè)階段：第一個(gè)階段主要是有機(jī)物被轉(zhuǎn)化成二氧化碳、水和氨；第二階段主要是氨被轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽。污水的生化需氧量通常只指第一階段有機(jī)物生物氧化所需的氧量，全部生物氧化需要20-100d完成。實(shí)際中，常以5d作為測定生化需氧量的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，稱5日生化需氧量〔BOD5〕；通常以20℃為測定的標(biāo)準(zhǔn)溫度?？傆袡C(jī)碳〔TOC〕和總需氧量〔TOD〕TOC:totalorganismcarbon在950℃高溫下，以鉑作為催化劑，使水樣氣化燃燒，然后測定氣體中的CO2含量，從而確定水樣中碳元素總量。測定中應(yīng)該去除無機(jī)碳的含量。TOD:totaloxygendemand在900-950℃高溫下，將污水中能被氧化的物質(zhì)〔主要是有機(jī)物，包括難分解的有機(jī)物及局部無機(jī)復(fù)原物質(zhì)〕，燃燒氧化成穩(wěn)定的氧化物后，測量載氣中氧的減少量，稱為總需氧量〔TOD〕。TOD測定方便而快速。各種水質(zhì)之間TOC或TOD與BOD不存在固定的相關(guān)關(guān)系。在水質(zhì)條件根本不變的條件下，BOD與TOC或TOD之間存在一定的相關(guān)關(guān)系含氮化合物污水中的氮有四種，即有機(jī)氮、氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮。危害：消耗水體中溶解氧；促進(jìn)藻類等浮游生物的繁殖，形成水華、赤潮；引起魚類死亡，導(dǎo)致水質(zhì)迅速惡化。關(guān)于氮的幾個(gè)指標(biāo)：有機(jī)氮：主要指蛋白質(zhì)和尿素。TN：一切含氮化合物以N計(jì)量的總稱。TKN：TN中的有機(jī)氮和氨氮，不包括亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮。氨氮：有機(jī)氮化合物的分解，或直接來自含氮工業(yè)廢水。NOx-N：亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮。脫氮過程一般包括：氨化、硝化和反硝化三個(gè)過程。①氨化〔Ammonification〕：廢水中的含氮有機(jī)物，在生物處理過程中被好氧或厭氧異養(yǎng)型微生物氧化分解為氨氮的過程；②硝化〔Nitrification〕：廢水中的氨氮在硝化菌〔好氧自養(yǎng)型微生物〕的作用下被轉(zhuǎn)化為NO2和NO3的過程；③反硝化〔Denitrification〕：廢水中的NO2和NO3在缺氧條件下在反硝化菌〔兼性異養(yǎng)型細(xì)菌〕的作用下被復(fù)原為N2的過程。

生物脫氮的根本原理含磷化合物

磷：是有機(jī)物中的一種主要元素，是僅次于氮的微生物生長的重要元素。主要來自：人體排泄物以及合成洗滌劑、牲畜飼養(yǎng)場及含磷工業(yè)廢水。危害：促進(jìn)藻類等浮游生物的繁殖，破壞水體耗氧和復(fù)氧平衡；使水質(zhì)迅惡化含磷化合物有機(jī)磷有機(jī)磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等無機(jī)磷磷酸鹽:正磷酸鹽(PO43-)、磷酸氫鹽(HPO42-)、磷酸二氫鹽（H2PO4-)、偏磷酸鹽(PO3-)聚合磷酸鹽:焦磷酸鹽(P2O74－)、三磷酸鹽(P3O105-)、三磷酸氫鹽(HP3O92-)污水除磷-化學(xué)除磷化學(xué)法除磷廢水中磷的存在有3種形態(tài):正磷酸鹽、聚磷酸鹽和有機(jī)磷。在二級生化處理中,能將聚磷酸鹽和有機(jī)磷轉(zhuǎn)化成正磷酸鹽,然后在廢水中參加藥劑與磷酸根進(jìn)行反響生成沉淀去除,同時(shí)生成的絮凝體對磷也有吸附去除的作用。現(xiàn)在常用的化學(xué)試劑為含鐵離子、含鈣離子或含鋁離子等金屬化合物。污水除磷-生物除磷生物法除磷的機(jī)理生物法除磷的核心是聚磷菌的超量吸磷現(xiàn)象：在厭氧條件下，聚磷菌將其體內(nèi)的有機(jī)磷轉(zhuǎn)化為無機(jī)磷并加以釋放，并利用此過程產(chǎn)生的能量攝取廢水中的溶解性有機(jī)基質(zhì)以合成聚-β-羥基丁酸鹽〔PHB〕顆粒；在好氧條件下，聚磷菌將PHB降解以提供攝磷所需能量，從而完成聚磷過程。可見，生物除磷是系統(tǒng)中污泥在厭氧-好氧交替運(yùn)行的條件下通過磷的釋放和對磷的攝取，最終通過剩余污泥的排放而完成的?；钚晕勰啵簩⒖諝膺B續(xù)鼓入曝氣池的廢水中，經(jīng)過一段時(shí)間后，水中就形成大量好氣性微生物的絮凝體，這絮凝體就是“活性污泥〞。主要設(shè)備是曝氣池和二沉池。

活性污泥法好氧池儀表安裝位置:根據(jù)需要安裝在曝氣池末端1/3處和進(jìn)水口DO：LDO/SC100

MLSS：SOLITAXscpH：P53+pHDPH差分電極

PO4-P:Phosphaxsc正磷

NH4-N：NH4Dsc/AmtaxCompactNO3-N：NITRATAXsc為什么要精確控制DO節(jié)能角度：過高的DO增加能耗〔曝氣區(qū)DO<2mg/L)工藝角度：內(nèi)回流系統(tǒng)把大量溶解氧帶入缺氧區(qū)，將嚴(yán)重影響反硝化的效果(DO濃度<0.5mg/L)厭氧區(qū)DO高不適合聚磷菌的生存〔0.2mg/L左右〕曝氣過大或太小引起污泥上浮，影響出水水質(zhì)DO控制對曝氣進(jìn)行優(yōu)化可以獲得最大程度的能量節(jié)約物理處理污泥處理過濾曝氣基礎(chǔ)設(shè)施傳統(tǒng)DO控制

：根據(jù)負(fù)荷的變化調(diào)整DO濃度紅線以上的能量消耗都是浪費(fèi)性能量消耗閉環(huán)DO控制：推流式反響器中監(jiān)測點(diǎn)的選擇如果只有一個(gè)可控區(qū)在曝氣的后1/3處設(shè)置DO傳感器最適宜根據(jù)可控區(qū)的數(shù)量每個(gè)區(qū)域都應(yīng)安裝一個(gè)DO傳感器曝氣池中的溶解氧濃度：前段濃度低，后段濃度高；如果僅僅由中間的探頭控制溶解氧的濃度是不夠的。DO變化圖

根據(jù)負(fù)荷的變化調(diào)整DO濃度

一段時(shí)間的比較D.O.曲線趨勢比較

無自清洗裝置(池1)

帶自清洗裝置(池2)D.O.contentAerationBasin1D.O.contentAerationBasin2(time)(time)Regulatedlevel1,5-2,2mg/lDO曲線趨勢SC100標(biāo)準(zhǔn)控制器和LDO傳感器LDO熒光法溶解氧在線分析儀優(yōu)化硝化過程通過DO控制NH4-N濃度控制僅僅通過DO的控制是不全理想的

污水水質(zhì)多變，處理系統(tǒng)復(fù)雜，DO檢測控制滯后，根據(jù)滯后的結(jié)果控制工藝過程，造成出水不合格。溶解氧指標(biāo)并不能直接反映系統(tǒng)的氧氣需求量，只是反映了反響池中氧氣的剩余程度，無法根據(jù)它的數(shù)值和變化直接計(jì)算氣量。

因此：僅僅通過DO的控制是不全理想的

NH4濃度控制的優(yōu)點(diǎn)考慮所有影響硝化的因素：當(dāng)前負(fù)荷、污水溫度、pH值、污泥齡、抑制物等降低曝氣能耗保證穩(wěn)定的硝化優(yōu)化反硝化氨的控制：基于負(fù)荷確定曝氣設(shè)定值空氣O2NH4相比控制線節(jié)約27.7%的曝氣量銨的濃度〔mg/lNH4-N〕DO的濃度〔mg/l〕實(shí)際值設(shè)定值設(shè)定值8區(qū)DO回流污泥硝化生物除磷反硝化回流空氣O2NH4-NNH4-NO2需求值當(dāng)前值NH4濃度的控制：保證穩(wěn)定的硝化/節(jié)約能量氨氮在線儀器性能的比較NH4Dsc AMTAXscCompactInter2 原理離子選擇電極氣敏電極逐出比色法水楊酸次氯酸鈉比色法量程mg/L0.2-10000.05-20;1-100;10-10000.2-12;2-120;20-12000.02-2.00;0.1-20.0;1.0-80精度5%或0.23%2.5%或0.22%反應(yīng)時(shí)間min<2513-120可選5、10、15、20、30預(yù)處理不需要Filterprobefiltraxfiltrax輸出SC1000SC10004-20mA4-20mA缺氧池最重要功能：反硝化反硝化的影響因素1.微生物：反硝化細(xì)菌〔異養(yǎng)菌〕。

2.BOD/N比：BOD/N>3。

3.DO＜0.5mg/L。

4.pH值：適宜pH為6.5－7.5，過高過低〔＞8或＜6〕都將受到影響。

5.溫度：適宜20-38℃，當(dāng)t＜15℃明顯下降、＜3℃停止。

6.HRT：由于反硝化速度快，5－10min根本完成，30min能到達(dá)85-90%左右。故缺氧段或反硝化段HRT＝1－1.5h優(yōu)化反硝化過程的方法

通過NO3-N控制通過回流量控制通過外加碳源控制通過ORP控制概念：

監(jiān)測ORP的拐點(diǎn)，說明NO3-N濃度趨近0好處：投資低；缺點(diǎn)：拐點(diǎn)-檢測往往不準(zhǔn)確；優(yōu)化反硝化：根據(jù)氧化復(fù)原電位AAO厭氧池儀表推薦型號:MLSS：SOLITAXscpH、ORP：P53/pHDORP差分電極PO4-P:Phosphaxsc正磷NO3-N:NITRATAXsc污泥界面:SONATAXsc什么是ORP?ORP(氧化復(fù)原電位)：指示整個(gè)系統(tǒng)的氧化復(fù)原狀態(tài)，表達(dá)水中溶解形氧化復(fù)原物質(zhì)的多少。ORP與溶解氧有關(guān)，氧含量高，ORP高；氧含量低，ORP低。ORP與NO3-N：ORP高，說明硝化能力好；ORP低，說明反硝化能力強(qiáng)。ORP與磷酸鹽：磷酸鹽含量越高，ORP越低，反之那么越高ORP用于脫氮除磷控制用于脫氮除磷控制，好于溶解氧控制根據(jù)ORP曲線上的斷點(diǎn)或拐點(diǎn)解釋ORP測量值。最著名的ORP斷點(diǎn)聯(lián)合DO斷點(diǎn)意味著富氧階段NH4+的消失(硝化終點(diǎn)),而ORP斷點(diǎn)聯(lián)合NO3-斷點(diǎn)意味著缺氧過程N(yùn)O3-的消失