曝气生物滤池关键工艺参数优化研究

发布时间：2020-08-23 11:24

【摘要】：沈阳仙女河BAF工艺污水厂(400000m3/d)存在工艺参数多年不变、生产过程缺乏智能控制、运行成本较高等问题。本研究采用多重比较、主成分分析、正交试验、遗传算法优化、BP神经网络模型等手段对该厂关键工艺参数进行了优化和修正,对原来的曝气系统实施了改造,实现了降低生产成本、提高经济效益和环境效益目标,可为同类工艺污水厂优化运行及生产管理提供科学指导和技术支持。通过在现场调整进水量、控制水力负荷,查明了该厂污染物实际COD和NH4+-N负荷值和每天最大去除量,并根据实际负荷值制定新的运行策略,解决了因设计负荷值选择过大而影响水质问题,使水质COD达标率由原来的97%提高到100%;吨水电耗由0.27kWh降低到0.21kWh。通过对反冲洗过程进行分解,测定各个阶段的SS浓度值,探讨了一级C/N滤池、二级N滤池和滤料板结滤池的反冲洗规律及特点；通过滤料层解剖,分析了反冲洗过程中气洗、气水洗和水洗不同机理,使原有的BAF反冲洗理论得到了一定程度的拓宽和加深。首次建立了一种采用显著性差异检验和SS浓度值相结合的方法来决定反冲洗气洗、气水洗和水洗的具体时间,根据该方法实现了BAF反冲洗参数的修正和优化。优化后,缩短了单次反冲洗时间,解决了滤料板结难题,并产生了一定的经济效益,全年节省电耗561500kWh。通过多重比较方法找到了该厂的适宜DO浓度这一关键工艺参数,并对该厂以前的曝气系统进行了重大改造,将原来一台鼓风机对应一个滤池的“一对一”形式,改为一台风机对应二个滤池的“一对二”形式,实现了节能目标,全年节省电耗5702400kWh。采用主成分分析确定了氨氮去除的三个关键因素并对每一因素的NH4+-N去除情况进行了深入研究,在此基础上优化运行策略,改善了出水水质。研究结果表明,氨氮去除率由原来的21%提高到70%。研究了BAF同步硝化与反硝化(SND)能力,探讨了不同因素对SND的影响,通过运行策略调整实现了总氮去除能力的提高,开发了工艺潜力,产生了环境效益。研究表明,工艺参数调整可强化BAF工艺SND能力,脱氮效率可由18.8%提高到29.2%。采用正交试验方法确定了BAF工艺污泥脱水的最佳参数组合,解决了污泥脱水过程中药耗过大问题,降低了PAM使用量并带来了一定的经济收入,运行结果表明,药剂成本每月可减少12万元。提出了一种控制BAF电耗分配的新方法。在该方法中,利用数据库建立BP神经网络,采用遗传算法对BP神经网路模型进行优化,利用优化后网络模型对各处理单元耗电量和出水水质进行预测,根据预测值指导生产运行。结果表明,模型预测值为0.92 kWh/kgCOD,实际运行值为0.94 kWh/kgCOD,而优化前能耗值为0.99 kWh/kgCOD。该方法具有实际意义,可指导生产运行管理,为污水厂能耗控制提供了一种新思路。
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X703
【图文】：

曝气生物滤池,工艺系统

图１．１曝气生物滤池工艺系统组成逡逑

示意图,示意图,生物膜,曝气生物滤池

（２）生物膜氧化作用逡逑生物膜是曝气生物滤池生物氧化作用的功能主体，是净化污水的最关键因素，逡逑也是曝气生物滤池处理机理研究最为活跃的领域。特别是有关生物膜的数量种类、逡逑形态特征、生物活性及生物反应动力学等方面的研究较多。逡逑一般认为，在曝气生物滤池滤料表面的生物膜生活着各类生物，细菌、真菌、逡逑原生动物及后生动物，其中最主要的是细菌。近年来，生物学对细胞代谢的认识逡逑。

后生动物,生物膜,污水厂,曝气生物滤池

东北大学博去学位论文逦第１章引言逡逑（３）曝气供氧逡逑在曝气生物滤池中，来自鼓风机中的氧气在液相中扩散并与生物膜直接接触逡逑完成氧的传递。邱立平ＵＤＳｌ等认为，曝气生物滤池具有充氧效率高，曝气量少，能逡逑耗小的特征。曝气充氧和过滤、生物膜氧他一起构成了曝气生物滤池净化污水功逡逑能的３个环节。Ｂｏｉｌｅｒ等ＵＷ认为生物滤池中氧气的驻留会像固体沉积一样导致水逡逑头损失快速增加，从而结束滤池的运行周期。逡逑（４）网捕作用逡逑我们通过现场对滤料生物膜的显微镜观察发现，曝气生物滤池滤料生物膜表逡逑面有许多丝状结构伸出膜外，这些丝状结构主要是一些真菌的菌丝Ｗ及丝状藻类逡逑等。丝状结构相互之间交织成网状，其中有有机高分子物质，大量的菌胶团、单逡逑细胞原生动物，Ｗ及后生动物，见图１．５。丝状结构的存在加强了对污水中污染物逡逑和细菌的网捕作用，同时也为原生单细胞动物和后生动物提供了栖息场所，进一逡逑步提高了净化污水的效

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