污水廠生化池在線監(jiān)控的探討（上）

摘自公眾號：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)來對生物池進(jìn)行管理，但是現(xiàn)階段傳統(tǒng)的污水廠對生物池可依賴的數(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)室會對每天的進(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，受到人工取樣的時間、周期以及生物池內(nèi)水流的推動流向的限制，一般會選擇生物池的末端進(jìn)行取樣，這個點(diǎn)位的化驗(yàn)數(shù)據(jù)主要監(jiān)測的是生物池內(nèi)活性污泥對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)書籍也在用這個點(diǎn)位的數(shù)據(jù)對生物池的常規(guī)檢測參數(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，可以以傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)來評判生物池內(nèi)的活性污泥對污水的處理程度，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。但是在末端檢測和以日為單位的頻次對出水水質(zhì)結(jié)果對整體的工藝調(diào)控也存在很大的滯后性，化驗(yàn)室手工檢測其實(shí)也是一種結(jié)果檢測，不過是將出水水質(zhì)的結(jié)果檢測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，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，對工藝運(yùn)行的有了更高層次的要求，原有的結(jié)果檢測需要向前進(jìn)入到過程中進(jìn)行檢測，甚至需要具備預(yù)判的能力，在現(xiàn)有的手工檢測的模式下是很難實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo)的。

同時數(shù)據(jù)的檢測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流動性的過程，流動的處理過程，水質(zhì)數(shù)據(jù)，過程數(shù)據(jù)是一個隨著時間、空間位置實(shí)時變化的狀態(tài)，而取樣時，僅能取到一個固定地點(diǎn)的瞬時的水樣，瞬時水樣要代表整個生物池內(nèi)的所有的變化時不可能的。只有當(dāng)取樣點(diǎn)的密度或者數(shù)量足夠大的時候才會有比較貼合實(shí)際的數(shù)據(jù)，所以這需要一個長期的穩(wěn)定的檢測，并且保證工藝、進(jìn)水、環(huán)境等都處于一個較為穩(wěn)定的狀態(tài)下才會有，但實(shí)際上這時不可能的，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，才會具備判斷的依據(jù)，下面是幾張不同檢測頻次的數(shù)據(jù)曲線圖，我們可以對比下數(shù)據(jù)監(jiān)測頻次的不同：

從圖中可以的看到監(jiān)測頻次(周、日、時)的不同，對過程變化的響應(yīng)程度也有很大的不同，越密集的監(jiān)測數(shù)據(jù)，對過程中出現(xiàn)的變化監(jiān)控的越及時，對工藝調(diào)控的措施采取的也就越有效，從而更好的對生物處理工藝進(jìn)行管理。而這種高密度的監(jiān)測，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呢？先前移動的控制需要對工藝運(yùn)行的各個階段進(jìn)行監(jiān)控，把生物池由原來的末端出水監(jiān)測向前移動到過程中的監(jiān)測，生物池以空間推流式工藝較多（SBR及其變種以時間變化為主），在不同的流程中的點(diǎn)位監(jiān)測數(shù)值是不一樣的，而且在不同的時段監(jiān)測的數(shù)據(jù)也是會發(fā)生變化的，在實(shí)時變化的工況下，人工檢測的頻次低，周期長的弊病就明顯的顯現(xiàn)出來，而在線儀表的實(shí)時監(jiān)測的優(yōu)勢就顯而易見。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)時監(jiān)測的作用。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?，F(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)氮儀表等來評估除磷脫氮的效果，以便在后期的管理中進(jìn)行調(diào)控。