多功能蜂窩斜管填料廠家污水廠生化池在線監(jiān)控的探討

　　多功能蜂窩斜管填料生產(chǎn)廠家污水廠生化池在線監(jiān)控的探討。 作為污水處理廠來(lái)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(lái)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(lái)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(lái)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)的最終反應(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(lái)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(wú)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(lái)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：

　　高標(biāo)準(zhǔn)的出水水質(zhì)要求帶來(lái)了對(duì)生物處理過程進(jìn)行控制需求，人工監(jiān)測(cè)無(wú)法滿足生物處理的復(fù)雜而變化的工藝過程的參數(shù)監(jiān)測(cè)，在線檢測(cè)的儀表被用于過程控制來(lái)提升工藝管理水平成為污水廠新的管控思路，那么如何在生物池內(nèi)的設(shè)置在線監(jiān)控來(lái)提升過程管控能力呢?

　　在實(shí)現(xiàn)在線儀表的提升管控能力之前，需要明確工藝管控的內(nèi)容和現(xiàn)階段能夠被利用的檢測(cè)儀表有哪些。只有在對(duì)工藝和監(jiān)測(cè)設(shè)備的充分了解的基礎(chǔ)之上，才有可能為工藝管控選擇合理的監(jiān)測(cè)方式。對(duì)于除磷脫氮來(lái)說，生物除磷和生物脫氮是最為經(jīng)濟(jì)和符合自然規(guī)律的去除工藝，污水廠現(xiàn)階段常規(guī)的除磷脫氮的A2O工藝以功能區(qū)進(jìn)行不同的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的去除。

　　在了解生物段的污水處理工藝以后，就需要對(duì)現(xiàn)階段能夠利用的儀表進(jìn)行了解，污水廠生物池上能夠利用的儀表主要有溶氧儀DO，污泥濃度計(jì)MLSS，氧化還原電位ORP，硝態(tài)氮儀NO3—N，液位計(jì)等。這些儀表的監(jiān)測(cè)方式不同的廠家有不同的方式，紫外、熒光、電解液等不一而足，對(duì)于用戶來(lái)說，不需要了解這些監(jiān)測(cè)的方式，只需要了解它能夠提供什么樣的數(shù)據(jù)就可以了，下面針對(duì)這幾種儀表的在生物池內(nèi)的應(yīng)用分別進(jìn)行探討一下。

　　對(duì)于生物池內(nèi)的儀器儀表通用內(nèi)容是安裝條件滿足，A2O生物池是一個(gè)推流式的反應(yīng)容器，內(nèi)部的活性污泥處于一個(gè)懸浮的混合液的狀態(tài)，這需要有不同的設(shè)備提供充足的攪拌動(dòng)力來(lái)滿足生物池的懸浮狀態(tài)。儀表對(duì)水質(zhì)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)需要一個(gè)相對(duì)平穩(wěn)的環(huán)境來(lái)獲得更為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，因此儀表的安裝要選擇水流平穩(wěn)的區(qū)域，不要安裝在攪拌設(shè)備，內(nèi)外回流點(diǎn)位這種水流過快處，避免過快的水流帶來(lái)的數(shù)據(jù)波動(dòng)，產(chǎn)生規(guī)律性不強(qiáng)的數(shù)據(jù)，缺乏指導(dǎo)意義。但要注意的是水流平穩(wěn)不等于水力死角，在一些生物池中有些局部區(qū)域會(huì)有水力死角的情況，在水力死角的位置，往往出現(xiàn)泥水分層，活性污泥無(wú)法和污水充分接觸進(jìn)行反應(yīng)，各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)也具有誤導(dǎo)性，安裝位置要避開可能的水力死角區(qū)域。安裝深度一般要在液面下1～1.5米處，這樣的可以避免活性污泥在表層分層沉淀帶來(lái)的測(cè)量值偏差，對(duì)表層的氣流擾動(dòng)帶來(lái)的數(shù)據(jù)偏差也能較好的規(guī)避，在運(yùn)行中可能會(huì)有一些生物池停用后，液位下降的情況，過高的安裝會(huì)造成探頭暴露在空氣中;在生物池的表面通常有較多的懸浮雜質(zhì)、污泥泡沫堆積等運(yùn)行中出現(xiàn)的工況，避開表面的這些雜質(zhì)，對(duì)探頭可以起到良好的保護(hù)作用。

　　DO(溶解氧檢測(cè)儀)，A2O工藝是通過溶解氧的不同劃分了不同的功能區(qū)域來(lái)滿足除磷和脫氮的工藝要求，因此監(jiān)測(cè)各個(gè)功能區(qū)的溶解氧是對(duì)生物除磷脫氮最基本的一個(gè)控制參數(shù)，常規(guī)的參數(shù)要求：厭氧區(qū)為0.1mg/L左右，缺氧區(qū)≤0.5mg/L，好氧區(qū)末端2mg/L左右。當(dāng)然實(shí)際的運(yùn)行中，溶解氧的范圍可以根據(jù)各廠的實(shí)際良好出水水質(zhì)的運(yùn)行控制情況進(jìn)行調(diào)整，比如越來(lái)越多的污水廠因?yàn)閮?nèi)回流比調(diào)大，對(duì)好氧區(qū)的出口的位置溶解氧控制要求更低，甚至在1mg/L以下，以滿足內(nèi)回流帶回的溶解氧含量足夠低，來(lái)滿足反硝化的缺氧環(huán)境。溶解氧是A2O工藝功能區(qū)劃分的基本控制參數(shù)，安裝足夠和精準(zhǔn)的DO儀，是進(jìn)行A2O工藝控制的要求，在實(shí)際使用中，需要對(duì)各個(gè)功能區(qū)的平穩(wěn)區(qū)各安裝一臺(tái)溶氧儀，以便檢測(cè)功能區(qū)的溶解氧狀態(tài)。

　　MLSS(污泥濃度計(jì))，污泥濃度計(jì)可以檢測(cè)生物池內(nèi)的活性污泥的數(shù)量，而活性污泥的數(shù)量是進(jìn)行生物池各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)的一項(xiàng)基本的計(jì)算參數(shù)，包括污泥負(fù)荷F/M，污泥指數(shù)SVI，有機(jī)份MLVSS/MLSS等計(jì)算都需要MLSS的數(shù)據(jù)，先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)可以通過探頭來(lái)直接檢測(cè)MLSS數(shù)值，不再需要在實(shí)驗(yàn)室通過兩個(gè)小時(shí)以上的烘干、恒重、稱量、計(jì)算得出數(shù)值，直接檢測(cè)的MLSS數(shù)值可以快速的反應(yīng)出生物池內(nèi)的活性污泥的數(shù)量的變化，對(duì)于通過剩余污泥排放來(lái)控制活性污泥濃度，還有對(duì)運(yùn)行中的一些故障，比如在外回流泵故障導(dǎo)致的回流量減少、攪拌器故障和風(fēng)機(jī)故障導(dǎo)致活性污泥分層沉淀等都有快速的數(shù)據(jù)相應(yīng)，運(yùn)行人員可以根據(jù)在線的MLSS快速的進(jìn)行生物池內(nèi)的活性污泥數(shù)量的判斷，來(lái)做出相應(yīng)的工藝調(diào)整。理論上是生物池內(nèi)的污泥濃度是一個(gè)均勻分布的，但是由于生物池是一個(gè)前端進(jìn)水和回流混合，全程完全混合推流的過程，實(shí)際中存在著前端低，后端高，同時(shí)受到內(nèi)外回流、推流攪拌器設(shè)置位置影響的一個(gè)復(fù)雜的變化情況，為了減少這些不確定的變化因素帶來(lái)的數(shù)據(jù)偏移，一般選擇在出口位置進(jìn)行污泥濃度的檢測(cè)。

　　ORP(氧化還原電位儀)，對(duì)于除磷脫氮都可以通過電子的轉(zhuǎn)移的氧化還原的化學(xué)方式來(lái)判斷其進(jìn)行的條件，通過檢測(cè)氧化還原電位，可以間接的判斷除磷脫氮的反應(yīng)條件能否滿足，因此使用ORP可以提升工藝管理人員對(duì)除磷脫氮反應(yīng)進(jìn)程的判斷。通過經(jīng)驗(yàn)的各反應(yīng)的ORP范圍值來(lái)進(jìn)行反應(yīng)的檢測(cè)，如下表所示：

　　由于ORP主要檢測(cè)的是除磷脫氮的生物反應(yīng)，因此ORP儀主要設(shè)置在厭氧區(qū)和缺氧區(qū)，來(lái)檢測(cè)生物反應(yīng)的進(jìn)行情況。

　　NO3-N(硝態(tài)氮檢測(cè)儀)，隨著脫氮工藝的深入開發(fā)，檢測(cè)脫氮的過程變化的硝態(tài)氮在生物池內(nèi)的存在情況，可以判斷硝化和反硝化反應(yīng)進(jìn)行程度(區(qū)別在于安裝位置的不同)，氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮是硝化反應(yīng)，檢測(cè)好氧末端的硝態(tài)氮可以判斷硝化反應(yīng)的進(jìn)行程度;在缺氧區(qū)的硝態(tài)氮檢測(cè)，可以判斷缺氧區(qū)硝態(tài)氮的去除情況，從而判斷總氮的去除效果，在一些A2O的改良工藝中，分為一段、二段缺氧，分別檢測(cè)硝態(tài)氮的含量，可以判斷硝態(tài)氮的去除效果，更好的確定系統(tǒng)總氮的變化，為碳源的投加，內(nèi)回流比的控制，溶解氧的控制都有很積極的作用。

　　液位計(jì)，作為物位儀表，可以檢測(cè)生物池的液面高度，特別是在并列的多條處理線，使用同一套供氣管路，并且可以調(diào)節(jié)出口堰板高度來(lái)調(diào)節(jié)生物池液位的，需要通過檢測(cè)生物池的液位來(lái)保持并列多條處理線的平衡，這樣才能確保供氣管路的出風(fēng)壓力的平衡，使供氣量也保持平衡，便于工藝的管控。一般需要在每條工藝線路上都進(jìn)行安裝。

　　除去這些常用的儀表以外，還有一些儀表也在生物池中有一些應(yīng)用，比如PH計(jì)，可以間接的檢測(cè)硝化反應(yīng)后堿度的消耗情況，針對(duì)一些高氨氮的污水較為適用;SOUR儀，通過呼吸速率進(jìn)行判斷生物反應(yīng)的變化情況可以檢測(cè)活性污泥的生物活性，推定生物池的反應(yīng)效果，現(xiàn)在還有采用最新的一些檢測(cè)技術(shù)的氨氮探頭，總磷檢測(cè)探頭等可以更為直接檢測(cè)生物除磷脫氮的反應(yīng)效果。

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　　在了解了這么多可以實(shí)際采用的參數(shù)探頭以后，污水廠在實(shí)際的使用中，又該如何真正的發(fā)揮其探頭的作用來(lái)改進(jìn)生產(chǎn)呢，這一期和大家一起探討污水廠生化池的在線監(jiān)控的應(yīng)用。

　　當(dāng)污水廠通過設(shè)置在生化池上的探頭采集了大量數(shù)據(jù)進(jìn)入到污水廠的中控計(jì)算機(jī)后，這些采集的實(shí)施參數(shù)數(shù)據(jù)最終成為污水廠的運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)，這些歷史數(shù)據(jù)在大部分的污水廠中缺乏足夠的重視，污水廠內(nèi)的工藝管理人員不認(rèn)為這些數(shù)據(jù)能夠起到管理工藝的支撐作用，造成大量數(shù)據(jù)被存在計(jì)算機(jī)硬盤內(nèi)最終被遺失。

　　造成這種情況的原因有很多，有相當(dāng)大的一部分原因，是工藝管理人員缺少足夠的數(shù)據(jù)分析能力，對(duì)這些大量的運(yùn)行數(shù)據(jù)沒有能力來(lái)進(jìn)行關(guān)聯(lián)性的分析，并從這些大量的數(shù)據(jù)中尋找關(guān)聯(lián)性，同時(shí)數(shù)據(jù)量越大，分析整理的難度也越大，曲線之間的擬合和關(guān)聯(lián)也越不容易被發(fā)現(xiàn)。在污水廠中工藝人員仍舊保持傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)操作的方式來(lái)進(jìn)行日常的管理，他們相信自己的感覺遠(yuǎn)比這些儀表數(shù)據(jù)更為可靠，也更具有操作性。

　　不否認(rèn)在很多時(shí)候，運(yùn)行人員的經(jīng)驗(yàn)帶來(lái)了工藝操作上一些改善和提高，但是在一些情況，工藝人員的經(jīng)驗(yàn)不能很好的和真實(shí)的運(yùn)行數(shù)據(jù)相互結(jié)合，會(huì)使很多經(jīng)驗(yàn)數(shù)值飄忽不定，明明采取了與上次同樣的操作，但是卻沒有得到很好的改善。這其實(shí)反應(yīng)出純粹的經(jīng)驗(yàn)積累往往不足以應(yīng)對(duì)復(fù)雜的變化，而這些變化能從更為全面和詳細(xì)的數(shù)據(jù)中得來(lái)。這就是數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)的區(qū)別。

　　依賴長(zhǎng)久的經(jīng)驗(yàn)的運(yùn)行人員是不習(xí)慣于對(duì)數(shù)據(jù)變化進(jìn)行分析的，當(dāng)忽視這些儀表所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的時(shí)候，運(yùn)行人員在管理中也就會(huì)忘記這些儀表的存在，沒有足夠的重視，在工作中對(duì)儀表的基本維護(hù)要求就不再注意，導(dǎo)致儀表出現(xiàn)損壞后，詢價(jià)發(fā)現(xiàn)更換儀表的費(fèi)用非常之高，再結(jié)合日常對(duì)這些數(shù)據(jù)的忽視，通過簡(jiǎn)單的投入產(chǎn)出的計(jì)算，很自然的就會(huì)將這些儀表不再投入高額費(fèi)用進(jìn)行維護(hù)了。

　　但是在運(yùn)行管理人員能夠分析這些儀表產(chǎn)生的數(shù)據(jù)所反映的規(guī)律后，反而會(huì)得到更好的管控。污水廠在實(shí)際運(yùn)行中，在同一個(gè)地區(qū)的居民生活用水的習(xí)慣在一定時(shí)間范圍內(nèi)是呈現(xiàn)一定的規(guī)律性變化的，這種規(guī)律變化與季節(jié)變化，生活習(xí)慣，作息習(xí)慣等等都有很大的關(guān)聯(lián)性，這種規(guī)律性的變化通過數(shù)據(jù)曲線可以很好的疊加和重合起來(lái)，這種通過數(shù)據(jù)反應(yīng)出來(lái)的規(guī)律性更為精準(zhǔn)和具備前瞻性。工藝運(yùn)行人員可以通過這種數(shù)據(jù)的變化做出相應(yīng)的管控措施，使污水廠的運(yùn)行管理成為預(yù)先管理，在規(guī)律性的季節(jié)變化之前進(jìn)行調(diào)整，從而得到更好的管理。

　　通過規(guī)律性的分析，制定的預(yù)管理措施，減少了大量的被動(dòng)性的工藝管控所造成的人力物力的損耗，這筆費(fèi)用往往超過了現(xiàn)場(chǎng)儀表探頭的更換費(fèi)用，使投入產(chǎn)出的就能夠平衡甚至盈利。這是污水廠軟實(shí)力提升帶來(lái)的成本節(jié)省，這種節(jié)省更為技術(shù)性，也更不容易被管理人員發(fā)掘，不被發(fā)現(xiàn)的軟實(shí)力的提升鏈條中的自控探頭以及自控?cái)?shù)據(jù)也就被棄之一邊，成為污水廠的一種擺設(shè)。

　　但是隨著大數(shù)據(jù)計(jì)算技術(shù)的更新，對(duì)海量數(shù)據(jù)的分析和學(xué)習(xí)的AI技術(shù)的不斷擴(kuò)展，使得對(duì)污水廠每日產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)的規(guī)律性和關(guān)聯(lián)性的尋找成為可能。具備學(xué)習(xí)能力的AI技術(shù)，可以不斷地去學(xué)習(xí)工藝變化中產(chǎn)生的大量的數(shù)據(jù)，得出更符合一個(gè)污水廠運(yùn)行實(shí)際的指導(dǎo)性意見。

　　具備可操作性的指導(dǎo)意見除去收集、AI學(xué)習(xí)以外，還有一點(diǎn)極為重要的就是合理的算法，也就是基于生化處理的原理，或者是一些污水處理工藝的管控要點(diǎn)，也可以是污水廠內(nèi)的一些獨(dú)特的工藝設(shè)置等，成為對(duì)數(shù)據(jù)分析的重要算法的基礎(chǔ)，這一點(diǎn)也是很多污水廠在設(shè)計(jì)中控室監(jiān)控軟件中所欠缺的，也就是自控技術(shù)人員缺乏和資深的工藝管理人員的一種深入的交流，雙方應(yīng)該在污水廠管控的工藝需求上，結(jié)合工藝水質(zhì)探頭，引入新的計(jì)算技術(shù)，真正的把污水廠的中控系統(tǒng)的控制作用發(fā)揮出來(lái)，使污水廠的控制從人的經(jīng)驗(yàn)性脫離出來(lái)，利用數(shù)據(jù)來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)，利用計(jì)算技術(shù)改變管理的粗放型，實(shí)現(xiàn)管理的優(yōu)化和提升。

　　良好和有效的過程控制需要更為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)化來(lái)實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)化的鏈條中的每一個(gè)環(huán)節(jié)的改善和提升，對(duì)于污水廠來(lái)說都具有很大的挑戰(zhàn)性，需要更多的專業(yè)技術(shù)不斷地投入和研發(fā)，污水廠實(shí)現(xiàn)過程控制的光明前景，是通過長(zhǎng)久的努力和堅(jiān)持才能實(shí)現(xiàn)的，希望更多的專業(yè)人員關(guān)注污水處理的過程控制的計(jì)算技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，為水環(huán)境事業(yè)共同努力。