CN110171877A

CN110171877A - 一种cass反应池泥龄自动控制系统

Info

Publication number: CN110171877A
Application number: CN201810145395.2A
Authority: CN
Inventors: 吴劲松; 董元琳
Original assignee: Nantong Bloomer Environmental Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Nantong Bloomer Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority date: 2018-02-21
Filing date: 2018-02-21
Publication date: 2019-08-27

Abstract

发明名称一种CASS反应池泥龄自动控制系统。技术领域本发明涉及污水处理新工艺尤其涉及一种CASS反应池泥龄自动控制系统。本发明提出了一种CASS反应池泥龄自动化控制系统，包括有集水池，CASS反应池，污泥池，砂滤池。污水从集水池提升进入CASS反应池预处理区，再流入生物反应区内。反应充分后沉淀下来的剩余污泥通过控制系统精确计算后由污泥计量泵定量输送至污泥池。CASS反应池中的上清液经过滗水器出水进入砂滤池。本发明的应用可以实现在线控制CASS工艺中活性污泥的泥龄，使CASS反应池中的污泥量更稳定，滗水器达到45%的出水量，保证出水水质的持续稳定达标。

Description

一种CASS反应池泥龄自动控制系统

技术领域

本发明涉及污水处理新工艺尤其涉及一种CASS反应池泥龄自动控制系统。

背景技术

生物法处理污水工艺中剩余污泥的排放是控制活性污泥泥龄的唯一手段，而污泥外排量的控制将直接影响生物反应器中污泥的浓度，泥龄的长短决定了活性污泥的活性，菌种的分布状况和污泥的沉降分离性能。污泥的浓度将直接决定系统的生物降解能力，合适的污泥浓度是生物降解必要前提。而污泥的泥龄长短对生物降解有机物和氨氮的速度起决定性作用。短泥龄有利于生物繁殖吸收有机物，同时排放的污泥越多也使得除磷效果更佳。但是年龄过短不利于硝化菌和反硝化菌的繁殖，影响氨氮的脱除。并且过短的泥龄结构使得污泥容易膨胀，因为新生成的污泥结构松散，难于沉降，而泥龄长的污泥结构紧凑容易沉降。活性污泥的这些性能决定了污水处理系统能否稳定高效的运行。

传统活性污泥法的泥龄较短，来水负荷比较平稳，系统工艺稳定，外排污泥量大，调整范围较小。而CASS工艺泥龄为20天以上，CASS工艺特点是抗冲击负荷能力强，不容易发生污泥膨胀现象。常规情况下CASS工艺的污泥采取定期定量排放的方式。CASS工艺针对的系统是负荷变化大，因此CASS反应池污泥的产生量变化大。在来水负荷波动频繁的情况下出水指标与污泥泥龄精确控制的协同作用效果将更加显著。

目前，在运行的CASS工艺生化系统普遍存在的问题，1、排泥时机难以确定，经常出现出水COD超标，TP值不达标。2、按照经验定量排泥或出水水质出现超标状况时进行定量排泥，泥龄控制不准确。3、防止悬浮污泥随着滗水器流出CASS反应池，一般控制三分之一的出水量，系统处理能力损失大。

发明内容

传统工艺的泥龄控制方法是：工艺系统设计时确定出反应池的容量，MLSS控制值和泥龄值，并推算出污泥排放量，然后控制排泥池液位来启停污泥泵。泥龄在工程项目设计时基本确定，后续生产过程中很少进行调整。本发明通过控制系统精确计算后实时调整单次排泥量，保持污泥泥龄不变，确保系统外排水质稳定达标。同时保证了CASS反应池内泥量的稳定，滗水器达到45%的出水量。

本发明通过科学的计算并通过控制系统强大的运算能力，做到CASS系统每个处理周期都能进行精确排泥，理论运算过程如下：

运用泥龄的计算公式

T_S=曝气池中的活性污泥量/每天从曝气池系统排出的剩余污泥量

T_S=（X*V）/（Q_S*X_R+Q*X_E）

式中T_S——泥龄，d

X——曝气池中的活性污泥浓度，即MLSS，kg/m3

V——曝气池总体积，m3

Q_S——每个周期排出的剩余污泥体积，m3

X_R——剩余污泥浓度，kg/m3

Q——每个周期出水流量，m3

X_E——出水的污泥浓度，kg/m3

其中

Q_S=F*T

F——排泥计量泵的流量，m3/h

T——单次排泥时间，h

因此

Q_S*X_R=[（X*V）/ TS]-Q*X_E

F*T*X_R=[（X*V）/ TS]-Q*X_E

如图1和图2，公式中X为图中24所述MLSS1的值，此值为一确定值；V为图中2所述CASS反应池的体积，此值为一确定值；T_S为泥龄，此值为设计时确定值；Q为图中22所述滗水器的水位控制所确定，此值为一确定值；X_E为图中71所述MLSS2的值，此值为一确定值；Q_S为图中62所述计量泵的流量和时间的乘积，所述计量泵62的流量为定值，时间是未知的值；X_R为图中61所述MLSS3的值，此值随时间的变化而改变，此值是时间函数，定义为f(T)。

为了达到精确排泥，在排泥过程中控制系统将所述剩余污泥浓度在线MLSS3值61进行微分计算。公式如下：

M_p =∫₀ ^tQ_S*X_R=∫₀ ^t F*T*X_R = [（X*V）/ TS]-Q*X_E

M_p——剩余污泥排放量 kg

推算出如下关于时间的微积分方程

F∫₀ ^t f(T)dT = [（X*V）/ TS]-Q*X_E

通过计算机软件可以轻松计算出污泥计量泵的每个周期运行时间。实现外排污泥的精确计算。

本发明的主要工艺流程如图1和图2，本发明一种CASS反应池泥龄自动控制系统，包括有集水池1和CASS反应池2。所述集水池1位于所述CASS反应池2前段，所述集水池1和所述CASS反应池2之间通过所述污水管网5相连接。所述CASS反应池2与所述砂滤池3和所述污泥池4相连接。

进一步的所述集水池1位于地面以下，所述CASS反应池2位于地面以上，所述集水池1中的污水通过提升泵送至所述CASS反应池2中。

进一步的所述CASS反应池2中的污泥通过所述污泥管网6与所述污泥池4相连接。

进一步的所述污泥管网6安装有所述污泥计量泵62。

进一步的所述CASS反应池2中的污泥通过所述污泥管网6上的所述污泥计量泵62泵送入所述污泥池4中。

进一步的所述CASS反应池2中的上清液通过所述出水管网7与所述砂滤池3相连接。

进一步的所述CASS反应池2中安装有所述滗水器22。

进一步的所述CASS反应池2中安装的所述滗水器22将所述CASS反应池2中的上清液通过所述出水管网7送至所述砂滤池3中。

附图说明

附图1是本发明方案的通用工艺流程框图。

附图2是本发明中CASS反应池及结构。

具体实施方式

如图1和图2，结合上述理论论证的结论，以下通过一个案例将本发明的实施步骤做详细阐述。为了简化整个阐述过程，案例中的各指标的计量单位均已经做了换算。

案例，CASS反应池T_S设定为26天，反应池内好氧阶段MLSS1控制在4-5kg/m³，反应池的有效容积V为100m³，反应池出水率为35%，反应池出水指标中MLSS2值为0.08kg/m³以下，污泥计量泵的流量Q_v为5m³/h，外排污泥浓度MLSS3测定值15-25kg/m³，反应池预处理段溶氧DO为0.5以下,好氧段DO为2-4。常规工艺控制为每周排泥一次，排泥量=（MLSS1*V/T_S）*7=(4.5×100)/26×7=121.15(kg),排泥计量泵运行时间=排泥量/（MLSS3*Q_v）=121.15/(20×5)=1.21h。

针对此案例，本发明实施的详细步骤如下

所述集水池1连续向所述CASS反应池2输送污水。污水从所述CASS反应池2上部进入所述预处理段23。然后污水从所述CASS反应池2底部流入所述生物反应段25。

所述CASS反应池2分别经历曝气阶段，沉淀阶段，滗水阶段，闲置阶段。依次循环。

首先在曝气阶段启动风机，曝气从所述曝气管21进入所述预处理段23，控制DO值0.5以下；同时曝气从所述曝气管21进入所述生物反应段25，控制DO值2-4。

曝气阶段持续4-6h后，所述CASS反应池2系统进入沉淀阶段，沉淀阶段目的是将污泥和上清液进行分离。此阶段持续1-1.5h。然后所述CASS反应池2系统进入滗水阶段。

滗水阶段所述滗水器22自动降低至设定最低水位处（应用本发明可以达到所述CASS反应池2的45%液位处），所述CASS反应池2上清液经所述滗水器22流向所述砂滤池3。

待上清液全部排出所述CASS反应池2时，系统进入到闲置阶段。此时所述滗水器22自动提升至设定最高水位处（此处为所述CASS反应池2的有效容积）。

在所述CASS反应池2系统进入到闲置阶段的同时，系统开始启动所述污泥计量泵62，将剩余污泥排出所述CASS反应池2系统，通过系统的精确排泥，达到泥龄自动控制的目标。

进一步的在曝气阶段结束前10s自动控制系统采集到所述MLSS1的值为4.86kg/m³。滗水阶段自动控制系统采集到所述MLSS2的值温度在0.07 kg/m³，单次出水流量45m³。闲置阶段自动控制系统记录下从启动所述污泥计量泵62开始排放污泥时所述MLSS3的值61，0.5s记录一次。根据上述已知参数，代入定积分方程F∫₀ ^t f(T)dT = [（X*V）/ T_S]-Q*X_E。得到5∫₀ ^tf(T)dT=[（X*V）/ T_S]-Q*X_E=[（4.86*100）/26]-45*0.07=15.5

进一步的∫₀ ^tf(T)dT=3.1。

进一步的自动控制系统在计算机中绘制出所述MLSS3的值61为纵轴，时间t为横轴的曲线。采用计算机计算图像面积求解定积分方程的办法求得所述污泥计量泵62启动时间t=0.158h。

本发明在实际应用过程中十分简便，对于控制系统的要求非常低，因此具有投资小，自动化水平高的特点。通过应用本发明可以使CASS工艺在实际操作过程中活性污泥泥龄控制更加准确及时，CASS反应池中的污泥量更稳定，滗水器达到45%的出水量，而且保证了出水水质的持续稳定达标。

Claims

1.一种CASS反应池泥龄自动控制系统，其特征是包括有集水池，CASS反应池，污泥池，砂滤池。

2.污水从集水池提升进入CASS反应池预处理区，再流入生物反应区内。

3.反应充分后沉淀下来的剩余污泥通过控制系统精确计算后由污泥计量泵定量输送至污泥池。

4.CASS反应池中的上清液经过滗水器出水进入砂滤池。

5.所述剩余污泥排放设备采用污泥计量泵，排放方式不同于常规的定期定量排放，而是采取实时精确计量排放。

6.所述精确控制原理运用泥龄的计算公式T_S=（X*V）/（Q_S*X_R+Q*X_E）和外排污泥体积计算公式Q_S=F*T。

7.所述自动控制系统运用定积分方程F∫₀ ^t f(T)dT = [（X*V）/ T_S]-Q*X_E来求解污泥计量泵运行时间，达到剩余污泥实时精确排放。

8.求解算法采用计算机计算图像面积求解定积分方程的办法求得污泥计量泵运行时间。