CN112723526A - 一种调整生化系统好氧池/段曝气风量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种调整生化系统好氧池/段曝气风量的方法，具体是在生化系统前或者水解酸化池出水测试上清液化学需氧量COD、总磷TP、凯氏氮TKN和总氮TN的浓度，二沉池工艺中二沉池出水COD浓度、或者MBR工艺中膜池上清液的COD浓度，根据出水需要达到的TP和TN的浓度，利用本发明提出的风量计算公式计算出生化系统好氧池需要的曝气风量，得到的风量数值和风机在运行的风量对比以调整曝气风机的运行风量；接着提出了根据曝气风机稳定运行状态下的风机出口压力计的数值和好氧池面的曝气是否均匀评估好氧池微孔曝气头的运行情况以避免微孔曝气头发生严重堵塞或者破裂漏气而浪费风机的能耗；根据好氧池/段不同点检测上清液COD浓度、上清液氨氮浓度和DO浓度进一步评估和优化风机的风量。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理，尤其是一种调整生化系统好氧池/段曝气风量的方法。
背景技术
生化处理是污水处理中的重要步骤，生化处理一般是为了去除COD和生物脱氮除磷。生化处理工艺上会有厌氧池/段、缺氧池/段、好氧池/段和水解酸化池中的几种或者组合。其中水解酸化池主要是应用在难降解工业废水处理，目的是提高进水COD的可生化性。厌氧池/段主要是为了生物释磷，缺氧池/段主要是为了反硝化脱氮，而好氧池/段中主要是利用曝气风机提供的溶解氧实现COD去除、氨氮通过短程硝化反应变成亚硝态氮NO2 -或者硝化反应变成硝态氮NO3 -和磷的吸附。为了保证有效的COD和氨氮的去除，曝气风机需要提供足够的风量使好氧池/段保持足够的溶解氧。而好氧曝气过程是一个高能耗的过程，曝气风机曝气的能耗和曝气风量大小、曝气风机出口压力有关。在污水厂运营中，好氧池/段曝气的能耗大约占了污水厂总能耗的60％左右，所以优化曝气风机的风量和能耗是污水厂的优化运营和节能降耗的重点，主要目的就是要通过优化风机风量既要保证好氧池/段的溶解氧足够以促进COD和氨氮的有效去除，同时又避免风量过大造成好氧池/段过量曝气和能耗的浪费。
理论上，好氧池/段的耗氧量主要是包括了去除可生化COD的耗氧量和氨氮硝化反应需要的耗氧量。目前污水厂或者设计院在考虑去除COD耗氧量部分的时候一般都是直接利用进水可生化COD的浓度进行核算，而实际上进水的可生化COD很多时候都会先在生化系统的厌氧池/段和缺氧池/段被利用作碳源进行生物释磷和反硝化脱氮，真正需要好氧池/段去除的残余可生化COD浓度很多时候并不高；甚至很多时候，污水厂进水自带的可生化COD的量都不够自身生物脱氮除磷的需要，污水厂还需要额外补充碳源以满足有效的生物脱氮除磷的需要；在这种情况下，好氧池/段并不需要进行可生化COD的去除或者不需要考虑进水可生化COD的耗氧量。而很多时候，污水厂在采购风机、计算和调整风机风量的时候，依旧根据进水可生化COD的量而计算或者考虑了进水可生化COD的耗氧量，这就造成污水厂经常出现风机选型过大和运营过程中好氧池/段曝气量过大而造成无谓的能耗浪费。虽然，污水厂运营中可以检测好氧池/段的溶解氧DO浓度以评估好氧池/段的运行情况；可是，很多时候污水厂运营人员其实并不清楚好氧池/段运行什么样的DO浓度表明风机的风量是优化的，而且，很多时候，污水厂在好氧池/段检测DO的时候都是固定在某一个测试点或者说只是单点检测，这种情况下得到的DO数据根本无法表征整个好氧池/段真实的运营情况；所以，污水厂仅仅依靠检测的溶解氧的数据很难精确判断风机的风量是否过量或者优化。目前，污水厂还没有有效和实用的方法可以指导现场评估和优化好氧池曝气风机的风量和能耗。
为了有效地优化好氧池的曝气风量，有一些已经发表的专利进行了积极的尝试。专利CN106430662B和CN1319875C都提出了根据DO值和曝气风机的实际风量和模型计算的风量对比来优化风量；CN106277383B提出了根据好氧池检测的DO和氧气利用速率OUR优化好氧池曝气。CN 106186381B进一步提出了根据好氧池检测的DO、OUR和氧气利用效率OTE优化好氧池曝气。CN103197539B提出了好氧池多点检测DO，并且根据多点DO保持在目标要求范围进行优化好氧池曝气。以上这些专利提出的方法只是根据DO浓度进行风量控制，并没有把好氧池的风机曝气量和好氧池实际的生化反应的效果有效的结合起来进行调整和优化风量。CN104238527B提出了结合了污水厂进水COD浓度、进水氨氮浓度、进水水量、出水溶解氧、出水氨氮浓度5个变量联合控制好氧池曝气的风量，这个方法也是利用了污水厂进水COD和氨氮的浓度，同时也没有真正关注好氧池沿程的反应过程。而专利CN104238586A提出了在好氧池前端和1/2～3/4处分别检测氨氮的浓度，利用数学模型计算出需要的DO值，该DO值作为设定值，然后通过DO设定值控制曝气机风量使反应池的DO稳定在设定值附近，这个专利提出的方法中的数学模型比较复杂，而且模型中仅仅利用氨氮一个参数决定DO和曝气风量，具有一定的局限性。进一步地，目前所有的已发表的专利或者方法中，在风机能耗优化方面都没有涉及到评估和优化微孔曝气头这一部分；而且，也还没有精确考虑到DO在好氧池/段所有区域的最佳有效利用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何根据好氧池实际需要去除的COD的量和氨氮的量计算好氧池需要的耗氧量和风机的风量，并且从如何防止微孔曝气头堵塞或者破裂实现风机能量的优化，最后就是如何精确评估运行或者调整后的风机风量满足了整个好氧池生化反应的需要同时又避免了风量的浪费。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：通过检测生化系统前或者水解酸化工艺中水解酸化池出水的上清液COD、TN、TKN、TP的浓度,二沉池工艺中的二沉池出水COD浓度、或者MBR工艺中的膜池上清液COD浓度，利用本发明提出的风量计算公式计算出好氧池/段曝气需要的风量，计算得到的风量和好氧池的曝气风机运行风量对比指导水厂评估和调整风机的风量；本发明接着同时提出了在曝气风机稳定运行的条件下根据风机出口的压力和好氧池面的曝气情况评估和优化好氧池微孔曝气头的运行情况；最后根据在连续进水和好氧池连续曝气运行模式下的好氧池内沿着水流方向的1/5～1/4处、1/2处、3/4～4/5处和好氧池末端、或者序批次反应器模式SBR和循环活性污泥法CAST模式的好氧曝气时间段的20％～25％、50％、75～80％和曝气结束前4个点检测DO浓度,上清液氨氮浓度和上清液COD浓度，综合这3个参数并且根据不同的水质，同时也从动力学角度根据整个好氧池/段的实际运行状态进一步评估和优化好氧池曝气风机的风量。
本发明的有益效果是：本发明提出的调整好氧池曝气风量和能耗的方法中需要的各种参数的数值可以人工取样测试，也可以在好氧池相应的位置安装在线仪器自动监控后回馈到自控系统并根据本发明的方法实现智能化管理和优化曝气风机的风量。本发明提出的方法可以指导污水厂运营人员彻底了解整个好氧池/段的运行效果，有效地调整和优化曝气风机的风量，促进COD和氨氮的有效去除，同时又避免了好氧池/段出现过量曝气现象和能耗的浪费，从而实现了出水稳定达标和节能降耗的目的。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明调整生化系统好氧池/段曝气风量的方法，包括以下步骤：
步骤1，检测生化系统前或者水解酸化工艺段中的水解酸化池出水的上清液化学需氧量COD1、总磷浓度TP1、凯氏氮TKN1浓度和总氮TN1浓度，二沉池工艺中的二沉池出水或者MBR工艺中的膜池上清液的COD2浓度，计算剩余的需要在好氧池/段去除的可生化COD的量，计算好氧池/段需要的耗氧量和曝气风机的风量：
COD需要＝(TN1-TN2)×K1+(TP1-TP2)×K2 (1)
COD剩余＝COD1-COD2-COD需要 (2)
O2需要＝(COD剩余+TKN1×K3)×Q1/1000 (3)
A＝O2需要×(T+273)/(24×K4×0.3×273) (4)
式中，COD需要—生物脱氮除磷需要的可生化COD的量，mg/L，如果污水厂生物脱氮除磷工艺中设计有反硝化除磷或者一碳两用的工艺，只考虑生物除磷或者生物脱氮两个中需要碳源量比较大的那部分的COD的量；
TN1—生化系统前或者水解酸化出水上清液的TN浓度，mg N/L；
TN2—出水需要达到的TN浓度，mg N/L，TN2取值比TN出水排放标准低2-3mg N/L；
K1—反硝化生物脱氮需要的COD剂量比，mg COD/mg TN，K1取值2.8-8；如果生物脱氮是完全的短程硝化和短程反硝化过程，K1取值1.6-5；
K2—厌氧池生物释磷需要的COD剂量比，mg COD/mg TP，K2取值10-30；
K3-氨氮硝化反应需要的氧气量，单位mg O2/mg NH4-N,K3取值4-6，如果生物脱氮是完全短程硝化反应，K3取值3-4.5；
TP1—生化系统前或者水解酸化出水上清液的TP浓度，mg P/L；
TP2—出水需要达到的TP浓度，mg P/L，TP2取值比TP出水排放标准低0.2-0.3mgP/L；
COD1—生化系统前或者水解酸化池出水上清液的COD浓度，mg/L；
COD2—二沉池出水COD浓度或者膜池上清液COD浓度,mg/L；
COD剩余—进水可生化COD扣除生物脱氮除磷消耗的COD浓度后需要在好氧池去除的COD浓度，mg/L；如果COD剩余得到的数值小于0，则取值为0；
O2需要—好氧池去除可生化COD和氨氮硝化反应需要的氧气量，kg O2/d；
TKN1-生化系统前或者水解酸化池出水上清液的凯氏氮TKN浓度，mg N/L,对于市政废水或者凯氏氮浓度占进水总氮浓度90％以上的非市政废水，直接用TN1数值带入计算；
Q1—污水厂日处理水量，m3/d；
A—好氧池生化反应曝气需要的空气的量，m3/h；
K4—好氧池曝气风机曝气时的氧气综合利用效率，取值范围5％-35％；
T—温度，℃；
步骤2，根据计算出来的风量和现场的曝气风机的运行风量对比，指导现场手动或者智能化自动调整风机的风量，同时在风机稳定运行的情况下，检测曝气风机出口压力的压力值，把得到的风机出口压力值和好氧池的有效水深对比，得到压力差值P：
P＝P1-(H1-H2) (5)
式中，P—曝气风机出口压力值和净有效水深压力的差值，米水深；
P1—曝气风机出口的压力计的压力，米水深；
H1—好氧池的有效水深，米水深；
H2—微孔曝气头离好氧池池底的高度，米水深；
步骤3，根据计算出来的P的数值评估好氧池的微孔曝气头有没有发生严重堵塞，当P>1.3米水深时，表明好氧池的微孔曝气头已经发生了严重的阻塞造成风机能耗浪费，清理或更换微孔曝气头后，回到步骤1；当P≤1.3米水深时，表明曝气头的堵塞不太严重，进行步骤4；
步骤4，根据风量计算公式计算出来的风量调整好风机的运行风量后，风机稳定曝气运行1～12小时时间后，如果污水厂运行的是连续进水和好氧池连续曝气的模式，沿着水流方向在好氧池内的1/5～1/4处、1/2处、3/4～4/5处和好氧池末端的位置；如果污水厂运行的是SBR或者CAST工艺模式，在好氧曝气时间段，根据好氧曝气时间段的总的时间，分别在曝气总时间的20％～25％、50％、75％～80％和曝气结束前的时间点检测上清液COD浓度、上清液氨氮浓度和DO浓度，得到好氧池/段4个点的上清液COD浓度、上清液氨氮浓度和DO浓度，风机风量根据检测的DO浓度、上清液氨氮浓度和上清液COD浓度3个变量综合进一步调整。
对于缺氧/好氧、或者厌氧/缺氧/好氧的一级好氧池的工艺，步骤4中综合进一步调整包括以下步骤：
1)对于市政废水或者需要补充碳源实现总氮达标的非市政废水，当上清液氨氮浓度是在好氧池1/2处、或者SBR好氧段50％曝气时间段；或者在好氧池1/2处之前的位置、SBR50％曝气时间段之前的时间点已经低于2mg N/L，降低好氧池曝气风机的风量；当上清液氨氮浓度是在好氧池的3/4～4/5处、或者SBR好氧75％～80％曝气时间段点低于2mg N/L，而且发现DO浓度在好氧池末端或者在SBR好氧曝气时间后面阶段明显升高，降低好氧池曝气风机的风量；
2)对于市政废水或者需要补充碳源实现总氮达标的非市政废水，当上清液氨氮浓度是在好氧池末端或者SBR好氧段曝气快结束前低于1.5mg N/L，如果好氧池后接的是二沉池工艺并且好氧池中端/段的市政废水DO浓度不低于2.2mg/L、或者非市政废水DO浓度不低于3mg/L，风机的风量维持不变；如果中端/段市政废水DO浓度低于2.2mg/L、或者非市政废水DO浓度低于3mg/L，风机风量提高；如果后接的是MBR膜池，风量维持不做进一步调整；
3)对于不需要投加碳源去除总氮的非市政废水，上清液氨氮浓度是在好氧池3/4～4/5处、或者SBR曝气75～80％时间段；或者在好氧池3/4处之前的位置、SBR 75％曝气时间段之前的时间点低于2mg N/L,同时上清液COD浓度在好氧池3/4～4/5处、或者SBR曝气75％～80％时间段；或者在好氧池3/4处之前的位置、SBR 75％曝气时间段之前的时间点就不再继续往下降，而且测的DO浓度的梯度趋势出现突然升高的趋势，降低好氧池曝气风机的风量；如果上清液COD浓度一直到好氧池末端都是逐步下降的，而且DO浓度是逐步上升，风机风量需要根据测的DO浓度进一步详细评估；如果好氧池中端/段的DO浓度不低于3mg/L，风机风量可以维持不变，如果好氧池中端/段的DO浓度低于3mg/L,风机风量需要加大；
4)对于不需要投加碳源去除总氮的非市政废水，当上清液氨氮浓度是在好氧池末端、或者SBR曝气时间段最后的时间点低于1.5mg N/L，上清液COD浓度在好氧池的3/4～4/5处、或者SBR 75％～80％曝气时间段；或者在好氧池3/4处更加前端的位置、SBR 75％曝气时间段之前的时间点没有继续下降，或者上清液COD浓度从好氧池前端一直下降到好氧池末端，如果好氧池后接的是二沉池工艺，而且好氧池中端/段的DO浓度不低于3mg/L,风机风量维持不变，如果好氧池中端/段的DO浓度小于3mg/L,风机风量需要加大；如果后接的是膜池MBR工艺，风量维持不变；
5)当好氧池曝气风机的风量做了适当调整后，等稳定1～12小时，再一次在好氧池内沿着水流方向在1/5～1/4处、1/2处、3/4～4/5处和好氧池末端，或者在SBR模式曝气总时间的20％～25％、50％、75％～80％和曝气结束前的时间点检测上清液COD浓度、上清液氨氮浓度和DO浓度，重复进行调整，直到好氧池曝气风机的风量完全优化，风机风量调整过程中曝气风机风量的调整为手动或者自控系统智能化自动调整。
对于缺氧/好氧、或者厌氧/缺氧/好氧的一级好氧池的工艺，步骤4中综合进一步调整包括以下步骤：
1)对于市政废水或者需要补充碳源实现总氮达标的非市政废水，当上清液氨氮浓度是在好氧池1/2处、或者SBR好氧段50％曝气时间段；或者在好氧池1/2处之前的位置、SBR50％曝气时间段之前的时间点已经低于1mg N/L,降低好氧池曝气风机的风量；当上清液氨氮浓度是在好氧池的3/4～4/5处、或者SBR好氧75％～80％曝气时间段点低于1mg N/L,而且发现DO浓度在好氧池末端或者在SBR好氧曝气时间后面阶段明显升高，降低好氧池曝气风机的风量；
2)对于市政废水或者需要补充碳源实现总氮达标的非市政废水，当上清液氨氮浓度是在好氧池末端、或者SBR好氧段曝气快结束前低于1mg N/L,如果好氧池后接的是二沉池工艺并且好氧池中端/段的市政废水DO浓度不低于1.8mg/L、或者非市政废水DO浓度不低于2.5mg/L，风机的风量维持不变；如果中端/段市政废水DO浓度低于1.8mg/L、或者非市政废水DO浓度低于2.5mg/L，风机风量需要提高；如果后接的是MBR膜池，风量维持不进一步调整；
3)对于不需要投加碳源去除总氮的非市政废水，上清液氨氮浓度是在好氧池3/4～4/5处、或者SBR曝气75～80％时间段；或者在好氧池3/4处之前的位置、SBR 75％曝气时间段之前的时间点低于1mg N/L,同时上清液COD浓度在好氧池3/4～4/5处、或者SBR曝气75％～80％时间段；或者在好氧池3/4处之前的位置、SBR 75％曝气时间段之前的时间点就不再继续往下降，而且测的DO浓度的梯度趋势出现突然明显升高的趋势，降低好氧池曝气风机的风量；如果上清液COD浓度一直到好氧池末端都是逐步下降的，而且DO浓度是逐步上升，风机风量需要根据测的DO浓度进一步详细评估；如果好氧池中端/段的DO浓度不低于2.5mg/L，风机风量可以维持不变，如果好氧池中端/段的DO浓度低于2.5mg/L，风机风量需要加大；
4)对于不需要投加碳源去除总氮的非市政废水，当上清液氨氮浓度是在好氧池末端、或者SBR曝气时间段最后的时间点低于1mg N/L，上清液COD浓度在好氧池的3/4～4/5处、或者SBR 75％～80％曝气时间段；或者在好氧池3/4处更加前端的位置、SBR 75％曝气时间段之前的时间点没有继续下降，或者溶解性COD浓度从好氧池前端一直下降到好氧池末端，如果好氧池后接的是二沉池工艺，而且好氧池中端/段的DO浓度不低于2.5mg/L，风机风量维持不变，如果好氧池中端/段的DO浓度小于2.5mg/L，风机风量需要加大；如果后接的是膜池MBR工艺，风量维持不变；
5)当好氧池曝气风机的风量做了适当调整后，等稳定1～12小时，再一次在好氧池内沿着水流方向在1/5～1/4处、1/2处、3/4～4/5处和好氧池末端，或者在SBR模式曝气总时间的20％～25％、50％、75％～80％和曝气结束前的时间点检测上清液COD浓度、上清液氨氮浓度和DO浓度，重复进行调整，直到好氧池曝气风机的风量完全优化，风机风量调整过程中曝气风机风量的调整为手动或者自控系统智能化自动调整。
对于缺氧/好氧/缺氧/好氧的两级好氧池、或者厌氧/缺氧/好氧/缺氧/好氧的两级好氧池的工艺，步骤4中综合进一步调整包括以下步骤：
1)在二级好氧池，当上清液氨氮浓度在好氧池3/4～4/5处或者更前的位置就小于1mg N/L,同时上清液COD浓度在二级好氧池3/4处～4/5处或者之前的位置就不再下降，而且发现DO浓度在好氧池中后端突然明显升高，降低好氧池风机风量，可是要保证好氧池中端市政废水DO浓度不小于1.8mg/L、或者非市政水DO浓度不小于2.5mg/L；
2)在二级好氧池，当上清液氨氮浓度在好氧池末端才低于1mg N/L,同时上清液COD浓度在3/4处～4/5处或者更前的位置就不再继续下降，如果后接的是二沉池或者膜池，好氧池风量维持不变；如果上清液COD浓度在二级好氧池一直到末端都是逐步下降而且DO浓度是逐步上升,如果后接的是膜池，风量维持不变，如果后接的是二沉池，当好氧池中端的市政废水的DO浓度不小于1.8mg/L、或者非市政废水DO浓度不低于2.5mg/L,风机风量维持不变，如果好氧池中端市政废水的DO浓度低于1.8mg/L、或者非市政废水的DO浓度低于2.5mg/L,风量可以增加；
3)在一级好氧池，如果溶解性氨氮浓度在一级好氧池末端的位置、或者好氧池末端之前的位置就小于3mg N/L,同时DO浓度在一级好氧池后半段出现明显的突然升高趋势，好氧池风机的风量就适当降低，但是降低风量的时候需要维持一级好氧池池中端的市政废水的DO浓度不低于1.8mg/L、或者非市政废水的DO不低于2.5mg/L；
4)当好氧池曝气风机的风量做了适当调整后，稳定1～12小时后，再一次在好氧池内沿着水流方向在1/5～1/4处、1/2处、3/4～4/5处和好氧池末端测上清液COD浓度、上清液氨氮浓度和DO浓度，重复进行调整，直到好氧池曝气风机的风量完全优化，风机调整风量过程中曝气风机风量的调整为手动或者自控系统智能化自动调整。
对于多级缺氧/好氧或者厌氧+多级缺氧/好氧的多级好氧池的工艺，步骤4中综合进一步调整包括以下步骤：
1)在最后一级的好氧池沿着水流方向在1/5～1/4处、1/2处、3/4～4/5处和好氧池末端的位置检测DO浓度、上清液氨氮浓度和上清液COD浓度，当上清液氨氮浓度在好氧池3/4～4/5处、或者更前的位置就小于1mg N/L,同时上清液COD浓度在好氧池3/4处～4/5处、或者之前的位置就不再继续下降，而且发现DO浓度在好氧池中后端突然明显升高，降低好氧池风机风量，可是要保证最后一级好氧池中端市政废水DO浓度不小于1.8mg/L、或者非市政废水DO浓度不小于2.5mg/L；
2)在最后一级好氧池，当上清液氨氮浓度在好氧池末端才低于1mg N/L,同时上清液COD浓度在3/4～4/5处、或者更前的位置就不再继续下降，如果后接的是二沉池或者膜池，好氧池风量维持不变；如果上清液COD浓度是在最后一级好氧池一直到末端都是逐步下降而且DO浓度是逐步上升,如果后接的是膜池，风量维持不变；如果后接的是二沉池，当好氧池中端的市政废水的DO浓度不小于1.8mg/L、或者非市政废水DO浓度不低于2.5mg/L,风机风量维持不变；如果好氧池中端市政废水的DO浓度低于1.8mg/L、或者非市政废水的DO浓度低于2.5mg/L,风量可以增加；
3)其他各级的好氧池检测中端位置的DO浓度，在最后一级好氧池降低风量的时候，也要保证其他各级的好氧池中端的市政废水DO浓度不低1.8mg/L、或者非市政废水DO浓度不低于2.5mg/L,
4)当好氧池曝气风机的风量做了适当调整后，等稳定1～12小时，再一次在最后一级好氧池内沿着水流方向在1/5～1/4处、1/2处、3/4～4/5处和好氧池末端测上清液COD浓度、上清液氨氮浓度和DO浓度，重复进行调整，直到好氧池曝气风机的风量完全优化，风机风量调整过程中曝气风机风量的调整为手动或者自控系统智能化自动调整。
步骤4中，如果污水厂好氧池实现短程硝化的工艺，氨氮在好氧池被硝化到亚硝态氮,溶解氧浓度参数的控制要求DO浓度低于0.6mg/L。
优选，所述步骤1中，K1取值4.0～7.0或者短程反硝化反应取值2.4～4.2，K2取值12～25，K4取值8％～25％。
优选，所述步骤3中，当P>1.1米水深时，表明好氧池的微孔曝气头已经发生了严重的阻塞造成风机能耗浪费，清理或更换微孔曝气头,返回步骤1；当P≤1.1米水深时，表明微孔曝气头运行状况比较好，进行步骤4。
所述步骤3中，采用在线清理微孔曝气头，清洗药剂使用甲酸。
步骤3后还包括，检测曝气风机稳定运行下出口的压力值后，还要观察好氧池表面在曝气状态下的曝气是否均匀，如果发现某区域曝气微弱甚至几乎不曝气，说明该区域的微孔曝气头可能发生了严重堵塞，需要进行排查决定是否进行微孔曝气头的在线清洗或者离线维护；如果发现某区域冒大气泡或者甚至出现喷水的现象，说明部分微孔曝气头或者曝气风管出现了破裂而造成严重漏气的现象，甚至可能发生部分微孔曝气头脱落，需要及时进行微孔曝气头的维护以减少风量的流失和能耗的浪费。
本发明的调整生化系统好氧池/段曝气风量的方法，首先提出在生化系统前或者水解酸化工艺段中的水解酸化池出水测试上清液化学需氧量COD、总磷TP、凯氏氮TKN、和总氮TN的浓度，二沉池工艺中二沉池出水COD浓度、或者MBR工艺中膜池上清液的COD浓度,接着结合出水设定的需要达到的TP和TN的浓度，先计算出进水可生化COD扣除用作生物脱氮除磷需要的碳源后剩余的需要在好氧池/段去除的可生化COD的量，接着根据好氧池去除可生化COD的耗氧量和氨氮硝化反应的耗氧量计算出好氧池/段需要的风量，计算出来的风量可以和现场风机运行的风量对比指导运营人员手动或者自控系统自动和智能化调整曝气风机的风量。本发明同时指出在风机稳定运行的情况下，污水厂运营人员人工或者自控系统自动记录风机出口正常运行的压力表的读数,把风机的出口压力和好氧池的有效水深对比以评估好氧池的微孔曝气头有没有发生严重堵塞造成风机出口压力飙升和能耗浪费；除了评估曝气风机出口的压力，也要观察好氧池表面在曝气状态下的曝气是否均匀，以评估好氧池的微孔曝气头中有没有部分微孔曝气头发生严重堵塞而影响曝气不均、或者部分微孔曝气头、曝气风管有破裂甚至可能脱落而造成严重漏气和风量的浪费。最后，本发明提出根据在连续进水和好氧池连续曝气运行模式下的好氧池内沿着水流方向在好氧池的1/5～1/4处、1/2处、3/4～4/5处和好氧池末端、或者序批次反应器模式SBR和CAST好氧段曝气总时间的20％～25％、50％、75％～80％和曝气结束前4个点检测的上清液COD浓度、上清液氨氮NH4 +浓度和DO浓度，并且综合这3个参数的数值进一步调整和优化风机的风量。而本发明提出的优化好氧池曝气风机风量和能耗方法中需要的所有参数的数值可以人工检测或者根据在相应的位置安装在线仪器自动检测后回馈到自控系统，自控系统可以根据本发明提出的方法模型进行智能化管理和优化曝气风机的风量。
根据风量计算公式计算出来的风量调整好风机的运行风量后，接着风机稳定曝气运行一段时间后，时间为1～12小时，优选3～10小时，在好氧池内的沿着水流方向在好氧池的1/5～1/4处、1/2处、3/4～4/5处和好氧池末端分别检测上清液COD浓度、上清液氨氮浓度和DO的浓度。如果污水厂运行的是序批次反应器SBR、或者循环活性污泥法CAST工艺模式，在好氧曝气时间段，可以根据好氧曝气时间段的总的时间，分别在曝气总时间的20％～25％、50％、75％～80％和曝气结束前的时间点检测上清液COD浓度、上清液氨氮浓度和DO浓度。这样可以得到好氧池/段4个点的上清液COD浓度、上清液氨氮浓度和DO浓度。风机风量可以根据检测的DO浓度,上清液氨氮浓度和上清液COD浓度3个变量综合起来进一步评估和优化。
例如，对于缺氧/好氧或者厌氧/缺氧/好氧工艺的一级好氧模式，包括连续进水和好氧池连续曝气运行模式和SBR和CAST运行模式，具体方法如下：
1)对于市政废水或者需要补充碳源实现总氮达标的非市政废水，当上清液氨氮浓度是在好氧池1/2处、或者SBR好氧段50％曝气时间段；或者在好氧池1/2处之前的位置、SBR50％曝气时间段之前的时间点已经低于2mg N/L，优选1mg N/L,好氧池曝气风机的风量可以适当降低。当上清液氨氮浓度是在好氧池的3/4～4/5处、或者SBR好氧75％～80％曝气时间段点低于2mg N/L，优选1mg N/L,而且发现DO浓度在好氧池末端、或者在SBR好氧曝气时间后面阶段明显升高，好氧池曝气风机的风量可以适当降低。
2)对于市政废水或者需要补充碳源实现总氮达标的非市政废水，当上清液氨氮浓度是在好氧池末端、或者SBR好氧段曝气快结束前才低于1.5mg N/L，优选1mg N/L,如果好氧池后接的是二沉池工艺并且好氧池中端/段市政废水的DO浓度不低于2.2mg/L,优选1.8mg/L、或者非市政废水的DO浓度不低于3mg/L，优选2.5mg/L，风机的风量可以维持不变；如果中端/段市政废水的DO浓度低于2.2mg/L,优选1.8mg/L、或者非市政废水的DO浓度低于3mg/L，优选2.5mg/L，风机风量可以适当提高。如果后接的是MBR膜池，风机的风量可以维持不进一步调整。
3)对于不需要投加碳源去除总氮的非市政废水，上清液氨氮浓度是在好氧池3/4～4/5处、或者SBR曝气75～80％时间段；或者在好氧池3/4处之前的位置、SBR模式75％曝气时间段之前的时间点低于2mg N/L，优选1mg N/L,同时上清液COD浓度在好氧池3/4～4/5处、或者SBR曝气75-80％时间段；或者在好氧池3/4处之前的位置、SBR模式的75％曝气时间段之前的时间点就不再继续往下降，而且测的DO浓度的梯度趋势出现明显突然升高的趋势，好氧池曝气风机的风量可以降低；可是如果上清液COD浓度一直到好氧池末端都是逐步下降的，而且DO浓度是逐步上升，风机风量需要根据测的DO浓度进一步详细评估；如果好氧池中端/段的DO浓度不低于3mg/L,优选2.5mg/L,风机风量可以维持不变，如果好氧池中端/段的DO浓度低于3mg/L,优选2.5mg/L，风机风量需要适当加大。
4)对于不需要投加碳源去除总氮的非市政废水，当上清液氨氮浓度是在好氧池末端、或者SBR曝气时间段最后的时间点低于1.5mg N/L，优选1mg N/L,可是上清液COD浓度在好氧池的3/4～4/5处、或者SBR 75％～80％曝气时间段；或者在好氧池3/4处更加前端的位置、SBR模式的75％曝气时间段之前的时间点就没有继续下降，或者上清液COD浓度从好氧池前端一直下降到好氧池末端，如果好氧池后接的是二沉池工艺，而且好氧池中端/段的DO浓度不低于3mg/L,优选2.5mg/L,风机风量可以维持不变，如果好氧池中端/段的DO浓度小于3mg/L,优选2.5mg/L，风机风量需要加大。可是如果后接的是膜池MBR工艺，风量可以维持。
5)当好氧池曝气风机的风量做了适当调整后，等稳定1～12小时，优选3～10小时后，再一次在好氧池内沿着水流方向在1/5～1/4处、1/2处、3/4～4/5处和好氧池末端，或者在SBR和CAST曝气总时间的20％～25％、50％、75％～80％和曝气结束前的时间点检测上清液COD浓度、上清液氨氮浓度和DO浓度，重复进行评估，直到好氧池曝气风机的风量完全优化。而评估和优化风机风量过程中曝气风机风量的调整可以是手动或者自控系统智能化自动调整。
以上评估和优化风机风量的方法中提到的控制DO浓度范围主要是应用于常规硝化反应的过程。如果污水厂要在好氧池实现短程硝化的工艺，也就是氨氮在好氧池主要只是被硝化到亚硝态氮NO2 -而不是到硝态氮NO3 -,本发明精确优化风机风量的方法依旧可以适用，只是在溶解氧浓度参数的控制要求的是DO低于1mg/L,优选低于0.6mg/L,所以具体应用的时候需要重点关注好氧池的DO浓度以抑制亚硝氮氧化菌NOB而让氨氧化菌AOB成为硝化菌的优势菌种从而实现短程硝化反应的效果。同时也要注意对于高浓度COD进水的工业废水，控制低DO浓度抑制NOB的时候需要关注COD的去除效果。
以上评估方法COD和氨氮的浓度为上清液的浓度，检测的时候要避免污泥的干扰而造成测试误差；对于一些活性污泥无法有效沉降的污水厂，可以用溶解性浓度代替上清液浓度。
实施例1
某市政污水厂处理水量3万吨/天，生化系统工艺路线是A/A/O(厌氧/缺氧/好氧)+二沉池，好氧池曝气风机风量为74m3/min,现场不需要额外投加碳源，好氧池有效水深5.9米，微孔曝气头离池底0.3米。根据本发明提出的方法，检测生化系统前上清液COD浓度为200mg/L、TN浓度为30mg N/L、TP浓度为3mg P/L,二沉池出水COD浓度为35mg/L,出水TN浓度达标标准是15mg N/L,出水TP浓度达标标准是0.5mg P/L。利用本发明提出的曝气风机风量计算公式计算出来好氧池曝气风机需要的风量为56m3/min,和现场风机的运行风量74m3/min对比，可以判断出现场的风机运行风量过高；所以指导运营人员把曝气风机风量调低到56m3/min；风机运行稳定后出口压力相当于6.2米水深，而且好氧池表面曝气均匀，证明微孔曝气头运行正常。等曝气风机调整好风量稳定运行3小时后，分别在好氧池内沿着水流方向的1/4处、1/2处、3/4处和好氧池末端分别检测上清液COD浓度、上清液氨氮浓度和DO浓度，得到4个点上清液COD浓度分别为38mg/L、37mg/L、35mg/L和36mg/L；4个点上清液氨氮浓度分别4.3mg N/L、2.4mg N/l、0.98mg N/L和0.2mg N/L,4个点DO浓度分别1.2mg/L、1.8mg/L、2mg/L和2.3mg/L，综合上清液COD浓度、上清液氨氮浓度和DO浓度3个参数的数值，确定调整后的曝气风机的风量可以维持不变以保证出水稳定达标和风量和能耗的优化。利用本发明提出的方法调整和优化风机风量后，现场运营的单位电耗从0.267kwh/吨水减低到0.217kwh/吨水，污水厂月均节省电耗4万元。
实施例2
某市政污水厂处理水量3.5万吨/天，生化系统工艺是A/A/O+二沉池,现场运行风机风量是110m3/min，现场不需要投加碳源。好氧池有效水深6m,微孔曝气头离池底0.3米，风机稳定运行情况下出口压力相当于7.2米水深。根据本发明提出的方法，计算出风机出口压力和好氧池净有效水深的压力差值P等于1.5m水深,所以可以判断出微孔曝气头发生了严重阻塞，马上建议水厂进行曝气头维护清洗,维护清洗后再运行时风机出口压力降低到相当于6.3米水深，而且好氧池表面曝气很均匀。接着检测生化系统前上清液COD浓度为200mg/L、TN浓度为25mg N/L、TP浓度为3mg P/L,二沉池出水COD浓度为30mg/L，出水TN浓度达标标准是15mg N/L,出水TP浓度达标标准是0.5mg P/L。利用本发明提出的曝气风机风量计算公式计算出来好氧池曝气风机需要的风量为70.7m3/min,和现场风机原先的运行风量110m3/min对比，可以判断出现场的风机运行风量过高，所以指导运营人员把曝气风量调低到71m3/min。等曝气风机调整好风量稳定运行4小时后，分别在好氧池内沿着水流方向的1/4处、1/2处、3/4处和好氧池末端分别检测上清液COD浓度、上清液氨氮浓度和DO浓度，得到4个点上清液COD浓度分别为35.7mg/L、31.2mg/L、31mg/L和30.5mg/L；4个点上清液氨氮浓度分别4.6mg N/L、2.8mg N/l、1.1mg N/L和0.24mg N/L,4个点DO浓度分别为1.3mg/L、1.9mg/L、2.2mg/L和2.5mg/L，综合上清液COD浓度、上清液氨氮浓度和DO浓度3个参数的数值，确定调整后的曝气风机的风量可以维持不变以保证出水稳定达标和风量和能耗的优化。利用本发明提出的方法调整和优化风机风量后，现场运营的单位电耗从0.285kwh/吨水降低到0.191kwh/吨水，污水厂月均节省电耗7.2万元。
实施例3
某印染废水污水厂处理水量6万吨/天，工艺路线是初级沉淀+水解酸化+厌氧/缺氧/好氧+MBR+臭氧氧化+生物滤池BAF+转盘滤池,现场运行风机风量是310m3/min，现场不需要投加碳源。好氧池有效水深6m,微孔曝气头离池底0.3米，根据本发明提出的方法，检测水解酸化池出水上清液COD浓度为356mg/L、TN浓度为15mg N/L、TKN浓度占TN浓度92％，TP浓度为2mg P/L,MBR上清液COD浓度为50mg/L,出水TN浓度达标标准是15mg N/L,出水TP浓度达标标准是0.3mg P/L。利用本发明提出的曝气风机风量计算公式计算出来好氧池曝气风机需要的风量为248m3/min,和现场风机的运行风量310m3/min对比，可以判断出现场的风机运行风量过高；所以指导运营人员把曝气风机风量调低到250m3/min；风机运行稳定后出口压力相当于6.4米水深，而且好氧池表面曝气均匀，证明微孔曝气头运行正常。等曝气风机调整好风量稳定运行6小时后，分别在好氧池内沿着水流方向的1/4处、1/2处、3/4处和好氧池末端分别检测上清液COD浓度、上清液氨氮浓度和DO浓度，得到4个点上清液COD浓度分别为72mg/L、64mg/L、56mg/L和50mg/L；4个点上清液氨氮浓度分别2.4mg N/L、1.8mg N/l、0.58mg N/L和0.18mg N/L,4个点DO浓度分别1.2mg/L、2.5mg/L、2.6mg/L和2.9mg/L，综合上清液COD浓度、上清液氨氮浓度和DO浓度3个参数的数值，确定调整后的曝气风机的风量可以维持不变以保证出水稳定达标和风量和能耗的优化。利用本发明提出的方法调整和优化风机风量后，现场运营的单位电耗从0.769kwh/吨水减低到0.649kwh/吨水，污水厂月均节省电耗11.8万元。
实施例4
某市政废水混合工业废水厂处理水量2.5万吨/天，工艺路线是缺氧+CAST+二沉池+高效沉淀池+转盘滤池,现场运行风机风量是140m3/min，现场需要投加碳源保证总氮达标。CAST好氧池有效水深6m,好氧段总曝气曝气时间6小时，微孔曝气头离池底0.3米，根据本发明提出的方法，检测生化系统前上清液COD浓度为316mg/L、TN浓度为72mg N/L,TKN浓度占TN浓度94％，TP浓度为2mg P/L,CAST好氧曝气段结束后出水COD为56mg/L，出水TN浓度达标标准是15mg N/L,出水TP浓度达标标准是0.5mg P/L。利用本发明提出的曝气风机风量计算公式计算出来好氧池曝气风机需要的风量为106m3/min,和现场风机的运行风量140m3/min对比，可以判断出现场的风机运行风量过高；所以指导运营人员把曝气风机风量调低到106m3/min；风机运行稳定后出口压力相当于6.35米水深，而且好氧池表面曝气均匀，证明微孔曝气头运行正常。等曝气风机调整好风量稳定运行8小时后，分别在好氧段曝气时间段的25％、50％、75％和100％相当于曝气时间段的第1.5小时、3小时、4.5小时和第6小时分别检测上清液COD浓度、上清液氨氮浓度和DO浓度，得到4个点上清液COD浓度分别为58mg/L、57mg/L、56mg/L和57mg/L；4个点上清液氨氮浓度分别10.1mg N/L、5.4mg N/l、1.7mg N/L和0.24mg N/L；4个点DO浓度分别为1.4mg/L、2.2mg/L、2.5mg/L和2.8mg/L，综合上清液COD浓度、上清液氨氮浓度和DO浓度3个参数的数值，确定调整后的曝气风机的风量可以维持不变以保证出水稳定达标和风量和能耗的优化。利用本发明提出的方法调整和优化风机风量后，现场运营的单位电耗从0.415kwh/吨水降低到0.325kwh/吨水，污水厂月均节省电耗4.1万元。
实施例5
某市政废水混合工业废水厂处理水量5万吨/天，工艺路线是厌氧+缺氧+好氧+缺氧+好氧的两级好氧+二沉池工艺,现场运行风机风量是105m3/min，现场需要在二级好氧池投加碳源保证总氮达标。好氧池有效水深6m,微孔曝气头离池底0.3米，根据本发明提出的方法，检测生化系统前上清液COD浓度为128mg/L,TN浓度为29mg N/L,TKN浓度占TN浓度91％，TP浓度为2mg P/L,二沉池出水COD为38mg/L,出水TN浓度达标标准是15mg N/L,出水TP浓度达标标准是0.5mg P/L。利用本发明提出的曝气风机风量计算公式计算出来好氧池曝气风机需要的风量为85m3/min,和现场风机的运行风量105m3/min对比，可以判断出现场的风机运行风量过高；所以指导运营人员把曝气风机风量调低到85m3/min；风机运行稳定后出口压力相当于6.25米水深，而且好氧池表面曝气均匀，证明微孔曝气头运行正常。等曝气风机调整好风量稳定运行4小时后，分别在一级好氧池和二级好氧池的1/2处、3/4处和末端检测上清液COD浓度、上清液氨氮浓度和DO浓度，一级好氧池得到各个位置上清液COD浓度分别为41mg/L、39mg/L和38mg/L；上清液氨氮浓度分别4.3mg N/L、2.5mg N/L和1.0mg N/L；DO浓度分别为2.55mg/L、2.8mg/L和3.2mg/L；二级好氧得到各个位置上清液COD浓度分别为38mg/L、37mg/L、和37mg/L；上清液氨氮浓度分别0.8mg N/L、0.6mg N/l、和0.2mg N/L；DO浓度分别为2.65mg/L、2.98mg/L和3.43mg/L；综合上清液COD浓度、上清液氨氮浓度和DO浓度3个参数的数值，确定调整后的曝气风机的风量可以维持不变以保证出水稳定达标和风量和能耗的优化。利用本发明提出的方法调整和优化风机风量后，现场运营的单位电耗从0.248kwh/吨水降低到0.215kwh/吨水，污水厂月均节省电耗3.2万元。
综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本发明的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。
Claims (10)
1.一种调整生化系统好氧池/段曝气风量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，检测生化系统前或者具有水解酸化工艺段的水解酸化池出水的上清液化学需氧量COD1、总磷浓度TP1、凯氏氮TKN1浓度和总氮TN1浓度，二沉池工艺中的二沉池出水或者MBR工艺中的膜池上清液的COD2浓度，计算剩余的需要在好氧池/段去除的可生化COD的量，计算好氧池/段需要的耗氧量和曝气风机的风量：
COD需要＝(TN1-TN2)×K1+(TP1-TP2)×K2 (1)
COD剩余＝COD1-COD2-COD需要 (2)
O2需要＝(COD剩余+TKN1×K3)×Q1/1000 (3)
A＝O2需要×(T+273)/(24×K4×0.3×273) (4)
式中，COD需要—生物脱氮除磷需要的可生化COD的量，mg/L，如果污水厂生物脱氮除磷工艺中设计有反硝化除磷或者一碳两用的工艺，只考虑生物除磷或者生物脱氮两个中需要碳源量比较大的那部分的COD的量；
TN1—生化系统前或者水解酸化出水上清液的TN浓度，mg N/L；
TN2—出水需要达到的TN浓度，mg N/L，TN2取值比TN出水排放标准低2-3mg N/L；
K1—反硝化生物脱氮需要的COD剂量比，mg COD/mg TN，K1取值2.8-8；如果生物脱氮是完全的短程硝化和短程反硝化过程，K1取值1.6-5；
K2—厌氧池生物释磷需要的COD剂量比，mg COD/mg TP，K2取值10-30；
K3-氨氮硝化反应需要的氧气量，单位mg O2/mg NH4-N,K3取值4-6，如果生物脱氮是完全短程硝化反应，K3取值3-4.5；
TP1—生化系统前或者水解酸化出水上清液的TP浓度，mg P/L；
TP2—出水需要达到的TP浓度，mg P/L，TP2取值比TP出水排放标准低0.2-0.3mgP/L；
COD1—生化系统前或者水解酸化池出水上清液的COD浓度，mg/L；
COD2—二沉池出水COD浓度或者膜池上清液COD浓度,mg/L；
COD剩余—进水可生化COD扣除生物脱氮除磷消耗的COD浓度后需要在好氧池去除的COD浓度，mg/L；如果COD剩余得到的数值小于0，则取值为0；
O2需要—好氧池去除可生化COD和氨氮硝化反应需要的氧气量，kg O2/d；
TKN1-生化系统前或者水解酸化池出水上清液的凯氏氮TKN浓度，mg N/L,对于市政废水或者凯氏氮浓度占进水总氮浓度90％以上的非市政废水，直接用TN1数值带入计算；
Q1—污水厂日处理水量，m3/d；
A—好氧池生化反应曝气需要的空气的量，m3/h；
K4—好氧池曝气风机曝气时的氧气综合利用效率，取值范围5％-35％；
T—温度，℃；
步骤2，根据计算出来的风量和现场的曝气风机的运行风量对比，指导现场手动或者智能化自动调整风机的风量，同时在风机稳定运行的情况下，检测曝气风机出口压力的压力值，把得到的风机出口压力值和好氧池的有效水深对比，得到压力差值P：
P＝P1-(H1-H2) (5)
式中，P—曝气风机出口压力值和净有效水深压力的差值，米水深；
P1—曝气风机出口的压力计的压力，米水深；
H1—好氧池的有效水深，米水深；
H2—微孔曝气头离好氧池池底的高度，米水深；
步骤3，根据计算出来的P的数值评估好氧池的微孔曝气头有没有发生严重堵塞，当P>1.3米水深时，表明好氧池的微孔曝气头已经发生了严重的阻塞造成风机能耗浪费，清理或更换微孔曝气头后，回到步骤1；当P≤1.3米水深时，表明曝气头的堵塞不太严重，进行步骤4；
步骤4，根据风量计算公式计算出来的风量调整好风机的运行风量后，风机稳定曝气运行1～12小时时间后，如果污水厂运行的是连续进水和好氧池连续曝气的模式，沿着水流方向在好氧池内的1/5～1/4处、1/2处、3/4～4/5处和好氧池末端的位置；如果污水厂运行的是序批次反应器模式SBR或者循环活性污泥法CAST工艺模式，在好氧曝气时间段，根据好氧曝气时间段的总的时间，分别在曝气总时间的20％～25％、50％、75％～80％和曝气结束前的时间点检测上清液COD浓度、上清液氨氮浓度和DO浓度，得到好氧池/段4个点的上清液COD浓度、上清液氨氮浓度和DO浓度，风机风量根据检测的DO浓度、上清液氨氮浓度和上清液COD浓度3个变量综合进一步调整。
2.根据权利要求1所述调整生化系统好氧池/段曝气风量的方法，其特征在于，对于缺氧/好氧、或者厌氧/缺氧/好氧的一级好氧池的工艺，步骤4中综合进一步调整包括以下步骤：
1)对于市政废水或者需要补充碳源实现总氮达标的非市政废水，当上清液氨氮浓度是在好氧池1/2处、或者SBR好氧段50％曝气时间段；或者在好氧池1/2处之前的位置、SBR50％曝气时间段之前的时间点已经低于2mg N/L，降低好氧池曝气风机的风量；当上清液氨氮浓度是在好氧池的3/4～4/5处、或者SBR好氧75％～80％曝气时间段点低于2mg N/L，而且发现DO浓度在好氧池末端、或者在SBR好氧曝气时间后面阶段明显升高，降低好氧池曝气风机的风量；
2)对于市政废水或者需要补充碳源实现总氮达标的非市政废水，当上清液氨氮浓度是在好氧池末端、或者SBR好氧段曝气快结束前低于1.5mg N/L，如果好氧池后接的是二沉池工艺并且好氧池中端/段的市政废水DO浓度不低于2.2mg/L,或者非市政废水DO浓度不低于3mg/L，风机的风量维持不变；如果中端/段市政废水DO浓度低于2.2mg/L，或者非市政废水DO浓度低于3mg/L，风机风量提高；如果后接的是MBR膜池，风量维持不进一步调整；
3)对于不需要投加碳源去除总氮的非市政废水，当上清液氨氮浓度是在好氧池3/4～4/5处、或者SBR曝气75～80％时间段；或者在好氧池3/4处之前的位置、SBR75％曝气时间段之前的时间点低于2mg N/L,同时上清液COD浓度在好氧池3/4～4/5处、或者SBR曝气75％～80％时间段；或者在好氧池3/4处之前的位置、SBR75％曝气时间段之前的时间点就不再继续往下降，而且测的DO浓度的梯度趋势出现突然升高的趋势，降低好氧池曝气风机的风量；如果上清液COD浓度一直到好氧池末端都是逐步下降的，而且DO浓度是逐步上升，风机风量需要根据测的DO浓度进一步详细评估；如果好氧池中端/段的DO浓度不低于3mg/L，风机风量可以维持不变，如果好氧池中端/段的DO浓度低于3mg/L,风机风量需要加大；
4)对于不需要投加碳源去除总氮的非市政废水，当上清液氨氮浓度是在好氧池末端、或者SBR曝气时间段最后的时间点低于1.5mg N/L，上清液COD浓度在好氧池的3/4～4/5处、或者75％～80％SBR曝气时间段；或者在好氧池3/4处更加前端的位置、SBR75％曝气时间段之前的时间点没有继续下降；或者上清液COD浓度从好氧池前端一直下降到好氧池末端，如果好氧池后接的是二沉池工艺，而且好氧池中端/段的DO浓度不低于3mg/L,风机风量维持不变，如果好氧池中端/段的DO浓度小于3mg/L,风机风量需要加大；如果后接的是膜池MBR工艺，风量维持不变；
5)当好氧池曝气风机的风量做了适当调整后，等稳定1～12小时，再一次在好氧池内沿着水流方向在1/5～1/4处、1/2处、3/4～4/5处和好氧池末端，或者在SBR模式曝气总时间的20％～25％、50％、75％～80％和曝气结束前的时间点检测上清液COD浓度、上清液氨氮浓度和DO浓度，重复进行调整，直到好氧池曝气风机的风量完全优化，风机风量调整过程中曝气风机风量的调整为手动或者自控系统智能化自动调整。
3.根据权利要求2所述调整生化系统好氧池/段曝气风量的方法，其特征在于，对于缺氧/好氧、或者厌氧/缺氧/好氧的一级好氧池的工艺，步骤4中综合进一步调整包括以下步骤：
1)对于市政废水或者需要补充碳源实现总氮达标的非市政废水，当上清液氨氮浓度是在好氧池1/2处、或者SBR好氧段50％曝气时间段；或者在好氧池1/2处之前的位置、SBR50％曝气时间段之前的时间点已经低于1mg N/L,降低好氧池曝气风机的风量；当上清液氨氮浓度是在好氧池的3/4～4/5处、或者SBR好氧75％～80％曝气时间段点低于1mg N/L,而且发现DO浓度在好氧池末端、或者在SBR好氧曝气时间后面阶段明显升高，降低好氧池曝气风机的风量；
2)对于市政废水或者需要补充碳源实现总氮达标的非市政废水，当上清液氨氮浓度是在好氧池末端、或者SBR好氧段曝气快结束前低于1mg N/L,如果好氧池后接的是二沉池工艺并且好氧池中端/段的市政废水DO浓度不低于1.8mg/L、或者非市政废水DO浓度不低于2.5mg/L，风机的风量维持不变；如果中端/段市政废水DO浓度低于1.8mg/L、或者非市政废水DO浓度低于2.5mg/L，风机风量需要提高；如果后接的是MBR膜池，风量维持不进一步调整；
3)对于不需要投加碳源去除总氮的非市政废水，当上清液氨氮浓度是在好氧池3/4～4/5处、或者SBR曝气75～80％时间段；或者在好氧池3/4处之前的位置、SBR75％曝气时间段之前的时间点低于1mg N/L,同时上清液COD浓度在好氧池3/4～4/5处、或者SBR曝气75％～80％时间段；或者在好氧池3/4处之前的位置、SBR 75％曝气时间段之前的时间点就不再继续往下降，而且测的DO浓度的梯度趋势出现突然明显升高的趋势，降低好氧池曝气风机的风量；如果上清液COD浓度一直到好氧池末端都是逐步下降的，而且DO浓度是逐步上升，风机风量需要根据测的DO浓度进一步详细评估；如果好氧池中端/段的DO浓度不低于2.5mg/L，风机风量可以维持不变，如果好氧池中端/段的DO浓度低于2.5mg/L，风机风量需要加大；
4)对于不需要投加碳源去除总氮的非市政废水，当上清液氨氮浓度是在好氧池末端、或者SBR曝气时间段最后的时间点低于1mg N/L，上清液COD浓度在好氧池的3/4～4/5处、或者75％～80％SBR曝气时间段；或者在好氧池3/4处更加前端的位置、SBR75％曝气时间段之前的时间点没有继续下降，或者上清液COD浓度从好氧池前端一直下降到好氧池末端，如果好氧池后接的是二沉池工艺，而且好氧池中端/段的DO浓度不低于2.5mg/L，风机风量维持不变，如果好氧池中端/段的DO浓度小于2.5mg/L，风机风量需要加大；如果后接的是膜池MBR工艺，风量维持不变；
5)当好氧池曝气风机的风量做了适当调整后，等稳定1～12小时，再一次在好氧池内沿着水流方向在1/5～1/4处、1/2处、3/4～4/5处和好氧池末端，或者在SBR模式曝气总时间的20％～25％、50％、75％～80％和曝气结束前的时间点检测上清液COD浓度、上清液氨氮浓度和DO浓度，重复进行调整，直到好氧池曝气风机的风量完全优化，风机风量调整过程中曝气风机风量的调整为手动或者自控系统智能化自动调整。
4.根据权利要求1所述调整生化系统好氧池/段曝气风量的方法，其特征在于，对于缺氧/好氧/缺氧/好氧的两级好氧池、或者厌氧/缺氧/好氧/缺氧/好氧的两级好氧池的工艺，步骤4中综合进一步调整包括以下步骤：
1)在二级好氧池，当上清液氨氮浓度在好氧池3/4～4/5处或者更前的位置就小于1mgN/L,同时上清液COD浓度在二级好氧池3/4处～4/5处或者之前的位置就不再下降，而且发现DO浓度在好氧池中后端突然明显升高，降低好氧池风机风量，可是要保证好氧池中端市政废水DO浓度不小于1.8mg/L、或者非市政废水DO浓度不小于2.5mg/L；
2)在二级好氧池，当上清液氨氮浓度在好氧池末端才低于1mg N/L,同时上清液COD浓度在3/4处～4/5处或者更前的位置就不再继续下降，如果后接的是二沉池或者膜池，好氧池风量维持不变；如果上清液COD浓度是在二级好氧池一直到末端都是逐步下降而且DO浓度是逐步上升,如果后接的是膜池，风量维持不变，如果后接的是二沉池，当好氧池中端的市政废水的DO浓度不小于1.8mg/L、或者非市政废水DO浓度不低于2.5mg/L,风机风量维持不变，如果好氧池中端市政废水的DO浓度低于1.8mg/L、或者非市政废水的DO浓度低于2.5mg/L,风量可以增加；
3)在一级好氧池，如果溶解性氨氮浓度在一级好氧池末端的位置或者好氧池末端之前的位置就小于3mg N/L,同时DO浓度在一级好氧池后半段出现明显的突然升高趋势，好氧池风机的风量就适当降低，但是降低风量的时候需要维持一级好氧池池中端的市政废水的DO浓度不低于1.8mg/L、或者非市政废水的DO不低于2.5mg/L；
4)当好氧池曝气风机的风量做了适当调整后，稳定1～12小时后，再一次在好氧池内沿着水流方向在1/5～1/4处、1/2处、3/4～4/5处和好氧池末端测上清液COD浓度、上清液氨氮浓度和DO浓度，重复进行调整，直到好氧池曝气风机的风量完全优化，风机风量调整过程中曝气风机风量的调整为手动或者自控系统智能化自动调整。
5.根据权利要求1所述调整生化系统好氧池/段曝气风量的方法，其特征在于，对于多级缺氧/好氧、或者厌氧+多级缺氧/好氧的多级好氧池的工艺，步骤4中综合进一步调整包括以下步骤：
1)在最后一级的好氧池沿着水流方向在1/5～1/4处、1/2处、3/4～4/5处和好氧池末端的位置检测DO浓度、上清液氨氮浓度和上清液COD浓度，当上清液氨氮浓度在好氧池3/4～4/5处或者更前的位置就小于1mg N/L,同时上清液COD浓度在好氧池3/4处～4/5处或者之前的位置就不再继续下降，而且发现DO浓度在好氧池中后端突然明显升高，降低好氧池风机风量，可是要保证最后一级好氧池中端市政废水DO浓度不小于1.8mg/L、或者非市政废水DO浓度不小于2.5mg/L；
2)在最后一级好氧池，当上清液氨氮浓度在好氧池末端才低于1mg N/L,同时上清液COD浓度在3/4～4/5处或者更前的位置就不再继续下降，如果后接的是二沉池或者膜池，好氧池风量维持不变；如果上清液COD浓度是在最后一级好氧池一直到末端都是逐步下降而且DO浓度是逐步上升,如果后接的是膜池，风量维持不变；如果后接的是二沉池，当好氧池中端的市政废水的DO浓度不小于1.8mg/L、或者非市政废水DO浓度不低于2.5mg/L,风机风量维持不变，如果好氧池中端市政废水的DO浓度低于1.8mg/L、或者非市政废水的DO浓度低于2.5mg/L,风量可以增加；
3)其他各级的好氧池检测中间位置的DO浓度，在最后一级好氧池降低风量的时候，也要保证其他各级的好氧池中端的市政废水DO浓度不低于1.8mg/L、或者非市政废水DO浓度不低于2.5mg/L,
4)当好氧池曝气风机的风量做了适当调整后，等稳定1～12小时，再一次在最后一级好氧池内沿着水流方向在1/5～1/4处、1/2处、3/4～4/5处和好氧池末端测上清液COD浓度、上清液氨氮浓度和DO浓度，重复进行调整，直到好氧池曝气风机的风量完全优化，风机风量调整过程中曝气风机风量的调整为手动或者自控系统智能化自动调整。
6.根据权利要求1-5任一项所述调整生化系统好氧池/段曝气风量的方法，其特征在于，
步骤4中，如果污水厂好氧池实现短程硝化的工艺，氨氮在好氧池被硝化到亚硝态氮,溶解氧浓度参数的控制要求DO浓度低于0.6mg/L。
7.根据权利要求1所述调整生化系统好氧池/段曝气风量的方法，其特征在于，所述步骤1中，K1取值4.0～7.0或者短程反硝化反应取值2.4～4.2，K2取值12～25，K4取值8％～25％。
8.根据权利要求1所述调整生化系统好氧池/段曝气风量的方法，其特征在于，所述步骤3中，当P>1.1米水深时，表明好氧池的微孔曝气头已经发生了严重的阻塞造成风机能耗浪费，清理或更换微孔曝气头,返回步骤1；当P≤1.1米水深时，表明微孔曝气头运行状况比较好，进行步骤4。
9.根据权利要求1所述调整生化系统好氧池/段曝气风量的方法，其特征在于，所述步骤3中，采用在线清理微孔曝气头，清洗药剂使用甲酸。
10.根据权利要求1所述调整生化系统好氧池/段曝气风量的方法，其特征在于，步骤3后还包括，检测曝气风机稳定运行下出口的压力值后，还要观察好氧池表面在曝气状态下的曝气是否均匀，如果发现某区域曝气微弱甚至几乎不曝气，说明该区域的微孔曝气头可能发生了严重堵塞，需要进行排查决定是否进行微孔曝气头的在线清洗或者离线维护；如果发现某区域冒大气泡或者甚至出现喷水的现象，说明部分微孔曝气头或者曝气风管出现了破裂而造成严重漏气的现象，甚至可能发生部分微孔曝气头脱落，需要及时进行微孔曝气头的维护以减少风量的流失和能耗的浪费。
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2020
- 2020-12-11 CN CN202011464287.5A patent/CN112723526B/zh active Active
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