活性污泥法的多变量最优控制Ⅲ.限制最高和同时限制平均与最高出水BOD浓度

在前文的基础上,进一步研究了更常用的在限制最高和同时限制平均与最高出水有机物浓度两种排放标准的约束条件下,使其运行费用最省的最优周期控制问题.计算结果都表明,最优控制变量QW和DO的变化规律都尽可能使其满足约束条件和节省运行费用,但是,当进水负荷变化幅度非常大时,任何控制也难于使出水水质达标,而运行费用还会大幅度增大.相对而言,同时限制平均与最高出水BOD浓度是更合理的排放标准,它既有利于污水处理厂的运行管理又能有效地保护受纳水体.初始状态S(0)对最优控制的影响不大.而X(0)的影响较大,在本研究中,X(0)的最优值在2400-2600mg/L范围内.     

模糊控制在污水生物处理系统中的应用

对 2 0世纪 80年代以来 ,国内外污水生物处理系统中模糊控制的应用及开发进行了简单的回顾 .简要分析了废水生物处理工艺难于控制的原因 ,以及模糊控制系统的结构和特点 .分析表明 ,国外模糊控制在污水生物处理中的应用广泛且深入 ,国内在这方面尚处在起步阶段 .简要探讨了废水生物处理模糊控制今后应深入研究的问题及方向     

以DO、ORP、pH作为两段SBR工艺的实时控制参数

介绍了在传统SBR脱氮工艺的基础上 ,开发的用于处理COD和氮浓度较高的工业废水的两段SBR系统 (TSSBR) .根据传统SBR工艺在反应过程中 ,当COD不再被降解 ,而硝化反应又没有开始时 ,DO迅速大幅度升高以及pH曲线上出现的拐点 ,可以将COD降解与硝化反应分割开 ,先后在不同的反应器内进行 ,分别命名为SBR1和SBR2 ,避免高COD浓度对硝化反应的冲击 ,提高处理效率 .利用在线检测的DO、ORP和pH参数实时控制SBR1、SBR2各个生化过程的反应时间 ,解决了两段SBR系统的自动控制问题 ,可以使系统长期稳定运行 ,保证出水水质 ,节约能耗 .采用实时控制策略 ,并控制系统温度在 3 0℃左右 ,可将SBR2的硝化反应控制在亚硝酸型硝化结束 .采用该工艺处理石化废水 ,COD去除率达到 90 %～ 95 % ,3 0℃时的比硝化反应速率达到 0 3kg(NH4 N) (kg(MLSS)·d) ,出水已检测不出氨氮和硝态氮     

活性污泥法的多变量最优控制Ⅰ.基础理论与DO浓度对运行费用的影响

在现有的关于活性污泥法最优控制研究的基础上，首次提出了以两个最重要的控制参数污泥排放量和溶解氧浓度（ＤＯ）为控制变量、以出水水质为约束条件、以运行费用为性能指标的活性污泥法多变量最优控制的研究问题，并着重进行了基础研究．首先建立了最优控制所必要的基本状态方程与性能指标的泛函表达式．然后通过计算研究了在满足同一出水质量前提下控制不同的ＤＯ浓度时所需要的运行费用．结果表明，ＤＯ为０９ｍｇ／Ｌ时所需运行费用最少，这与主张应当维持ＤＯ浓度大于２ｍｇ／Ｌ的传统观点相比相差甚远；衰减速率常数Ｋｄ不受ＤＯ影响的假设也不合理．     

基于三层网络的SBR法深度脱氮智能控制系统的中试研究

以一座处理量为60m3·d-1的SBR法中试系统为研究对象,将三层网络智能控制技术引入SBR工艺中,并对该智能控制系统的深度脱氮效果和稳定性进行了中试研究.在SBR法硝化反硝化过程中,pH、DO、ORP曲线上会出现反映生物脱氮进程的特征点,以pH、DO、ORP为控制参数建立的智能控制策略可以准确判断反应的终点,避免了过度曝气,在保证深度脱氮的前提下节省了能耗.经过10个月的稳定运行,即使在温度较低的情况下,该SBR法智能控制中试系统出水的各项指标完全能够达到国家污水排放一级标准,并且达到了深度脱氮的效果,出水COD低于50 mg·L-1,总氮低于5 mg·L-1.     

活性污泥法的多变量最优控制Ⅱ.限制有机物(BOD)的排放总量

着重研究了在限制有机物排放总量时，使其运行费用最低的最优周期控制问题．通过增加新的状态变量和用补偿函数法，将本课题的有约束条件问题化为无约束条件问题，并提出了最优步长参数的动态搜索法来修改传统的梯度法，从而较完善地解决了多变量最优周期控制的计算问题．研究中还发现了不同初始条件下最优控制所需要的运行费用也大不相同，进而提出了最优初始状态下最优周期控制的新概念，这对保证出水质量的同时进一步降低污水处理成本来说具有更重要的意义．本文还强调指出：对于尚不具备实现最优控制条件的处理系统，可根据最优控制的研究结果实现具有广泛实用价值的准最优控制．     

短程深度脱氮中试工艺的低温启动和维持

试验采用有效体积为7.0 m3的SBR中试反应器处理生活污水,考察了低温条件下短程深度脱氮工艺的启动方法及稳定性.利用基于鼓风机频率(BF)和pH的实时控制策略对SBR系统进行实时控制.结果表明,SBR系统在低温条件(11～16℃)和50 d内快速启动短程深度脱氮工艺,亚硝酸盐积累率从19.8%上升到90%.在中低温条件(9～28℃)下短程深度脱氮性能维持长达550 d,亚硝酸盐积累率始终维持在95%左右,出水TN浓度维持在3 mg·L-1,TN去除率维持在95%以上.由此可见,低温下启动SBR短程深度脱氮工艺并长期维持完全可行.     

提高污泥碱性发酵挥发酸积累的新方法

为了加大剩余污泥在碱性条件下的水解酸化程度,本研究尝试了两种新的能促进污泥碱性发酵产酸的方式,分别是向批式的污泥碱性发酵系统中投加未灭菌发酵污泥和投加灭菌发酵污泥,结合温度的影响(10℃和35℃)分别考察了这两种方式对污泥水解酸化效果的影响.结果表明,中温有利于水解酶和产酸菌作用的发挥,增大了污泥的水解酸化程度,体系内有明显的挥发酸(VFAs)积累.35℃条件下,两种方式都在很大程度上促进了新鲜污泥的水解酸化程度,经灭菌后的发酵污泥的投加较等量的未灭菌的发酵污泥的投加效果更为显著.前者的水解速率是后者的2倍,发酵末期酸积累量为后者的1.5倍,且前者在较长的发酵时间内VFAs含量维持恒定.分析两种方式能促进污泥水解酸化的原因得到:未灭菌发酵污泥的投加是向系统中引入了一定量的产酸菌,灭菌发酵污泥的投加引入了大量的较易水解的有机底物.水解产物的增加能在更大程度上影响产酸的效果.因此,中温条件下向污泥碱性发酵系统中投加经灭菌处理后的发酵污泥是提高剩余污泥发酵产酸量更为有效的方式.     

CAST工艺处理低C/N生活污水的强化脱氮性能

研究了不同运行条件对CAST工艺处理低C/N实际生活污水脱氮性能的影响，并对pH值和ORP的变化规律进行了分析。结果表明，传统4 h运行模式下，提高原水C/N比，TN去除效果并无显著提高；对于低C/N生活污水，降低充水比有利于提高出水TN去除率，然而，充水比降至16%时，系统因低负荷运行发生污泥膨胀。在不投加外碳源的情况下，采用分段进水交替A/O运行模式可大幅改善系统脱氮性能，且TN去除率随着交替次数的增多而提高，交替4次平均去除率达87.23%。系统采用实时控制方式运行时，可根据有机物降解、氨氧化及反硝化时pH值和ORP曲线上是否出现拐点，来判断反应系统的曝气以及搅拌时间是否过长、适当或不足。     

VFAs、TOC及COD作为生物除磷能力指标的探讨

在实际生活污水的处理中,研究了通过A/O运行模式对生物除磷过程中磷的变化情况及在厌氧释磷过程中COD、TOC与VFAs变化之间的关系。结果表明,在厌氧释磷过程中VFAs的变化更能准确地反映系统内释磷进程,实际生活污水中能直接用于磷释放的有机物含量占COD的13.33%,并且释放1 mg P所需VFAs为1.401 mg,此值明显低于前期研究结果。通过对COD、TOC和VFAs 3种组分的分析,可将实际生活污水中的有机底物分为3类:易生物降解含碳有机物、难降解的含碳有机物和水中存在的无机性还原物质,含量分别占COD的13.33%、31.7%和54.97%,其中只有13.33%的含量对生物释磷有直接作用,并可对实际生活污水除磷有指导意义。