污水厂生化池在线监控的探讨（上）

作为污水处理厂来说，核心的处理构筑物是生物反应池，生物反应池承载了大部分的有机污染物质、营养物质的去除，水质的达标与否和生物反应池的管理有着直接的联系，运行人员对生物池的理解和管理也在不断的加强，也希望通过更精细的数据来对生物池进行管理，但是现阶段传统的污水厂对生物池可依赖的数据较少，形不成有效的精细化管理，随着在线设备的制作工艺和测量水平越来越高，如何利用在线监控仪表实现污水厂的工艺人员对生物池的精准化管理呢？

在了解在线仪表的应用之前，我们先来看看没有在线的情况下，污水厂能够掌握的生物池的数据都有哪些。污水厂内建有化验室，化验室会对每天的进出水水质、生物池内的活性污泥参数等进行化验，得出运行数据以供工艺人员调整使用，受到化验方法的限制，以及化验人员的工作时间等，一般这些数据每天化验一次。

污水厂化验室针对管理重点的生物池的活性污泥控制化验参数，比较常用的有污泥浓度、挥发性污泥浓度MLVSS、沉降比SV、溶解氧、微生物镜检等，受到人工取样的时间、周期以及生物池内水流的推动流向的限制，一般会选择生物池的末端进行取样，这个点位的化验数据主要监测的是生物池内活性污泥对污水中各种污染物质的最终反应的结果，一般的传统的专业书籍也在用这个点位的数据对生物池的常规检测参数进行确定。比如溶解氧常规的说法是2mg/L，但是在整个好氧池中，前段的溶解氧由于进水中的有机物较多，微生物大量的吸附降解有机物，消耗大量的氧气，这样就出现了前段的溶解氧远远低于2mg/L，但是随着曝气区域的延伸，污水中的有机污染物逐步被微生物降解完毕，微生物不再需要氧气，水中剩余的溶解氧会逐步增多，为了避免氧气的浪费，一般在生物池曝气区的末端控制溶解氧在2mg/L，这样可以减少不必要的能源消耗，也对活性污泥的老化有良好的控制。

因此在生物池末端的监测，可以以传统的数据来评判生物池内的活性污泥对污水的处理程度，工艺人员使用这些数据进行日常的工艺调整和管理等。但是在末端检测和以日为单位的频次对出水水质结果对整体的工艺调控也存在很大的滞后性，化验室手工检测其实也是一种结果检测，不过是将出水水质的结果检测提前到了生物池的末端，并没有形成生物反应的过程检测，提前预判也就更无能为力，在现阶段出水水质的严格管控下，对工艺运行的有了更高层次的要求，原有的结果检测需要向前进入到过程中进行检测，甚至需要具备预判的能力，在现有的手工检测的模式下是很难实现这个目标的。

同时数据的检测密度也带来了工艺控制的不准确性，污水厂的生物处理流程是一个流动性的过程，流动的处理过程，水质数据，过程数据是一个随着时间、空间位置实时变化的状态，而取样时，仅能取到一个固定地点的瞬时的水样，瞬时水样要代表整个生物池内的所有的变化时不可能的。只有当取样点的密度或者数量足够大的时候才会有比较贴合实际的数据，所以这需要一个长期的稳定的检测，并且保证工艺、进水、环境等都处于一个较为稳定的状态下才会有，但实际上这时不可能的，因此手工取样的化验结果，要尽可能积累更多的数据量，在大数据量中消除取样的偶然性，才会具备判断的依据，下面是几张不同检测频次的数据曲线图，我们可以对比下数据监测频次的不同：

图片来自YSI

从图中可以的看到监测频次(周、日、时)的不同，对过程变化的响应程度也有很大的不同，越密集的监测数据，对过程中出现的变化监控的越及时，对工艺调控的措施采取的也就越有效，从而更好的对生物处理工艺进行管理。而这种高密度的监测，仅仅依靠人工手段是无法完成的，只能依靠在线仪表，因此在线仪表起到了非常重要的人工化验的替代功能。

在线仪表在数据的密集度上，是完全可以取代人工的，那么工艺管理人员除去具备了更密集的数据以外，通过使用在线仪表，有没有可能把控制向前移动呢？先前移动的控制需要对工艺运行的各个阶段进行监控，把生物池由原来的末端出水监测向前移动到过程中的监测，生物池以空间推流式工艺较多（SBR及其变种以时间变化为主），在不同的流程中的点位监测数值是不一样的，而且在不同的时段监测的数据也是会发生变化的，在实时变化的工况下，人工检测的频次低，周期长的弊病就明显的显现出来，而在线仪表的实时监测的优势就显而易见。因此希望采取先前进行工艺的过程控制污水厂，越来越需要在线仪表在工艺运行中的实时监测的作用。下面以生物池的各项控制点来说明下在线仪表在生物池工艺控制中的应用。

污水处理的生物池形式多样，不同的工艺要求有不同的工艺池体，下面就以A２O的工艺控制点来进行在线仪表的应用探讨。现有的除磷脱氮工艺中A2O及其改良工艺越来越多的在实际中得到应用，A２O工艺中比较重要的特点就是将过量吸附磷的厌氧段（A）和反硝化的缺氧段（Ａ）分离出来单独的控制区域进行控制，在工艺管理中具有明确的管理参数，便于实际的运行管理。对于工艺管理人员来说，仅仅在出水口安装的溶解氧和污泥浓度的在线仪表就不再能检测到除磷脱氮的效果了，这需要更多更新的设备，或者通过一些常用的表征参数比如溶解氧、ORP、硝态氮仪表等来评估除磷脱氮的效果，以便在后期的管理中进行调控。

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