[发明专利]污水处理中化学辅助除磷自动加药控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种城镇污水处理厂在污水处理过程中进行化学辅助除磷的自动加药控制方法及装置，属于污水处理技术领域。

背景技术

近年来，水体富营养化趋势不断加剧，严重威胁着人们的生产和生活。研究发现，对于内陆水体，磷是水体富营养化的主要限制因素，而城镇污水处理厂的磷排放是造成水体富营养化的主要原因之一。因此，各国均制定了严格的城镇污水处理厂磷排放标准。

国内外现有的污水除磷工艺主要是生物除磷和化学除磷两种。与化学处理方法相比，生物处理方法具有运行成本较低、剩余污泥产量少、同时具有生物脱氮等优势，因此，城镇污水处理厂普遍采用生物除磷工艺。根据国内外的实际运行经验，在生物处理系统中，由于生物脱氮与生物除磷之间存在碳源竞争、硝酸盐对除磷影响等矛盾问题，如果只采用生物除磷工艺，一般很难满足出水要求（《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A出水总磷小于0.5 mg/L））。为确保出水总磷达标排放，城镇污水处理厂通常在生物脱氮除磷工艺基础上增加化学辅助除磷系统，通过投加化学药剂进一步提高总磷去除能力。

目前，国内城镇污水处理厂在化学辅助除磷过程中药剂投加主要采用以下技术方案：

1、人工控制投加。该方法是通过人工多次采集污水处理厂的进水，测得进水中总磷浓度，取平均值，根据化学计量关系确定化学药剂投加量，然后将化学药剂通过加药泵投加至污水处理系统，实现化学方法除磷。然而在污水处理厂实际运行过程中，进水总磷浓度随时间变化而波动，如果采用固定的化学药剂投加量，一旦进水总磷浓度较高，会导致二沉池出水总磷不达标；相反，一旦进水总磷浓度较低，则造成化学药剂的浪费，增加运营成本。

2、基于进水总磷浓度的自动控制投加。该方法是通过安装在线总磷自动监测仪，连续监测污水处理厂进水的总磷浓度，并将总磷浓度通过信号传递给中央处理器，中央处理器依据进水总磷浓度确定加药量，将加药量通过信号反馈给加药计量泵，实现投药量的连续自动控制。在实际操作过程中，由于在线总磷监测需要花费一定的时间，往往造成加药量的反馈信号滞后，影响出水总磷浓度的达标稳定性。

3、基于污水处理系统出水总磷浓度的自动控制投加。如中国专利ZL 200410024908.2公开的《一种化学生物絮凝处理城市污水的自动控制方法及其装置》，是通过总磷在线自动监测仪对生物反应池进水和二沉池出水的总磷含量进行实时在线监测，将总磷含量通过信号传递给中央处理器，中央处理器依据进水总磷和出水总磷浓度确定加药量，将加药量通过信号反馈给加药计量泵，实现投药量的连续自动控制。尽管与前两种药剂投加方式相比，该方法更加经济、高效，但该方法在目前城镇污水处理厂应用中存在严重缺陷：1）由于该自控方法的研发应用工艺中不具备生物强化除磷能力，其药剂投加量仅依据药剂和总磷之间的化学反应关系式来计算确定，另外，为充分发挥化学药剂的絮凝能力，其药剂投加点布设在生物反应池的最前端。而自2002年后，我国开始大规模新建具有生物强化除磷能力的城镇污水处理厂，如果不考虑生物除磷能力，其化学药剂投加量通常较大，而过量的化学除磷药剂对系统的生物除磷能力造成潜在的有害循环：过量投加→聚磷吸收量减少→聚磷菌量减少→生物除磷量减少→需要加大投加量→聚磷菌量减少→…。2）通常，在城镇污水处理厂剩余污泥处理处置过程中，回流的上清液携带有大量的磷酸盐，对进水水质造成冲击，如果不考虑这部分磷酸盐的影响，很难确保出水总磷稳定达标排放。

因此，对于城镇污水处理厂而言，如何通过自动控制系统实现最佳的药剂投加，实现化学除磷和生物除磷的最佳协同效果，目前尚是一个技术难题。

发明内容

针对现有城镇污水处理厂化学辅助除磷药剂投加自控系统的不足，本发明提供一种能够实现化学药剂投加过程的自动连续控制、保证出水总磷稳定达标排放的污水处理中化学辅助除磷自动加药控制方法，同时提供一种实现该方法的装置。

本发明的污水处理中化学辅助除磷自动加药控制方法，是：

通过总磷在线监测仪和铁离子在线监测仪分别对污水处理厂的生物反应池好氧段中部位置处和二沉池出水口处进行采样监测，采集生物反应池好氧段中间位置处水样中的总磷浓度和二沉池出水口处水样中的铁离子浓度，同时通过流量计监测生物反应池进水的流量；

依据生物反应池好氧段中部位置处水样的总磷浓度和生物反应池进水流量确定药剂加药量，药剂为氯化铁：

 药剂投加量=1.2×162.5/31×[TP]·（1+R）·Q ，