污水测试包

在线水质仪表在城市污水厂精确曝气中的应用 黄伟明，武云志 （美国哈希公司 北京代表处 北京100004） 摘 要：随着经济的不断发展以及环保要求的逐步提高，我国建设了越来越多的污水处理厂。污水处理厂的优化运行显得尤其重要。一方面，由于污水处理厂的正常运行需要优化来节能减排；一方面，由于污水处理厂的排放标准也日益严格，需要优化来提高处理能力。我们知道，曝气是整个污水处理工艺的核心，且能量消耗占了整个污水处理厂的一半以上，所以优化曝气具有实际意义且节能潜力巨大。目前大部分污水处理厂采用&ldquo 粗犷&rdquo 型曝气方式。只要出水达到排放标准，曝气量基本不会改变。只有当出水水质（氨氮、总氮等）超标时，才会改变曝气量。进水负荷变化时，出水水质就会产生波动。进水负荷偏高时，出水会超标；进水负荷偏低时，又会造成浪费。在污水处理厂应用在线水质分析仪器，可以实时监测进水负荷，从而实现精确曝气优化控制。 关键词：精确曝气；在线水质分析仪器；节能降耗；污水处理；优化运行 The application of online instrument for exact aeration in WWTP Weiming Huang, Yunzhi Wu (Hach company Beijing representative Beijing 100004) Abstract：With the continual development of economic and rising environmental requirements, more and more wastewater treatment plants have to be built in China. It&rsquo s especially important to do optimization for WWTP. On the one hand, the operation of the WWTP need optimization for energy saving on the other hand, the emission standards are more and more stringent, it need to enhanced the treatment ability of the WWTP by optimization. As we all know aeration process is the core of the whole WWTP&rsquo s process, and consume more than half of energy consumption of WWTP, so it make sense to optimize aeration and we could get large savings. At present most WWTP do not have exact aeration control. The aeration volume only be changed when the water quality (NH4-N, TN, etc.) exceed limit. The water quality of outlet will fluctuate when load of inflow changed. Higher load of inflow will lead to exceed limit of outlet, while lower load of inflow make waste of energy. Online water quality analyzer in the wastewater treatment plant, making it possible to monitor hydraulic load of inflow water online, and to carry out the exact aeration contral. Keyword： exact aeration；online water quality analyzer；energy efficiency；wastewater treatment；optimized operation 城市化的发展，使得城市污水的排放量不断增加。目前，城市生活污水的排放量约为每年400亿吨。2010年底，全国建有城市污水处理厂共2832座，日处理能力1.25亿立方米，城市污水处理率达到77.4%。&ldquo 十二五&rdquo 期间，国家进一步加大对城镇污水处理的支持力度，总氮、总磷的控制都将提上议事日程。我国污水处理的发展也将向提高污水处理厂的运行效率转变。 一、背景介绍 目前，我国污水处理厂出水口一般设有在线水质分析仪器，而对于进水水质的检测，则依***实验室检测，在线水质分析仪器比较少，检测频率低。然而，对于污水处理厂，进水流量和COD浓度是不断变化的，如图1所示为污水处理厂典型的每日进水负荷曲线。如果不了解进水水质，污水处理厂的工艺参数将得不到及时调整，最终导致出水水质波动较大。为保证出水达到排放标准，一般会按照最大的进水负荷设置工艺参数。这种保守的运行方式具有很大的富余量，效率低，浪费大。出现冲击负荷时，又不能及时调整工艺参数，出现出水水质超标的现象。 图1、每日进水负荷曲线 对于采用活性污泥工艺的污水处理厂，曝气消耗的能量占了污水处理厂所有能量消耗的一半以上，如图2所示。所以，对曝气的精确控制具有巨大的节能潜力。 图2、污水处理厂能量消耗分布图 一个完整的脱氮过程包含硝化和反硝化过程。硝化过程是在好氧环境下把氨氮转化为硝氮，需要曝气；反硝化过程是在缺氧环境下把硝氮转化为氮气，不需要曝气。污水处理厂要想让出水的氨氮和总氮都达标，且具有较高的处理效率，就需要对曝气进行精确控制。 二、精确曝气控制 污水处理厂典型的曝气控制类型主要有两大类： 第一类是直接控制风机，如图3所示。系统采集安装在好氧池中的溶解氧分析仪测得的溶解氧值，与系统的设定值（此设定值可以由用户设定）进行比较。如果实际溶解氧值比设定值大，则减小风机转速，从而减少曝气量，逐渐使好氧池的溶解氧下降，最终与设定值一致。如果实际解氧值比设定值小，则增大风机转速，从而增大曝气量，逐渐使好氧池的溶解氧上升，最终与设定值一致。对于这种控制方式，曝气管道的空气压力会有一定波动，不利于曝气的控制，一般用于小型污水处理厂的曝气控制。 图3、小型污水处理厂的曝气控制 第二类是直接控制阀门，如图4所示。系统采集实际的溶解氧值，并与系统的设定值进行比较，按照第一类的控制方式去控制阀门开度。同时，系统采集曝气管道的压力，并与压力设定值比较。如果实际压力比设定值大，则减小风机转速；如果实际压力比设定值小，则增大风机转速；最终使曝气管道的压力保持恒定。对于这种控制方式，在曝气管道压力恒定的情况下，阀门开度与曝气量的线性关系比较好，能够较好的控制曝气量，一般用于大、中型污水处理厂的曝气控制。 图4：大、中型污水处理厂的曝气控制 以上的曝气控制能够控制好氧池的溶解氧浓度，由于进水负荷不断变化，这样的曝气控制还不能很好的根据进水负荷来调整曝气量，但却是精确曝气控制的一部分，也是精确曝气控制的前提条件。 精确曝气控制是采用自动控制理论，根据进水负荷的变化以及出水水质情况精确调整曝气量，使曝气量正好满足污水处理的需要，实现稳定的出水，同时能够节能降耗，增强污水处理厂的稳定性。 精确曝气控制分为开环控制、闭环控制和复合控制。由于影响曝气池硝化功能的因素比较复杂，一般不采用开环控制，这里不做介绍。 如图5所示，为精确曝气闭环控制系统，是建立在典型的曝气控制基础上的。系统需要的仪表为安装曝气池的在线溶解氧分析仪和安装在曝气池末端的在线氨氮分析仪。系统采集曝气池末端的氨氮浓度值，与设定值进行比较。如果实际氨氮浓度值比设定值高，说明曝气池的硝化能力不足以把进水的氨氮负荷转化为硝氮，要么硝化能力不足，要么进水氨氮偏高，可以增加曝气池的溶解氧设定值来提高曝气池的硝化能力。如果实际氨氮浓度值比设定值低，说明曝气池的硝化能力相对于进水的氨氮负荷有所富余，可以减少曝气池的溶解氧设定值来减少曝气池的硝化能力，以节约能量消耗。由于该闭环控制系统，是在曝气池后测量氨氮，属于后反馈控制，能够保证出水符合排放标准，但不能及时响应负荷的变化，具有一定的滞后性。 图5、精确曝气闭环控制 如图6所示，为精确曝气复合控制系统，是建立在精确曝气闭环控制系统基础上增加前反馈控制，能够提前得知进水负荷的变化，解决后反馈控制的滞后问题。系统采集厌氧池前在线氨氮分析仪测得的氨氮浓度值，并利用活性污泥模型，以及自动控制理论，同时考虑厌氧池到曝气池的迟滞效应，计算曝气池的溶解氧设定值。生物反应池进水氨氮值升高，曝气池溶解氧设定值相应增大；氨氮值降低，曝气池溶解氧设定值也相应减少。当然，如前所述的精确曝气闭环控制，在复合控制系统中还是起主导作用的。当前馈控制要求溶解氧设定值减少，而闭环控制要求溶解氧设定值增大时，要以闭环控制为主，让溶解氧设定值增大；反之，当前馈控制要求溶解氧设定值增大，而闭环控制要求溶解氧设定值减少时，要以闭环控制为主，让溶解氧设定值减少。复合控制系统具有一定的提前量，又能够保证出水氨氮符合排放标准，是比较理想精确曝气控制方式。 图6、精确曝气复合控制 三、总结 应用上述精确曝气控制系统，能够根据进水负荷调整曝气量，使曝气量与进水负荷相适应，在保证稳定出水水质的基础上节省曝气，达到节能降耗。 同时，由于曝气池的曝气量刚好够用，不会有多余的氧随着内回流流到缺氧池，也就不会破坏缺氧池的反硝化功能。所以，精确曝气控制在优化硝化功能的同时，保障了反硝化功能，能够用最小的能量消耗实现氨氮和总氮排放稳定达标。 我们知道，污水处理厂的一级A出水标准是氨氮出水浓度2O工艺的好氧区末段增加停曝气缺氧区，加强反硝化。处理水量约6万m3/d，服务人口25万人。2008年安装了污水处理实时控制系统，即RTC system，其中包含精确曝气控制系统。该系统使用了Hach公司的水质在线分析仪器(氨氮、硝氮、溶解氧、污泥浓度等)和WTOS控制系统，节约了20%的曝气量。 任何仪器都会出现故障，在线水质分析仪器由于长时间在污水中浸泡运行，更加容易出现故障。我们知道在线分析仪器在控制中属于传感器，相当于整个控制系统的眼睛，出现故障时，将无法正常工作。WTOS控制系统对此做好了充分准备，设计了PROGNOSYS模块，能够判断在线分析仪器的运行状态，当在线分析仪器需要维护、出现故障时，会给出报警。当检测到异常状况时，WTOS控制系统会启动故障运行方式，从而实现控制的可***性，避免在异常状况时无法控制。 在线水质分析仪器应用于污水处理厂，能够实现了水质的连续检测，为精确曝气等各种优化控制提供有效可***的测量值，从而提高处理效率，实现节能降耗。随着污水处理技术的数学模型不断完善，过程控制理论在污水处理厂的不断应用，以及在线检测仪器技术的不断进步，我们能够在污水处理厂应用更多的优化控制策略，最终提高污水处理厂的运行管理水平，满足日益严格的排放标准。 参考文献： [1] 李军，彭永臻，顾国维等. 城市污水脱氮除磷SBR在线控制系统研究[J]. 给水排水, 2006, (9): 93 [2] Uwe Karg, 李俊英, 程立, 方闻. 在线检测在城市污水脱氮除磷过程中的应用[J]. 水工业市场, 2008, 10: 28-31. [3] 林济东. 黄家湖污水处理厂进水水质指标变化规律研究[J]. 国外建材科技, 2005, 6 (5):74-76. [4] 秦延平. 浅谈我国城市污水处理的现状与发展[J]. 科技促进发展，2009, 4: 256. （更多详情请点击）

日本近日罔顾国际社会反对，强行启动福岛核污染水排海，其国内、周边国家乃至遥远的太平洋岛国民众都对这一悍然之举愤懑不已。韩媒《韩民族日报》表示，核污水排海的安全性争议巨大，但日方却通过各种手段来阻止他国对水质进行独立验证，一直反对韩国等利益相关国家直接取样，并在排海后也坚持这一立场。“如果日本不允许其他国家独立测试，等公众对核污水排海的关注度降低的时候，我毫不怀疑日本会胡乱排放。”韩国核能领域专家李丁润受访时直言。8月24日，福岛核污染水排海后，海面呈现出两种颜色 图自视觉中国尹锡悦胜选上台后，新一任韩国政府在对日本核污水排海问题的态度上不断软化。自日本7月正式公布排海计划，韩国政府便与其和国际原子能机构（IAEA）保持一致，称“排海被认为是最现实的处置方法”，韩国“不一定赞成或支持日方计划”。韩国海洋水产部长官赵承焕一句“韩国别无选择，只能接受”，更是激怒众多韩国民众。面对民意滔天，早前曾宣称“福岛核污水达标就能喝”的韩国总理韩德洙在记者恳谈会上表示，若日方排放不符合标准，韩国外交部随时准备好提起国际诉讼。若有任何一种核素不符合韩方认为的浓度标准，都将要求日方立即停止排放。韩联社报道称，韩国外交部也表示，韩政府积极参与了IAEA对日本排放计划安全性的验证过程，并单独研讨排海的安全性。政府还提出若实际排放与计划不符，或安全性得不到保障时，将加以反对的立场。韩国总理韩德洙但《韩民族日报》报道指出，日本核污染水的安全验证仅依赖于东京电力自己的取样分析，韩国方面要想确认日方排海是否合规，完全取决于对方单方面提供的数据。“日本方面建立了一个单独的网站，每小时公布一次排放状况数据，（据称）是连续实时检测的，这些数据还有韩语版本。”据报道，在24日首次排海后，日本向韩国提供了日方测定的放射性物质浓度值和氚浓度值，韩国原子能安全技术院收到这些信息后，再发布在其官网的“福岛（核）污染水排放信息”页面上公开。《韩民族日报》还提到，韩国政府曾要求派出专家常驻福岛核电站，但遭日方拒绝，最后只能与国际原子能机构（IAEA）协商，决定每两周派一次韩国专家前往IAEA设置在福岛的办事处。但韩国专家在限定时间里，能否直接查出日方是否违反了IAEA安全规定，存在一定困难，更何况目前这些专家被准许的活动范围也没有公开。报道担忧道，鉴于此前韩国福岛考察团访日时，日方只在规定日期向考察团展示了想展示的内容，韩国政府对核污染水的独立验证受限恐怕极有可能重演。有政府相关人士解释称，韩国专家主要负责拿与每次排海情况有关的日方资料和IAEA资料进行交叉对比检查。这让韩媒更加不安：因为IAEA福岛办事处的能力也是有限的——根据IAEA3月自己发布的一份报告，驻福岛办事处能起到的主要作用是“观察”和“见证”东京电力公司和日本原子能管制委员会进行排海作业，远不是检查或核查等更具强制力的作用。福岛核污水排放部分实时数据 截图自IAEA官网25日，美国伍兹霍尔海洋研究所海洋放射化学家肯布塞勒在接受美国全国公共广播电台采访时也指出，目前公开的核污染水数据都只有日本单方面提供的内容，而且这些数据不透明也不全面，根本无法证明其核污染水排海安全性的说法。接受《韩民族日报》采访时，韩国市民团体“原子能安全和未来”代表、核能领域专家李丁润（音译）明确表示不信任日本：“如果日本不允许（其他国家）进行独立客观的验证，我毫不怀疑，当公众（对排放核污水）的关注度减弱时，他们就会在排放标准上敷衍了事，胡乱排放。”25日，韩国最大在野党共同民主党在首尔市中心发起国民抗议游行

有人可能会觉得，污水处理中心怎么会发生火灾呢？但其实它们处理的废物会产生大量的甲烷气体，然后可燃的甲烷气体被用来发电并将电力输送到电网，或者直接增强沼气，将其直接输送到国家天然气管网。因此，这里的火灾和爆炸风险很大，不仅会危机员工的生命安全，还给供水和污水处理基础设施带来巨大压力。曾经，2020年英国Avonmouth的一个污水处理厂发生爆炸就造成了四名工人死亡对于火灾和爆炸的危险是每个污水处理厂要直面的问题那么，企业该如何避免爆炸风险呢？污水处理中心的爆炸风险污水污泥是从废水中分离出来的物质废物，它主要由工业废水、人类粪便和其他有机物组成，如脂肪、油和食物垃圾。废物被适当清洁以返回环境，然后水被泵送回供水系统，污泥就通过厌氧消化进行处理。在这个过程中，废物在缺氧的环境中分解，并被自然产生的细菌分解为其基本成分，这个过程会产生甲烷气体作为副产品。然后，这种甲烷沼气就可用于产生可再生电力或天然气，用于燃料、热能或能源等。英国面积最大的供水和污水处理公司——Anglian Water，通过水处理厂网络为250万户家庭和11万家企业供水。由于英国家庭平均每天使用350升清洁水，因此该网络承受着持续的压力。Anglian Water的污泥处理中心、1100个水回收站和8000个泵站需要全天候工作，以清除废水中的污染物，防止水龙头干涸。如何在充满易爆甲烷的危险环境中安全工作？选择经过防爆的热像仪来降低甲烷起火的风险，是个不错的选择！热像仪如何降低爆炸风险？由于现场可能存在易燃甲烷，根据ATEX指令，处理污泥的污水处理厂被归类为潜在爆炸性环境，应归为“危险区”。这就需要有严格的程序来限制风险，减少火灾和爆炸的可能性。在类似环境中，通常需要动火作业许可证。动火作业许可证是预防性维护工程师必须填写的详细书面记录，评估现场的风险并详细说明他们打算如何检查和维修专业设备。然而，由于这些需要由管理层签署，并且一次只对一个班次有效，因此该过程可能很耗时，并且在没有干预的情况下问题可能会恶化。Anglian Water选择使用为2区ATEX环境专门设计的红外热像仪，就能避免资产检查需要的动火作业许可证。经过防爆认证的FLIR Cx5红外热像仪无需事先批准即可即时检测机器，该公司已经使用多台FLIR红外热像仪在气体监测方面采取强有力的安全措施，节省了很多工作时间，同时也保护了操作人员和资产的安全。Anglian Water的经理Spriggs，解释了该团队如何使用热成像技术来降低风险和提高安全性：“我们结合使用振动分析和热成像技术，仔细检查危险区域的机械资产，以确保维护工作顺利进行。至关重要的是，我们用于检测机械资产的红外热像仪本身不会造成点火风险。FLIR是热成像领域的知名品牌，因此我们非常坚定地选择了FLIR Cx5防爆热像仪。”FLIR Cx5FLIR Cx5——是菲力尔专为危险场所设计的热像仪，无需为了气体、蒸汽和粉尘的原因而等待获得动火作业许可，可直接快速进行T类检查，非常适合石油化工企业这样的存在气体、蒸汽和粉尘的危险场所以及易爆环境。FLIR Cx5解决所有HSE干预措施FLIR Cx5通过减少潜在爆炸环境中的风险，使风险设施能够履行其保险义务，并对机械和电气部件进行详细分析。它生成的报告附有清晰的热图像以供说明，从而可以轻松地传达问题，以便就基本维护问题进行审批。“如果你要接受HSE干预，有了FLIR Cx5，我们可以立即给出维护过程的报告，涵盖该资产的整个生命周期。Anglian Water的内部工程师团队会使用FLIR Cx5热像仪对机械和电气资产进行三年一次的检查，旨在降低风险。”Spriggs建议将经过认证的热成像技术集成到危险区域机械设备检测的标准方法中，以降低风险，并为易燃易爆环境中的设备更快、更安全的检查提供更大的空间。将小巧的FLIR Cx5加入工具箱保障了英国污水处理厂的安全已经过防爆认证的它还非常适合石油、天然气和化工等企业