Umfrage zu Verfahren zur Stickstoff- und Phosphatentfernung

Dieser Beitrag wurde zuletzt von zhaolijun am 29.10.2015 um 15:25 bearbeitet. Die Prozessmethode, bei der die Entfernung von Stickstoff und Phosphor gleichzeitig erfolgt, ist der A/A/O-Prozess. sowie anaerobe/anaerob-oxygene/aerobe Verfahren. Der aerobe Endbereich leitet das Wasser zurück in den anaeroben Bereich zur Stickstoffentfernung, während der Schlamm aus dem Zweiten Sedimentationsbecken in den anaeroben Bereich geleitet wird, um Phosphor zu entfernen. Hoffentlich hilft Ihnen das.

Erkundung von Methoden zur Steuerung des Phosphat- und Stickstoffentfernungsprozesses im A2O-Reinigungsverfahren für Abwässer ________________________________________ (2005-11-23 10:07:49) 1. Einführung in den Reinigungsprozess mit dem A2O-Verfahren Das biologische A2O-Verfahren zur Stickstoff- und Phosphatentfernung ist eine Kombination aus dem herkömmlichen Aktivschlammverfahren, biologischer Vergärung sowie Entgiftungsverfahren sowie biologischen Phosphatentfernungsverfahren. Der Ablauf dieses Verfahrens ist in Abbildung 1 dargestellt. Die Bioreaktoren werden durch Belüftungsanlagen, Propellern (im anaeroben und anoxischen Bereich) sowie Rückflusskanäle in einen anaeroben Bereich, einen anoxischen Bereich und einen aeroben Bereich unterteilt. Im Rahmen dieses Verfahrens werden BOD5, SS sowie Stickstoff und Phosphor in allen möglichen Formen nacheinander entfernt. Im aktiven Schlamm des A2O-Systems zur biologischen Stickstoff- und Phosphatentfernung besteht die Mikrobiengemeinschaft hauptsächlich aus Nitrierbakterien, Denitrifierbakterien sowie Phosphatabbauorganismen. Im aeroben Bereich wandeln Nitrierbakterien das in dem einströmenden Wasser enthaltene Ammonium sowie organischen Stickstoff in Ammonium um. Durch den biologischen Nitrierungsprozess wird dieses Ammonium anschließend in Nitrate umgewandelt ； Im hypoxischen Bereich wandeln die Denitrifikationsbakterien die durch den Rückfluss zugeführten *AO-Azide durch biologische Denitrifikation in Stickstoff um, der anschließend in die Atmosphäre entweicht. Auf diese Weise wird die Entnitrifizierung erreicht ； Im anaeroben Bereich geben Phosphatbakterien Phosphor ab und nehmen leicht abbaubare organische Stoffe wie niedermolekulare Fettsäuren auf ； Im aeroben Bereich nehmen die Phosphatakkumulierer überschüssiges Phosphat auf und entfernen es durch die Entfernung des restlichen Schlammes. Alle drei Arten von Bakterien haben die Fähigkeit, BOD5 zu entfernen, doch tatsächlich erfolgt die Entfernung von BOD5 hauptsächlich durch Denitrifikationsbakterien. Abbildung 1: Flussdiagramm des biologischen Behandlungsbereichs im A2O-Verfahren. 2. Bestimmung der Mess- und Steuerparameter für die A2O-Behälter. Die Wirksamkeit des A2O-Verfahrens zur Phosphat- und Stickstoffentfernung aus Abwasser hängt von Faktoren wie DO, dem inneren Rückflussverhältnis r, dem äußeren Rückflussverhältnis R, der Sedimentationszeit SRT, der Abwassertemperatur sowie dem pH-Wert ab. Im Allgemeinen liegt der DO-Wert in den anaeroben Behältern unter 0,2 mg/l, in den hypoxischen Behältern unter 0,5 mg/l, während er in den aeroben Behältern über 2,0 mg/l liegt ； Der pH-Wert der Schlammmischung liegt über 7 ； Die SRT beträgt 8–15 Tage. Der Prozess der biologischen Phosphat- und Stickstoffentfernung mit A2O ist im Grunde genommen eine Kombination aus einer Reihe von biochemischen Oxidations- und Reduktionsreaktionen. Der ORP-Wert (Oxidations-Reduktionswert) in den Mischungen in den verschiedenen Bereichen des A2O-Biotanks kann somit die Veränderungen der verschiedenen Parameter im Biotank umfassend widerspiegeln. Je höher der DO-Gehalt in der Mischung ist, desto höher ist auch der ORP-Wert ； Und wenn Phosphat-Ionen sowie freies Phosphor vorhanden sind, sinkt der ORP-Wert mit zunehmender Konzentration der Phosphat-Ionen und des freien Phosphors. Im allgemeinen sollte der ORP-Wert im anaeroben Bereich bei Verfahren zur Phosphat- und Stickstoffentfernung mit A‑A‑O-Bakterien unter –250 mV liegen, im anoxischen Bereich sollte er bei etwa –100 mV liegen, und im aeroben Bereich sollte er über 40 mV liegen. Ein Anstieg des ORP-Werts im anaeroben Bereich deutet auf einen zu hohen DO-Wert hin. Dies kann damit zusammenhängen, dass durch einen zu hohen Rückflussanteil zu viel Sauerstoff zugeführt wird sowie zu viel Stickstoff über den Rückflussschlamm. Ebenfalls möglich ist, dass eine zu starke Umrührung zu einer Erneuerung des Sauerstoffs im Medium führt. Ein Anstieg des ORP-Werts in den Bereichen mit Sauerstoffmangel deutet darauf hin, dass der DO-Wert zu hoch ist. Dies kann damit zusammenhängen, dass durch einen zu hohen Rückflussverhältnis mehr Sauerstoff zugeführt wird. Zudem kann es auch an einer zu starken Rührbewegung liegen, die dazu führt, dass Luft in das System gelangt und so der Sauerstoffgehalt erhöht wird. Auf der Grundlage der oben beschriebenen Auswirkungen der Veränderungen der verschiedenen Parameter im A2O-Behandlungsbecken auf den Prozess der Phosphat- und Stickstoffentfernung aus Abwasser, sollte man geeignete Messgeräte wählen, um die Veränderungen dieser Parameter während des Abwasserbehandlungsprozesses zu überwachen. Dadurch kann eine fundierte Grundlage für die Steuerung des Betriebs der Abwasserreinigungsanlage geschaffen werden. Im Allgemeinen müssen im A2O-Prozess folgende Werte überwacht werden: Eingangswasser: Wassermenge Q, COD, COD5, pH, Wassertemperatur T. Im anaeroben Bereich des A2O-Behälters: Gelöster Sauerstoff DO, Redoxwert ORP. Im anoxischen Bereich des A2O-Behälters: Gelöster Sauerstoff DO, Redoxwert ORP. Im aeroben Bereich des A2O-Behälters: Gelöster Sauerstoff DO, Redoxwert ORP, MLSS. Ausgangswasser: COD, COD5. Auf der Grundlage der oben empfohlenen typischen Messgeräte sowie der Prozesssteuerungsmerkmale schlagen wir vor, ORP und DO als Hauptsteuerparameter zu verwenden, um das Belüftungssystem, das Innenrückflusssystem, das Außenrückflusssystem sowie das System zur Entsorgung des überschüssigen Schlammes zu steuern. Dadurch können gute Ergebnisse bei der Phosphat- und Stickstoffentfernung erzielt werden. Zudem kann der BOD5-Gehalt im Abwasser effektiv reduziert werden. Gleichzeitig wird Energie eingespart, sodass das gesamte System effizient und stabil arbeiten kann. 3. Steuerungsmethoden für den A2O-Abwasserbehandlungsprozess: Die traditionelle Steuerung im A2O-Behandlungsprozess erfolgt durch PID-Regelung des DO-Werts (Luftzufuhrmenge) sowie der MLSS-Konzentration (Rückflussverhältnis). Dabei handelt es sich um eine Steuerung eines einzelnen Parameters für ein einziges Systemelement. Der Prozess der Abwasserbehandlung ist jedoch ein Prozess mit sehr großen Verzögerungen, und es gibt viele Parameter, die ihn beeinflussen. Es ist daher nicht möglich, den gesamten Prozess allein anhand eines bestimmten Parameters zu steuern. Im Prozess der Abwasserbehandlung sind die Steuerung des Belüftungssystems in den Bioreaktoren sowie die Steuerung des Rückflusssystems für das Schmutzwasser äußerst komplexe Steuerungsprozesse. Es ist schwierig, die Anforderungen an die Steuerung mit einem einzigen, unabhängigen Schleifensteuerungssystem zu erfüllen. Mit der ständigen Weiterentwicklung der Steuerungstechnologien sowie dem kontinuierlichen Anstieg an Betriebsdaten im Rahmen des Abwasserbehandlungsprozesses wird es möglich, Tabellen zur Berechnung im Steuerungsprozess zu nutzen und somit eine feine Steuerung zu realisieren. (1) Automatische Steuerung des Belüftungssystems: Je nach Jahreszeit, Qualität des Zulaufwassers, Temperatur des Zulaufwassers, Menge des Zulaufwassers, DO-Wert im aeroben Becken sowie COD-, BOD5-, NH3-N-, TOP-, TKN- und SS-Werten wird jeweils die richtige Menge an Luft berechnet. Dabei wird auch bestimmt, in welchem Ausmaß die Luftregelventile geöffnet werden sollen sowie wie viele Lüfter betrieben werden müssen und mit welcher Drehzahl. Automatische Anpassung der Prozesssteuerung zur Umsetzung der Fuzzy-Steuerung. Das Steuerungssystem bestimmt auf der Grundlage von Werten wie DO, Wassermenge, pH-Wert sowie den Werten für COD, BOD5, NH3-N, TOP, TKN und SS – die über Online-Messungen oder manuelle Eingabe ermittelt werden – ein anfängliches Steuerkonzept. Anhand dieser Anfangswerte wird die Öffnungsgrad der Ventile sowie die Drehzahl der Lüfter gesteuert ； Nach einem gewissen Zeitraum des stabilen Betriebs, sofern die von den Online-Messgeräten erfassten Werte nicht den Anforderungen entsprechen, werden die Ausgangswerte automatisch angepasst – je nachdem, ob die gemessenen Werte zu hoch oder zu niedrig sind ； Wenn innerhalb einer bestimmten Zeit bestimmte Anforderungen erfüllt werden, kann diese Zeit als Kontrollverzögerung definiert werden. Die Werte, die den Anforderungen am nächsten kommen, werden in der Datenbank gespeichert – dadurch entsteht eine Kontrollaufzeichnung. Diese Datenbank bezeichnen wir als Expertendatenbank für Kontrollsysteme. Wenn auf manuelle Weise die optimale Betriebsweise ermittelt wurde, kann sie ebenfalls in den Computer eingegeben werden, um gemeinsam in die Expertendatenbank aufgenommen zu werden. Die optimalen Steuerungsverfahren unter verschiedenen Einlassbedingungen werden in einer Datenbank gespeichert. Der Computer führt die Berechnungen durch und erstellt so eine Expertendatenbank sowie ein Expertensystem für das spezifische Belüftungssystem dieser Kläranlage. Der Steuerungsblockdiagramm ist wie folgt: Abbildung 2: Blockdiagramm der Steuerungsmethode für das Belüftungssystem im A2O-Behälter. Während des Betriebs des Steuerungssystems werden kontinuierlich Daten gesammelt. Gleichzeitig fassen die Bediener während des Betriebs auch die relevanten Betriebsdaten zusammen. Diese Daten werden in den Computer eingegeben, wo sie analysiert werden. Auf dieser Grundlage können N verschiedene Regelungsmethoden zur automatischen Steuerung festgelegt werden – oder es werden dem Bediener Hinweise gegeben, damit er das geeignete Steuerungsmodus auswählen kann. (2) Automatisierte Steuerung des Phosphat- und Stickstoffentfernungssystems: Je nach Jahreszeit, Qualität des Zulaufwassers, Menge des Zulaufwassers, Werten von DO, ORP, pH in den verschiedenen Bereichen der Bioreaktoren sowie Werten von COD, BOD, TON, TOP im Abwasser werden die Daten automatisch erfasst, gespeichert und gesteuert. Dadurch können die jeweiligen Verhältnisse zwischen innerer und äußerer Rückflussrate bestimmt werden. Alle Daten werden außerdem in eine Experten-Datenbank eingegeben. Auf dieser Grundlage wird festgelegt, wie viele Pumpen für den inneren und äußeren Rückfluss betrieben werden sollen, sowie welche Drehzahl die Frequenzumrichterpumpen haben müssen. Zudem wird bestimmt, wie viele Unterwasserpumpen eingesetzt werden sollen. Durch Tabellenabfragen wird schließlich eine feinkörnige Steuerung erreicht. Das Steuerungssystem bestimmt den initialen Steuerplan anhand von online gemessenen Werten wie DO, Wassermenge, pH-Wert, ORP, MLSS sowie manuell eingegebener Parameter. Mit diesen Initialwerten wird die Anzahl der betriebenen Pumpen für den inneren und äußeren Rückfluss sowie die Drehzahl der Frequenzumrichterpumpen gesteuert ； Nach einem gewissen Zeitraum des stabilen Betriebs, sofern die von den Online-Messgeräten erfassten Werte nicht den Anforderungen entsprechen, werden die Ausgangswerte automatisch angepasst – je nachdem, ob die gemessenen Werte zu hoch oder zu niedrig sind ； Wenn innerhalb einer bestimmten Zeit bestimmte Anforderungen erfüllt werden, kann diese Zeit als Kontrollverzögerung angesehen werden ； Wenn die optimale Betriebsweise manuell ermittelt wurde, kann sie ebenfalls in den Computer eingegeben werden, um in die Datenbank des Steuerungssystems aufgenommen zu werden. Die optimalen Steuerungsverfahren für verschiedene Einlassbedingungen werden in einer Datenbank gespeichert. Der Computer führt die Berechnungen durch und erstellt so eine Expertendatenbank sowie ein Expertensystem für das spezifische Schlammrückflusssystem dieser Kläranlage. Die unscharfe Steuerung erfordert keine bestimmten numerischen Werte. Der Hauptsteuerungsablauf ist wie folgt dargestellt: Abbildung 3: Steuerungsdiagramm des Rückflusssystems im A2O-Prozess. 4. Fazit: Aufgrund der Komplexität der Steuerung im Abwasserbehandlungsprozess basiert jede Art von Steuerung auf langjähriger Betriebserfahrung. Es gibt nur wenige Beispiele für den erfolgreichen Einsatz traditioneller PID-Regelungssysteme. In der Regel wird die Betriebsweise je nach Jahreszeit manuell festgelegt. Durch den Einsatz von Fuzzy-Steuerungsmethoden sowie menschlichem Know-how wird eine Expertendatenbank für die Steuerung des A2O-Prozesses erstellt. Der Computer übernimmt anschließend automatisch den Prozess der Abfrage dieser Daten, wodurch relativ präzise Steuerungspläne erstellt werden können. Dies trägt dazu bei, dass die Qualität des Abwassers den erforderlichen Standards entspricht. Zudem wird die Arbeitsbelastung der Mitarbeiter verringert, während gleichzeitig das fachliche Niveau der Bediener etwas sinkt ； Außerdem wurde eine präzisere Steuerung des Systems erreicht, wodurch die Betriebseffizienz der Geräte gesteigert und der Energieverbrauch verringert wurde, um die Betriebskosten so weit wie möglich zu senken.