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TongjiUniversity环境科学与工程学院1.城市污水脱氮除磷工艺及模拟控制2.研究内容与技术路线3.交互式反应器研究与中试装置设计4.交互式反应器中试运行研究汇报内容5.交互式反应器BP神经网络模型研究6.交互式反应器ANFIS仿真模型研究7.结论与建议TongjiUniversity环境科学与工程学院1、城市污水生物脱氮理论与技术生物处理过程氮的转化一、城市污水脱氮除磷工艺与模拟控制有机氮氨氮亚硝酸盐硝酸盐有机氮（细菌细胞）细菌分解及水解同化有机氮（净生长）氧气硝化氧气溶解及自氧化脱氮有机碳氮气环境因素：1、水温2、pH3、DO4、C/N5、Fm&SRT6、毒性物质7、内回流比TongjiUniversity环境科学与工程学院2、城市污水除磷技术2.1化学除磷一、城市污水脱氮除磷工艺与模拟控2.2生物除磷TongjiUniversity环境科学与工程学院3、常规生物脱氮除磷工艺3.1A/A/O系列一、城市污水脱氮除磷工艺与模拟控Bardenpho工艺典型A/A/O工艺TongjiUniversity环境科学与工程学院3、常规生物脱氮除磷工艺3.1A/A/O系列一、城市污水脱氮除磷工艺与模拟控制UCT工艺M-UCT工艺JHB工艺TongjiUniversity环境科学与工程学院3、常规生物脱氮除磷工艺3.2SBR系列一、城市污水脱氮除磷工艺与模拟控制CAST工艺MSBR工艺UNITANK工艺TongjiUniversity环境科学与工程学院3、常规生物脱氮除磷工艺3.3氧化沟系列一、城市污水脱氮除磷工艺与模拟控制T型氧化沟奥贝尔氧化沟卡路塞尔氧化沟卡鲁塞尔DenitIRA2/C工艺流程TongjiUniversity环境科学与工程学院4、生物脱氮除磷新工艺4.1BICT工艺一、城市污水脱氮除磷工艺与模拟控制4.2A2/N工艺4.3BCFS工艺4.4分段进水BNR工艺4.5厌氧-往复好氧组合式工艺4.1BICT工艺新工艺特点1、合理分配碳源；2、节约曝气量，利用硝酸盐；3、减少污泥量；4、减小反应池容积TongjiUniversity环境科学与工程学院5、污水处理建模理论与技术一、城市污水脱氮除磷工艺与模拟控制5.2处理过程的智能控制：基于任务，有效变量输入输出，实现过程控制或时间控制5.3专家控制系统：基于经验控制，不断完善和学习5.4模糊控制：建立模糊控制器及模糊推理，简化输入输出5.5神经网络：基于系统的学习记忆和自适应能力5.1处理过程的动态模拟：基于模糊控制技术与PLC技术结合5.6混合人工智能：单一技术的局限，及各家所长5.7ASM：基于生物生长衰亡机理、污染物降解机理。TongjiUniversity环境科学与工程学院1.1工艺路线研究针对南方城市污水有机物浓度低、而氮磷浓度相对较高、且进水水质水量变化大的特征，研究不同情况下低碳高氮磷城市污水脱氮除磷工艺中污染物的存在形态与转化规律，寻求适合于低碳高氮磷城市污水脱氮除磷的工艺及相关运行参数；1.2仿真与预测建立交互式反应器的脱氮除磷处理工艺的神经网络模型，模拟与预测进出水水质和运行工况，并进行仿真与预测，满足工程实施控制的目的和要求，为示范工程的运行提供依据。同时，为我国类似城市污水处理厂的设计及运行提供参考。二、研究内容与技术路线1、研究目的TongjiUniversity环境科学与工程学院2.1传统工艺路线研究研究传统的生物脱氮除磷工艺处理低碳高氮磷城市污水的特点与规律。2.2新工艺路线研究研究低碳高氮磷城市污水高效、低消耗生物脱氮除磷工艺。即研究交互式反应器提高生物脱氮除磷的途径、机理以及合适运行参数。2.3运行模式研究分析低碳高氮磷污水水质变化规律，寻求该型污水处理厂的运行新模式2.4建立神经网络进行出水水质的模拟仿真2.5对比BP神经网络和ANFIS模糊网络的模拟仿真的效果和稳定性。二、研究内容与技术路线2、研究内容TongjiUniversity环境科学与工程学院二、研究内容与技术路线3、技术路线数据收集与机理研究中试反应器设计与启动运行不同模式运行效果研究BP神经网络模型建立ANFIS仿真模型建立1、设计参数2、运行参数3、仿真控制系统模拟仿真结果研究技术路线图TongjiUniversity环境科学与工程学院1、工艺开发背景1.1实现碳调控的脱氮除磷目的三、交互式反应器研究与中试装置设计1.2工艺可多生化模式运行，适应不同的碳氮比污水1.3工艺可生化/物化串并联运行，适应不同的除磷要求1.4工艺根据污水水质和排放标准，可容易切换运行模式1.5工艺适应性强，抗冲击负荷能力强1.6根据构建的模型，使系统具有自适应和调整能力TongjiUniversity环境科学与工程学院2、工艺概念与流程2.1工艺概念三、交互式反应器研究与中试装置设计交互式是指可以针对不同水质水量、处理目的、环境条件灵活改变物化处理单元与生化处理单元的串并联、长短流程运行；各单元内部的功能也可改变，进行高效、节能或抗冲击负荷等不同模式运行达到在一个反应器内将物化和生化优化集成、生物处理单元中各种不同功能菌群高效运行、系统高度协同开放的目的。为城市污水处理提供一种新型高效的物化/生化反应器。TongjiUniversity环境科学与工程学院2、工艺概念与流程2.2平面布置三、交互式反应器研究与中试装置设计A污水管线污泥管线空气管线加药管线电磁流量计涡街流量计闸阀123456781112BCDE1314ⅠⅡⅢⅣⅣⅤⅥA.进水井B.交互式反应器C.二沉池D.鼓风机E.加药罐Ⅰ～Ⅵ.反应器分区编号交互式物化/生化反应器平面图TongjiUniversity环境科学与工程学院2、工艺概念与流程2.3流程布置三、交互式反应器研究与中试装置设计交互式物化/生化反应器流程图ABCDEⅠⅡⅢⅣⅤⅥ123896115712410TongjiUniversity环境科学与工程学院3、运行模式与控制3.1运行模式图三、交互式反应器研究与中试装置设计交互式物化/生化反应器运行模式图高效生化工艺物化强化生化强化沉淀进水人工生态AFDEBCGTongjiUniversity环境科学与工程学院3、运行模式与控制3.2运行模式表三、交互式反应器研究与中试装置设计运行模式运行状态运行途径预期目标串联高效生化脱氮除磷处理A→D最大程度除磷，其他指标达一级排放标准高效生化/物化处理A→B→C达一级排放标准强化物化/生化协同处理F→E→G在进水水质低时达一级排放标准低氧生化/物化处理A→B→C节能、达到二级排放标准并联部分污水物化处理、部分污水生化处理A→DF→C低水质节能运行抗冲击负荷TongjiUniversity环境科学与工程学院3、运行模式与控制3.3运行控制目标三、交互式反应器研究与中试装置设计当原污水有机碳源不能同时满足生物脱氮除磷要求时，首先满足生物脱氮，在生物处理后投加新型混凝剂强化生物除磷，确保氮磷同时达标。TongjiUniversity环境科学与工程学院4、串联运行模式研究4.1串联运行模式1三、交互式反应器研究与中试装置设计进水出水至二沉池③好氧池回流污泥（来自二沉池）絮凝剂②缺氧池①厌氧池⑤物化池④缺氧池串联运行模式1工艺示意图正常水量、污染物浓度较高，氮磷浓度较高条件下或冬季运行时采用TongjiUniversity环境科学与工程学院4、串联运行模式研究4.2串联运行模式2三、交互式反应器研究与中试装置设计串联运行模式2工艺示意图正常水量、污染物浓度较低，夏季运行时采用进水出水至二沉池③低氧池回流污泥（来自二沉池）絮凝剂②低氧池①低氧池⑤物化池④好氧池TongjiUniversity环境科学与工程学院5、并联运行模式研究三、交互式反应器研究与中试装置设计并联运行模式工艺示意图1、模式1：水量或水质超负荷2、模式2：COD、TN偏低时出水至二沉池进水③好氧池回流污泥（来自二沉池）絮凝剂②缺氧池①厌氧池⑤物化池④缺氧池TongjiUniversity环境科学与工程学院6、中试装置设计6.1设计参数三、交互式反应器研究与中试装置设计单元名称长(m)宽(m)有效水深(m)有效容积(m3)合计(m3)进水井第1部分1.01.01.41.403.80第2部分1.881.01.32.40反应器Ⅰ区0.71.03.02.1037.44Ⅱ区1.941.03.05.82Ⅲ区2.01.03.06.00Ⅳ区1.64+4.661.03.018.9Ⅴ区0.71.03.02.10Ⅵ区0.91.02.82.52二沉池直径：2.852.012.7512.75污泥池1.01.01.691.691.69加药罐直径：0.81.00.500.50旱季：100t/d雨季：150t/dTongjiUniversity环境科学与工程学院6、中试装置设计6.2中试基地平面三、交互式反应器研究与中试装置设计TongjiUniversity环境科学与工程学院6、中试装置设计6.3中试流程三、交互式反应器研究与中试装置设计TongjiUniversity环境科学与工程学院6、中试装置设计6.4相关照片三、交互式反应器研究与中试装置设计中试基地生物处理单元运行中的交互式反应器TongjiUniversity环境科学与工程学院6、中试装置设计6.4相关照片三、交互式反应器研究与中试装置设计交互反应器搅拌机和循环流量监测人工湿地进水TongjiUniversity环境科学与工程学院1、运行工况四、交互式反应器中试运行研究工况条件工况一工况二工况三工况四工况五试验时间(2019年，月.日)5.24~6.156.16~7.167.17~8.168.17~9.119.12~10.1数据采集时间6.5~6.146.23~7.167.25~8.168.28~9.119.22~9.29反应器内水温(℃)21.6-24.524.6-28.126.1-28.625.8-27.224.7-25.7进水量平均值(m3/h)4.674.676.298.336.24平均污泥回流比110.80.50.8平均混合液回流比211.511.5HRT(h)预缺氧池0.450.450.340.250.34厌氧池1.241.240.930.700.93缺氧池1.281.280.960.720.96好氧池5.035.033.772.533.77总停留时间8864.26二沉池平均HRT(h)2.72.72.01.52.0生物反应器总体积(m3)37.4437.4437.4434.9237.44平均MLSS(mg/L)29512405311028772801平均MLVSS(mg/L)123979496411801372平均SVI(mL/g)50.242.334.444.470.6系统总泥龄(d)44.755.226.116.317.7DO(mg/L)预缺氧池0.120.130.150.150.20厌氧池0.090.130.110.120.13缺氧池0.120.120.150.100.11好氧池1.20~7.800.60~5.750.60~5.500.95~4.400.60~4.05COD/TN3.383.994.233.893.95COD/TKN3.544.174.364.024.03COD/TP34.6232.9941.6539.0144.53有机负荷0.200.250.300.520.39TN负荷0.0590.0610.0700.1330.099TongjiUniversity环境科学与工程学院2、运行数据四、交互式反应器中试运行研究水质指标工况一工况二工况三工况四工况五COD进水(mg/L)82.46570.8106.9133.6出水(mg/L)19.916.215.616.522.7去除率(%)75.875.178.084.683.0SS进水(mg/L)4740584240出水(mg/L)2422221621去除率(%)48.945.062.161.947.5NH4+-N进水(mg/L)19.4716.4815.924.4829.29出水(mg/L)1.429.28