基于知识模糊迁徙的城市污水处理膜污染决策

针对城市污水处理膜污染难以精准决策的问题,提出一种基于知识模糊迁徙的膜污染决策方法。首先,结合城市污水处理运行过程数据和运行经验,利用模糊规则的形式实现膜污染决策知识的表达;其次,提出一种知识重构机制(knowledge reconstruction mechanism,KRM),动态平衡源域与目标域之间的准确性和多样性,并采用知识迁徙的方法完成决策知识重构;最后,建立一种基于数据和知识驱动的区间二型模糊神经网络(data-knowledge-driven interval type-2 fuzzy neural network,DK-IT2FNN)的决策模型,利用模糊规则设计模型参数,采用迁徙梯度下降算法动态调整网络权值,提高决策精度。实验结果表明,该模型能够实现膜污染的精准决策。

基于自适应宽度学习算法的城市污水处理污泥膨胀识别

针对污水处理过程的污泥膨胀难以精准识别的问题,提出了一种基于自适应宽度学习算法(adaptive broad learning algorithm,ABLA)的污泥膨胀识别方法。首先,结合城市污水处理过程的运行数据,采用主元分析法选取与污泥体积指数(sludge volume index,SVI)相关的特征变量;其次,建立了一种基于ABLA的污泥膨胀识别模型,利用自适应伪逆算法更新模型参数,提高了识别精度,并验证了模型的收敛性;最后,将所提模型应用于实际的污水处理过程中,利用污水处理厂的实际运行数据对其进行实验验证。实验结果表明,基于ABLA的污泥膨胀识别模型能够实现污泥膨胀的精准识别。

臭氧及臭氧/双氧水对污水厂二级出水中有机污染物的去除试验

以某城市污水处理厂二级出水为原水,采用批量试验方法,通过调整臭氧和双氧水剂量,研究臭氧氧化和臭氧/双氧水组合工艺对水中有机物的去除规律。结果表明:在臭氧剂量为3.5 mg/L时,水中色氨酸类芳香族蛋白质、富里酸类物质、微生物代谢产物和腐殖质类物质的去除率分别为80.0%、79.3%、85.4%和84.1%;当臭氧剂量增加到10mg/L时,COD、UV_(254)、TOC和色度的去除率分别为26.6%、59.5%、9.6%和88.2%。水中pH值的升高促进臭氧的吸收,当臭氧投加量为33.5 mg/L时,pH值=11时的臭氧吸收率比pH值=3时提高31.1%。当臭氧剂量<13 mg/L时,投加双氧水的处理效果无明显影响;当臭氧剂量≥13 mg/L,且双氧水与臭氧的摩尔比值在1.25内时,双氧水的投加使得出水COD和TOC随双氧水与臭氧摩尔比值的增加逐渐降低,最大去除率分别为37.7%和16.6%,较臭氧单独处理时分别提高10.7%和5.4%。

污水厂除臭工程技术路线选择

为了使污水处理厂除臭工程更加稳定、有效地运行,在调研和总结国内外恶臭气体排放标准和工程实践经验的基础上,提出如下建议:(1)目前我国的恶臭排放标准只针对厂界和除臭设备排放口进行了限定,难以控制厂区内恶臭气体的无组织散逸,建议应增加对厂区和工作环境等的规定。(2)我国控制的恶臭气体种类相对较少,建议增加恶臭气体的检测项目。(3)除臭工程封闭系统,应区别新建厂和改扩建厂。新建厂构筑物封闭建议与水厂建设同步设计和施工,以钢筋混凝土盖板为主,可用于增加水厂的绿化面积等作用。对于改扩建厂,封闭加盖存在多条技术路线,普通碳钢骨架(加防腐,内侧)+中空型平板玻璃钢盖板是一种新型的、有竞争力的封闭方式。对于处理系统,目前常用的处理路线是以生物法为主,辅以化学法、氧化法和吸附法。(4)建议除臭系统的运行成本应该纳入污水处理厂的日常运行维护成本之中。

FAHP法在污泥板框调理剂综合评价中的应用

提出了一种新的污泥板框调理剂综合评价方法。传统的CST（毛细吸水时间）、污泥比阻、泥饼含水率等指标只能单一地评价泥饼脱水效果,为了实现对调理效果的综合评价,需要考虑药剂调理费用、运输处置成本、设备处理产能、滤液处理难度等多种因素。通过长期采集中试运行数据,考察了3种污泥板框调理剂对设备、泥饼、滤液和运行4个方面17个指标的影响。引入层次分析法和模糊数学综合评价法相结合的模糊层次分析法（FAHP）对3种污泥板框调理剂进行了综合评价,采用层次分析法确定指标权重;采用隶属函数对指标进行无量纲化处理,确定其隶属度,解决了指标间的可综合性问题;最后用加权平均法得出评价综合值,综合评价值表明,在这3种调理剂中,调理剂1的综合效果最优,更适合作为该厂的污泥板框脱水调理剂。

高氨氮废水厌氧氨氧化耦合内源反硝化深度脱氮技术创新与应用

为解决污水处理过程中总氮去除难、能耗高的世界性难题,项目团队持续研发厌氧氨氧化相关技术15年,全面充分研究了厌氧氨氧化菌代谢机理、培养条件、反应器控制技术与工程启动策略,构建了一套以厌氧氨氧化技术为核心的污水处理创新技术体系,自主研发实现多项重大技术突破并实现产业化,研究成果达到世界先进水平。所研发的工艺技术已在污泥消化液、垃圾渗滤液、污泥热水解消化液等高氨氮污水处理领域实现产业化,建成了国际上最大的厌氧氨氧化工程和最大的厌氧氨氧化菌菌种基地,获得了良好的经济、环境与社会效益,实现了科研项目落地转化的社会目标与责任。

响应面法和神经网络优化在污泥脱水调理剂优化中的对比及应用

采用响应面法和神经网络优化方法,对污泥板框脱水调理剂水平(次氯酸钠投加量、聚硫酸铁投加量、PAM投加量)进行优化,并对这2种方法的优化效果进行比较。结果表明:采用响应面法优化,当NaClO投加污泥干泥基的1.28%、PFS投加污泥干泥基的9.17%、PAM投加污泥干泥基的1.09‰时CST预测最小值为24.06s,实测值为24.13s;采用基于神经网络的遗传算法优化,NaClO投加污泥干泥基的1.3%、PFS投加污泥干泥基的11.7%、PAM投加污泥干泥基的1.02‰时CST预测最小值为22.9s,实测值为23.15s,脱水效果最优。通过RSM和ANN优化方法所拟合的数据的R2值分别是0.995 2和0.985 6,都具有较高的拟合度,均可用于污泥调理药剂的配比优化。

基于拉格朗日乘数法的MBR膜池鼓风机曝气系统优化控制

以某MBR工艺再生水厂膜池鼓风机曝气系统为基础,通过分析MBR膜池工艺需求和曝气系统能耗变化,使用高次多项式拟合鼓风机参数变化曲线,运用拉格朗日乘数法,在给定曝气条件的约束下,求解鼓风机曝气系统的非线性约束最优问题。提出了综合考虑需气量和设备运行条件的曝气系统优化控制方法,并通过对比试验证明控制系统的可靠性,为未来MBR工艺曝气系统的设计和节能改造提供一定参考。

地下式污水处理厂MBR膜污染分析及应对策略

膜污染是MBR工艺应用中所面临的一个重要问题。膜污染是一个复杂的过程,与其有关的影响因子众多,并且各影响因素关系复杂。膜污染会降低膜的透过性能,跨膜压差升高的同时造成高能耗,随着膜污染水平增加,膜处理能力逐步降低。为了维持产水通量,需要通过"有效的清洗维护"使得通量有效恢复并得以保持,而膜通量的恢复效果受诸多因素影响。采用MBR工艺水厂的设计、调控条件不同,需对各影响因素及过程变量进行分析,确定影响膜通量的关键因素,并找到影响通量恢复效果的因素,从而对膜污染有一个更深入的认识,并在日常采取相关控制策略,达到膜通量有效恢复并延缓膜污染速度、从而延长膜的使用寿命的目标。

反硝化生物滤池同化除磷性能研究

针对再生水厂实际运行中出现的反硝化生物滤池对总磷(TP)有去除的现象,通过试验研究了在实际工程运行条件下反硝化生物滤池的除磷效能、除磷原理以及进水磷浓度对脱氮效能的影响。结果表明,反硝化生物滤池对溶解性总磷(SP)的去除主要由生物膜中微生物的同化作用完成,在进水SP浓度为0.1~0.5 mg/L时,其去除量与进水浓度大致呈线性关系,去除率约为40%。对颗粒性磷(PP)的去除主要依靠对悬浮物的物理截留及吸附作用,悬浮物中PP的占比约为2.4%。当进水TP浓度从0.24 mg/L升高到0.59 mg/L时,反硝化生物滤池的除磷效能由微生物摄入磷的量及微生物的增长量共同决定;当进水TP浓度从0.59 mg/L升高到1.12 mg/L时,生物滤池的除磷效能主要由滤池微生物的增长量决定。滤池反冲洗对除磷效果有负面影响。进水总磷浓度在1 mg/L以下时对反硝化生物滤池脱氮效能无明显影响。

大型MBR再生水厂零碳源投加脱氮的探索与实践

为提高大型MBR再生水厂生物脱氮效率,降低外加碳源成本,从物料平衡的角度出发,研究同步硝化反硝化、生物合成、缺氧反硝化等因素对于生物脱氮的贡献.并结合配水优化、水力负荷控制、内回流消氧等多种工艺管控手段,对某大型MBR再生水厂脱氮过程进行全面优化.结果表明,某水厂总氮的去除主要通过剩余污泥排放和缺氧反硝化两个方面实现;以氨氮为指示物并配合进水闸门改造工作,能够明显提高生物池配水均匀度;建立物料平衡模型,并结合运行管控手段,某水厂在进水BOD_(5)/TN均值为2.75的情况下,系统脱氮效率为77%,进水总氮去除率为89%,并实现了2021年零碳源投加脱氮.

反硝化滤池深度脱氮效能分析及工程应用

利用中试装置考察了不同滤速(4.8、6.0、8.9 m/h)、碳源种类(乙酸钠、甲醇)及投加量等因素对反硝化生物滤池(DNBF)深度脱氮效果的影响,并采用实际再生水工程的运行数据进行了验证。结果表明,DNBF在不同碳源种类条件下均能达到较高的脱氮率(80%以上);碳源投加量是影响DNBF脱氮效率的关键因素,在8.9 m/h的高滤速下,以甲醇为碳源的最优C/N值为5.0,此时脱氮率可达到70%以上;采用中试得出的优化参数运行的实际再生水工程脱氮效果良好,出水TN稳定在15 mg/L以下,满足国家和北京市相关标准。

次氯酸钠、臭氧及其组合再生水消毒技术研究

以某城市污水处理厂二级出水为原水,采用次氯酸钠、臭氧以及臭氧/次氯酸钠组合工艺,研究了不同消毒方式对总大肠菌群、粪大肠菌群和色度的去除规律,消毒副产物中三卤甲烷(THMs)生成量随有效氯投加量变化的规律。试验结果表明:在次氯酸钠消毒过程中,有效氯投加量为5 mg/L时,总大肠菌群和粪大肠菌群去除率分别为99.91%和99.99%,色度去除率为26.00%;臭氧消毒过程中,当臭氧剂量为2.6 mg/L时,总大肠菌群和粪大肠菌群去除率分别为99.70%和99.73%,色度去除率为71.65%;在组合工艺中,当臭氧剂量为2 mg/L、有效氯投加量为0.5 mg/L时,出水总大肠菌群和粪大肠菌群总数去除率分别为99.94%和99.87%,色度去除率为70.60%;在相同有效氯投加量条件下,组合工艺较单独次氯酸钠消毒出水的总大肠菌群和粪大肠菌群更低,三氯甲烷生成量降低36.67%,一氯二溴甲烷未检出。

大型污水处理厂工艺模拟应用实例

污水厂工艺模拟(数学模型)已被广泛接受,并应用于城市污水厂的设计、升级改造和优化运行。但是,模拟中的困难和挑战是缺少可靠、高质量的数据进行污水厂模型的校准和验证,通常需要投入大量的人力和资金收集数据。另一方面,在污水厂运行管理中,为满足监管而投入大量人力和资金所获得的数据(历史监测数据)没有得到很好的利用,价值没有得到很好的挖掘。利用北京某大型污水厂两年的历史监测数据对工艺模型进行校准和验证,并应用校正后的模型为该污水厂的运行管理提供优化方案。这个实例充分发掘了历史监测数据的价值,示范性地探索了如何利用污水处理的历史监测数据进行污水处理模型校准和验证,并为污水处理厂的优化运行、升级改造提供了可靠方案。

污泥膨胀原因及控制措施研究

以排水集团运行的几座污水处理厂为研究对象,对工艺设计参数及运行条件等进行对比分析,找出影响污泥膨胀的关键因素。采用微生物形态学和分子生物学方法对丝状菌种类进行辨别,确定研究的污水厂污泥膨胀的丝状菌主要为微丝(Microthrix parvicella)菌。通过分析微丝菌的特性,结合倒置A^2/O工艺的运行特点,在不进行任何改造的情况下,提出冬季运行将倒置A^2/O工艺调整为A/O工艺的运行措施。并将这一措施用于实际水厂,连续3年未发生污泥膨胀,污泥沉降性能较好,出水水质稳定。通过小试研究和实际水厂分析,证明厌氧选择器在控制污泥膨胀中可发挥一定作用,为活性污泥工艺设计提供参考。

污泥淘洗消化工艺试验研究

设计了污泥淘洗消化的工艺路线,并通过初步试验,验证了淘洗消化工艺的效果。试验结果表明:淘洗消化工艺对VSS的去除效果良好,反应至162 h(约7天),VSS的去除效率为44.22%,反应至668 h(约28天),VSS的去除效率为58.48%。这一结果与强力溶胞(超声、热水解、化学溶胞)工艺相当,但所综合成本要比强力溶胞工艺低很多。淘洗消化后的污泥,脱水性能变差,但随着反应的进行,至451 h(约18 d),单位污泥产生的泥饼量与最初值持平。