中交路橋科技是從事工程檢測(cè)監(jiān)測(cè)、城市安全監(jiān)測(cè)預(yù)警與評(píng)價(jià)、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)。
污水處理廠的核心使命無(wú)疑是確保處理后的水質(zhì)能夠達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，而其中脫氮除磷環(huán)節(jié)則是保障出水水質(zhì)的關(guān)鍵所在，同時(shí)也是污水廠實(shí)現(xiàn)智能控制與節(jié)能降耗的重點(diǎn)攻關(guān)領(lǐng)域。智慧生產(chǎn)控制系統(tǒng)正是通過(guò)在各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)引入智能控制技術(shù)，力求以更智慧的方式、更低的成本、更高的效率達(dá)成安全生產(chǎn)與水質(zhì)達(dá)標(biāo)的雙重目標(biāo)，智慧污水廠處理系統(tǒng)核心組成部分通常包括智慧硝化系統(tǒng)、智慧反硝化系統(tǒng)以及智慧除磷系統(tǒng)。
1、 智慧硝化系統(tǒng)
硝化過(guò)程的本質(zhì)是硝化細(xì)菌在好氧環(huán)境下將污水中的氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮。智能硝化系統(tǒng)，常被稱(chēng)為精確曝氣系統(tǒng)，主要通過(guò)時(shí)間和空間兩個(gè)維度對(duì)溶解氧（DO）進(jìn)行精細(xì)化調(diào)控：在時(shí)間維度上，系統(tǒng)會(huì)依據(jù)進(jìn)水負(fù)荷的變化以及出水水質(zhì)指標(biāo)的實(shí)時(shí)反饋，動(dòng)態(tài)調(diào)整曝氣設(shè)備的運(yùn)行強(qiáng)度，確保不同工況下曝氣的精準(zhǔn)需求；在空間維度上，則對(duì)好氧池的不同區(qū)域?qū)嵤┓謪^(qū)DO控制，以滿足各個(gè)工藝階段對(duì)曝氣量的差異化要求。
具體實(shí)施時(shí)，好氧池的每個(gè)分區(qū)都會(huì)安裝DO儀、氨氮儀、空氣流量計(jì)以及線性調(diào)節(jié)閥等在線監(jiān)測(cè)與控制儀表。系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)進(jìn)水負(fù)荷（如進(jìn)水流量和氨氮濃度）、出水氨氮濃度以及當(dāng)前的曝氣量等關(guān)鍵指標(biāo)，進(jìn)而反饋調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行臺(tái)數(shù)與出風(fēng)量、線性閥門(mén)的開(kāi)啟程度等，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)好氧池內(nèi)DO值的精確控制。這樣做的目的，是在保證出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的前提下，最大限度地降低運(yùn)行成本。
目前，精確曝氣系統(tǒng)已在眾多污水廠得到成功應(yīng)用，并取得了顯著的處理效果和節(jié)能效益。例如，北京某污水廠在采用精確曝氣系統(tǒng)后，每年節(jié)約用電量高達(dá)380×10?千瓦時(shí)，相應(yīng)節(jié)省電費(fèi)304萬(wàn)元；馬頭崗污水廠則觀察到其生化池溶解氧控制的穩(wěn)定性有了明顯提升，在氨氮和COD穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的同時(shí)，總磷（TP）濃度下降了67.27%。
2、 智慧反硝化系統(tǒng)
反硝化是指反硝化細(xì)菌在缺氧條件下，將硝態(tài)氮還原成無(wú)害氮?dú)獾倪^(guò)程。智能反硝化系統(tǒng)采用基于進(jìn)水氮負(fù)荷和出水總氮濃度反饋的綜合控制策略，通過(guò)精細(xì)調(diào)控好氧池末端的曝氣量、混合液回流量以及外投碳源的量等參數(shù)，來(lái)優(yōu)化運(yùn)行條件、降低整體運(yùn)行成本。通常，智能硝化系統(tǒng)與智能反硝化系統(tǒng)會(huì)聯(lián)動(dòng)工作，共同營(yíng)造適宜的缺氧環(huán)境和控制硝酸鹽濃度。
然而，在實(shí)際運(yùn)行中，許多污水廠僅依賴調(diào)節(jié)碳源投加量來(lái)進(jìn)行反硝化控制。這種方法往往導(dǎo)致進(jìn)水中的碳源未能被充分利用，運(yùn)行成本居高不下，并且存在過(guò)量投加碳源致使出水BOD5、COD超標(biāo)的潛在風(fēng)險(xiǎn)?？紤]到生物脫氮是一個(gè)涉及氨化菌、亞硝化菌、硝化菌、反硝化菌等多種微生物協(xié)同作用的多級(jí)復(fù)雜反應(yīng)過(guò)程，不同微生物對(duì)環(huán)境條件的要求各不相同，且整個(gè)過(guò)程影響因素眾多，控制指標(biāo)復(fù)雜，這使得脫氮過(guò)程的智能感應(yīng)及反饋控制難以與微生物的實(shí)際活動(dòng)完全同步匹配，給智能控制帶來(lái)了不小的挑戰(zhàn)。
智能反硝化系統(tǒng)控制效果較理想的工藝是多段AO工藝。在這種工藝運(yùn)行模式下，前段的缺氧區(qū)能夠充分利用進(jìn)水帶來(lái)的碳源，而后段的缺氧區(qū)則可以通過(guò)精準(zhǔn)投加外加碳源來(lái)強(qiáng)化脫氮效果，實(shí)現(xiàn)碳源的精準(zhǔn)管理與控制，從而降低運(yùn)行成本。當(dāng)出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求極高時(shí)，通常會(huì)在深度處理階段增設(shè)反硝化濾池。
3、 智慧除磷系統(tǒng)
污水廠的除磷過(guò)程通常結(jié)合了生物除磷和化學(xué)除磷兩種方式。生物除磷主要依靠生物池內(nèi)聚磷菌在好氧條件下過(guò)量吸收磷、在厭氧條件下釋放磷的生理特性來(lái)實(shí)現(xiàn)；化學(xué)除磷則是通過(guò)投加絮凝劑和助凝劑，使磷形成絮體并從系統(tǒng)中分離，以達(dá)到強(qiáng)化除磷的目的。傳統(tǒng)的污水廠除磷控制大多依賴于出水總磷（TP）的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，據(jù)此調(diào)整化學(xué)除磷的加藥量。這種調(diào)控方式不僅存在明顯的滯后性，而且常常通過(guò)過(guò)量投加藥劑來(lái)確保出水TP達(dá)標(biāo)，這不僅增加了運(yùn)行成本，還可能抑制活性污泥系統(tǒng)的生物除磷功能，并且大量藥劑最終排入水體，可能對(duì)環(huán)境造成長(zhǎng)期的負(fù)面影響。
智能除磷系統(tǒng)則致力于將生物除磷與化學(xué)除磷進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制：首先，依據(jù)進(jìn)水負(fù)荷和二沉池出水水質(zhì)，反饋控制污泥回流量、污泥排放量等參數(shù)，優(yōu)化生物除磷效果；其次，再根據(jù)最終的總出水水質(zhì)，反饋控制化學(xué)除磷的加藥量，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)投加。
山東省某污水廠引入智能除磷系統(tǒng)后，通過(guò)一年多的運(yùn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，采用智能除磷系統(tǒng)的二期工程，其藥耗相比采用傳統(tǒng)控制方式的一期工程降低了約17%，每年節(jié)省藥劑成本約20萬(wàn)元；平均產(chǎn)泥率也從1.5噸干污泥/萬(wàn)噸污水降至1.05噸干污泥/萬(wàn)噸污水，每年節(jié)省污泥處置費(fèi)用約60萬(wàn)元。同時(shí)，智能系統(tǒng)采用閉環(huán)工作模式，在很大程度上替代了人工操作，有效降低了人力成本。
中交路橋科技基安云智慧污水廠管理平臺(tái)（SSP），實(shí)現(xiàn)對(duì)污水廠進(jìn)行集中監(jiān)控，真實(shí)反應(yīng)污水廠的建設(shè)施工、生產(chǎn)、運(yùn)維全過(guò)程狀況。通過(guò)智慧污水廠管控平臺(tái)對(duì)各個(gè)工藝環(huán)節(jié)設(shè)備設(shè)施進(jìn)行集中監(jiān)控，使得各級(jí)管理人員能夠及時(shí)、準(zhǔn)確、全面、直觀的了解和掌握生產(chǎn)狀況，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)污水廠生產(chǎn)運(yùn)維的統(tǒng)一指揮和智慧調(diào)度。同時(shí)基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，建立智慧污水廠數(shù)學(xué)模型，通過(guò)監(jiān)測(cè)進(jìn)水水質(zhì)、水量，智能調(diào)節(jié)加藥量、曝氣量、污泥回流量等，以降低污水廠的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本，科學(xué)指導(dǎo)污水廠的智慧運(yùn)營(yíng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)污水廠的節(jié)能降耗、出水水質(zhì)的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。
