一种应用污水厂工艺指标安全边界值防范污泥膨胀的方法技术

一种应用污水厂工艺指标安全边界值防范污泥膨胀的方法，本发明专利技术涉及应用城市污水处理过程中污水厂工艺指标对污泥膨胀发生的预警作用，防范污水处理工艺的系统风险。本发明专利技术应用污水厂工艺指标安全边界值，提供一种可以防范污泥膨胀的方法，评估结果准确性较高，在一定程度上解决现阶段防范污水处理工艺系统面临污泥膨胀的局限性。

A Method of Preventing Sludge Bulking by Applying Safety Boundary Value of Process Indicators in Sewage Treatment Plant

【技术实现步骤摘要】
一种应用污水厂工艺指标安全边界值防范污泥膨胀的方法
本专利技术涉及应用城市污水处理过程中污水厂工艺指标对污泥膨胀发生的预警作用，防范污水处理工艺的系统风险。
技术介绍
目前基本上各种类型的活性污泥工艺都会发生污泥膨胀，且污泥膨胀具有发生率高、发生普遍、一旦发生难以控制、恢复耗时长等特点。污水厂工艺指标是评判污泥性能的重要指标。其中化学需氧量(COD)和溶解氧(DO)在活性污泥法的运行中是重要的控制参数，低溶解氧浓度一直被认为是引起丝状菌污泥膨胀的主要因素之一，当COD的浓度高时，相应的DO浓度低。安全边界值(MarginofSafety，MOS)是通过分析污染物与污水处理系统水质指标之间关系的不确定性进行估算确定，也可以通过分析设定，从负荷容量中保留适当比例。可根据MOS，并利用每日最大负荷量来计算污染物的总量，用于河流和湖库内水质的监测、点源及非点源污染的控制管理。但目前没有MOS与污水处理过程中污水厂工艺指标相关性的研究与应用。引入MOS在用于降低和防范污水处理工艺中不确定性事件的发生具有重要意义和实际需求，本专利技术进行MOS与污水厂工艺指标之间相关性分析，提出一种应用污水厂工艺指标安全边界值防范污泥膨胀发生的方法。
技术实现思路
为弥补现有技术的不足，本专利技术通过找出污水厂工艺指标的安全边界值实现对污水处理系统的风险防控作用。安全边界值MOS可以定义为污水厂工艺指标设计的最大极限值LNmax和临界值LNcritical之间的差。将故障事件定义为污水厂工艺指标超过系统设计限制(LNmax)的事件。这里的工艺指标并不包含所有的污泥生化指标，主要包括BOD、COD、DO、TOC等，因为它们之间存在明显的线性相关关系。MOS＝LNmax-LNcritical(1)如果变量W定义为污水厂工艺指标N与所确定的极限标准S(S为污水厂根据国家或地区标准设置的指标N排放的最大浓度)的比率，那么成功事件(系统符合标准)和故障事件(系统不符合标准)可以分别可以表示为W＜1和W＞1。污泥膨胀风险是故障事件W＞1，定义为其中p(w)是W的概率密度函数，W可以假定为正态分布。临界值LNcritical可以认为是最大极限值LNmax与安全边界值MOS的差，因此当污水厂工艺指标呈正态分布时，可通过式(4)来进行计算：MOS＝LNmax-(LNmax-ZriskS*)＝ZriskS*(4)式中：S*：污水厂工艺指标的标准偏差，其中xi为测定第i次工艺指标的值，为i次测定的平均值，i为测定次数，n为测定次数最大值；Zrisk：任何指定的可接受风险水平的标准正态分位数，可查表得。本专利技术将应用污水厂工艺指标安全边界值，提供一种可以防范污泥膨胀的方法，评估结果准确性较高，在一定程度上防范污水处理工艺系统面临的污泥膨胀带来的局限性。附图说明图1本专利技术实施例1中10次取样测得出水COD的正态分布曲线。具体实施方式下面通过具体实施例详述本专利技术，但不限制本专利技术的保护范围。如无特殊说明，本专利技术中涉及的实验方法和试剂均可市售获得。本专利技术涉及的标准正态分位数表可通过以下查询网址：https://wenku.baidu.com/view/6a05ffeef61fb7360b4c65db.html获得。根据各方面的研究反应，DO对于污泥膨胀影响的临界值并不确定。由于COD基本上可以表示水中所有的有机物，且COD和DO的趋势较为同步，具有一定的代表性，因此本专利技术以COD为例。S1.根据污水厂系统设计，确定工艺指标最大极限值LNmax与极限标准S本实施例活性污泥采自A2/O工艺下某污水处理系统的曝气池，系统设计出水COD为50mg/L，即认为50mg/L是该厂正常出水COD的最大值LNmax。针对整个城市污水处理工艺来讲，根据大多数文献中给出的COD去除较好的情况，去除率至少都在60％以上，故当COD去除率低于60％时，污水处理系统对于有机物的去除效果不明显。该厂COD的去除率在62.3％～97.0％，污水处理效果比较稳定。10次取样测得的出水COD均值为33.6mg/L，标准偏差：表1某污水处理厂10次取样测得的COD与对应W值COD进/mg/L336168208172106568432200260808COD*/mg/L201.6100.8124.8103.263.6340.8259.2120156484.8W*4.0322.0162.4962.0641.2726.8165.1842.43.129.696COD出/mg/L4848328404832243224W0.960.960.640.160.800.960.640.480.640.48去除率/％85.771.484.695.462.391.692.688.087.797.0根据式(2)可知，表1中其中，COD*是去除率为60％的化学需氧量值；W*是对应COD*去除率为60％的W值；公式中的S＝50mg/L是上文所述该厂设置的COD最大排放浓度。S2.计算W的概率密度函数因为W＞1为故障事件，将10次取样中大于去除率为60％的最大W值作为上限，故W的区间设为(1,10)。S3.根据MOS＝ZriskS*计算MOS值由此查标准正态分位数表(如下表加粗框内数字所示)得Zrisk＝1.82501，......所以MOS＝ZriskS*＝1.82501×12.955＝23.64。S4.获得工艺指标安全边界范围根据公式(1)可以得到COD临界值LNcritical＝LNmax-MOS＝50-23.64＝26.36mg/L。由此推出COD安全边界范围为26.36～50mg/L，即图1中两条虚线间的区域；箭头所指的由虚线、横坐标轴和正态分布曲线围成的区域为风险区。根据上面对污水处理厂污水处理工艺指标的计算可知，若COD值低于26.36mg/L时，提示污水处理系统稳定、处理效果满足要求；若COD值分布在MOS区域26.36～50mg/L，提示需要密切关注，分析工艺条件状况，严防不确定性的风险发生；若COD值高于50mg/L时，提示风险的存在，污泥膨胀一触即发。为验证本专利技术方法的可行性，进一步测量来自不同污水处理厂的不同处理工艺下工艺指标，结果如表2所示，可知非膨胀期COD实测值均小于安全边界值，而膨胀期COD实测值在安全边界值的范围内，该结果与本专利技术描述方法的计算结果吻合。因此，应用污水厂工艺指标安全边界值防范污泥膨胀具有可行性和准确预见性。表2.不同处理工艺膨胀期与非膨胀期的COD以上所述，仅为本专利技术创造较佳的具体实施方式，但本专利技术创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术创造披露的技术范围内，根据本专利技术创造的技术方案及其专利技术构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本专利技术创造的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用污水厂工艺指标安全边界值防范污泥膨胀的方法，其特征在于，S1.根据污水厂系统设计，确定工艺指标最大极限值LNmax与极限标准S变量W定义为污水厂工艺指标N与所确定的极限标准S的比率，那么成功事件和故障事件可以分别可以表示为W＜1和W＞1；

【技术特征摘要】
1.一种应用污水厂工艺指标安全边界值防范污泥膨胀的方法，其特征在于，S1.根据污水厂系统设计，确定工艺指标最大极限值LNmax与极限标准S变量W定义为污水厂工艺指标N与所确定的极限标准S的比率，那么成功事件和故障事件可以分别可以表示为W＜1和W＞1；S2.由于污泥膨胀风险是故障事件W＞1，定义为：其中p(w)是W的概率密度函数，S3.污水厂工艺指标的安全边界值为污水厂工艺指标的最大极限值LNmax和临界值LNcritical之间的差MOS＝LNmax-LNcritical(3)当W呈正态分布时，得到下式：MOS＝LNmax-(LNmax-Zri...

【专利技术属性】
技术研发人员：董玉瑛，朱松梅，徐燕，沙志新，邹学军，
申请(专利权)人：大连民族大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21