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城镇污水处理技术

施汉昌

环境模拟与污染控制国家重点实验室

清华大学 环境学院

2016. 11

内 容

• 城镇污水处理技术成果简介

•污水处理工艺全流程智能控制系统

城镇污水处理技术

城镇污水控制技术

再生水处理技术

城镇污水处理技术 （36项）

污水处理一级A提标改造技术

A2O工艺优化与强化脱氮技术

城镇污水处理厌氧缺氧硝化曝气生物滤池

寒冷地区城市污水底部曝气氧化沟处理技术

城市污水厂A2O工艺功能提升“精细化”调控技术

通用型污水处理工艺全流程智能控制系统

……

小城镇污水处理技术

小城镇低温污水水解-好氧强化处理集成技术

山地小城镇污水自然曝气渠道式下水道处理技术

村镇低碳氮比污水高效低耗分散就地净化组合技术

……

城镇污水处理技术 （36项）

垃圾渗滤液处理技术

生活垃圾转运站渗滤液快速处理技术

库区生活污水与垃圾渗滤液协同处理技术

餐厨垃圾定向发酵制备碳源技术

……

其它污水处理技术

利用地形势能的小型污水处理曝气设备成套化技术

高生物相容性移动载体生产和废水处理中的应用技术

城市污水厂低成本碳源制备强化脱氮技术

污水再生处理雾化曝气臭氧氧化技术

城镇污水管网技术（9项）

截流式合流制排水系统溢流污染控制集成技术

分流制排水系统雨水管网混接识别与改造技术

合流管网的源-流-汇综合降污集成技术

老城区滨河带适宜性真空截污技术

雨水径流时空分质收集处理技术

山地城市面源污染控制技术

城市径流污染削减技术

低影响开发雨水综合利用示范区创建技术

强化初期雨水处理的库区污水厂优化运行调控技术

膜与再生水处理技术（5项）

MBR强化脱氮除磷技术

超低压反渗透膜材料及元件研发和产业化

基于地表Ⅳ类水标准的再生水集成工艺技术

工业园区生化尾水深度处理与回用技术

不同途径回用的城市污水再生处理关键技术

回用水补水条件下的水体水质保障关键技术

内 容

• 城镇污水处理技术成果简介

•污水处理工艺全流程智能控制系统

城镇污水处理技术

城镇污水控制技术

再生水处理技术

自2002 年以来，我国城镇污水处理厂的数量以年均30%的速度增长，目前数量达到2002年的13倍，处理能力达到2002年的4倍以上，城市污水处理能力由2002年的30%左右提高到约90%。

我国城市污水处理的现状

2002

需要高水平的运行与控制技术

污水处理目标多元化与标准的提升

地表水回用脱氮

除磷COD去除

低碳运行节能

降耗

二级

回用水一级A

一级B

准地表水四类

污水处理工艺全流程控制系统

“通用型污水处理工艺全流程智能控制系统”是适用于我

国城市污水处理厂实现稳定达标和节能降耗的新型控制系

统。建立了泵房、生化、加药和消毒等工艺单元的“前馈

补偿-串级反馈”控制策略。

研制了包括进水泵房、生化池、鼓风机、深度处理的通用

型控制柜和软件，构建了适用于AAO和氧化沟等工艺和

不同设备水平的全流程控制系统，可在不同规模和工艺的

污水处理厂快速部署和实施，支持工艺稳定运行和节能降

耗。

污水处理工艺全流程控制系统

污水处理的集中监控系统

污水处理工艺全流程控制系统

污水处理厂的运行控制系统

鼓风曝气＋进水提升＋污泥回流＝78％

污泥脱水＝11％

处理系统安全监控

进出水水质水量监测

提升泵的编组控制

曝气量的优化控制

脱氮除磷加药的控制

深度处理系统的控制

污泥处理系统的控制

污水处理工艺全流程控制系统污水处理厂的运行控制模式

前馈控制（较复杂）：

几种监测仪器＋模型

反馈控制（交简单）：

较少仪器

依据负荷变化以前馈调整设定值

以反馈保持受控变量的控制精度

0

10

20

30

40

9-10 9-11 9-12 9-13 9-14 9-15 9-16 9-17

Time

Ae

ratio

n o

f O

7,8

,9,

m3/h

0

10

20

30

40Reference line

Experiment line

总气量减少10-25％

14

优化运行条件的判定

j j

j

j

i i

ii

dsn

OE

std

EBEV ))(())((

达标权重 排放标准 能耗权重 设计运行条件

出水水质 运行参数

EV 值最小的参数组

作为最佳运行条件

优化运行条件的确定

离散化前馈控制策略

离散化进水负荷

离散化控制条件

离散化前馈控制策略

污水处理工艺全流程控制系统

污水处理工艺全流程控制系统

污水处理厂的运行控制系统

初沉池 生化池 二沉池

进水水质监测

厌氧缺氧区ORP

好氧区DO、MLSS

出水水质检测

化学除磷监测

深度处理

其它监测

曝气池供气量

外回流量

污泥排放量

内回流量

控制环节

加药量

污水处理工艺全流程控制系统

污水处理厂的仪器配置

鼓风机房控制柜

干管压力计

在线COD、氨氮仪表

干管电动球阀10个

干管流量计10个

溶解氧仪共6个 支管电动

球阀2个

基于进水负荷前馈与DO反馈的控制系统

污水处理工艺全流程控制系统

在线磷酸仪

预处理装置

化学除磷加药点

在线数据传至中控室

比定量投加可节省药剂10-20%调频加药泵

药剂投加控制

污水处理工艺全流程控制系统

与定量投加相比动态

控制可节省加药量

18.9%，并能将出水

OP稳定控制在

0.2mg/L以下。

AAO化学除磷效果比较定量投加 动态控制

污水处理工艺全流程控制系统

曝气池磷浓度（mg/L）

除磷药剂类别

药剂投加量β（等效Al离子浓度mg/L）

磷达标所需费用(元/t)

动态控制可节约成本<0.8 mg/L <0.5 mg/L <0.8 mg/L <0.5 mg/L

2.0

聚合铝铁（液）

6（10.5） 7(12.2) 0.089 0.103 20%

1.5 4（5.2） 6（7.8） 0.044 0.067 15%

1.0 2（1.7） 5（4.4） 0.015 0.037 10%

0.8 0 3（2.1） - 0.018 5%

污水处理工艺全流程控制系统

自动控制系统的界面

污水处理工艺全流程控制系统

“通用型污水处理工艺全流程智能控制系统”是适用于我

国城市污水处理厂实现稳定达标和节能降耗的新型控制系

统。

该系统全面实施后可节电5-10%，节约药剂10-20%。

技术完成示范应用，处于产业化推广阶段，已申请6项专

利，授权2项；

近5年已经在10座污水处理厂建立示范，另有3座污水处理

厂正在实施，并为多座污水处理厂提供改造方案。

水专项课题成果产业化推广已与北控、国祯、中信等水务

企业开展合作。

污水处理工艺全流程控制系统

完成单位：清华大学

联系人：施汉昌、邱勇

地址：北京市海淀区清华大学环境学院424室

邮编：100084

电话：010-62770395，010-62796953

邮箱：hanchang@tsinghua.edu.cn，

qiuyong@tsinghua.edu.cn

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