传统污水处理创新分析

专据Souh North Bnde.2009年9月传统污水处理创新分析熊银辉(中国建筑技术集团有限公司,上海200437)[摘要]在LabVIEW平台上开发的活性污泥法污水处理虚拟设备,以反应动力学为基础构造基本模块,虚拟设备采用循环结构,迭代运行，能解决具有交互作用的多控制底物问题。虚拟设备的控制界面模拟传统的控制仪表,仿真运行,其工艺、环境和设备参数可直接选择,节约了试验研究的时间和经费,提高了设计的可靠性,也能在已建成的水处理设施上进行控制和预报。[关键词]污水处理活性污泥法1.活性污泥法在我国乃至全世界仍然是污水处理的主体工数,一切计算和试验则又必须重新开始。艺之一,近年来在其反应理论、净化功能、运行方式工艺系统方2.虚拟仪器的产生被认为是仪器、仪表工业划时代的里程面均取得了迅速进。碑，它在工业生产、科研和教学中的广泛应用节约了时间和资由于在工艺设计时需要进行方案的选择和优化，如果缺乏金,获得了可观的效率和效益。同类设计作参考.只要原水水质、控制目标运行方式有任何变用虚拟设备进行设计时,工艺参數、环境参数和设备参数可化,都必须作可行性试验,除工艺流程和试验装置的建设外,还以直接任意选择,不需进行计算即可获得运行结果。另-方面，有着大量的物理化学和生物指标的分析工作。活性污泥法处理以反应动力学和实验室试验为基础的虚拟设备，便于通过计算工艺需要考虑的工艺参数和环境参数多,分析的样本也多,每个机仿真,简化设计的放大环节。虚拟设备由程序框图和仪表面板子环节又相互影响，达到稳定的响应时间长，设计计算也很困两部分组成,不仅能从事可行性试验和水处理工艺设计,而且在难,需要进行大量的假设和反复试算。除了围绕改变工艺參数和已建成的水处理设施上能模拟传统的控制操作台和仪表盘,这环境参数所进行的试验以外，-旦需要改变工艺流程和设备参种“所见即所得”的方式利于现场操作人员进行控制和预报。如使用树脂砂浆材料进行填充,也可使用水泥砂浆或沥青等材料。经计算确定配筋数量。施工时,先将槽内碎片清除,必要时涂底层结合料,填充后待填3.7梁的单面加大截面法充料充分硬化,再用砂轮或抛光机将表面磨光。单面加大截面法分两种,即上面加高或下面加厚。梁的上面3.3注人法加高适用于梁的支座抗弯强度不足的加固，所加混凝土靠焊在当裂缝宽度较小且较深时，可采用将修补材料注人混凝土原梁上上部箍筋上的附加箍筋与原混凝土结构整体，上部荷载内部的修补方法，首先裂缝处安设注人用管,其他部位用表面处靠附加纵筋承受。梁的上部回厚,适用于梁跨中抗弯不足加固，理法封住,使用低粘度环氧树脂注人材料,用电动泵或手动泵注当梁截面强度与要求相差不大时，可将梁下加厚80~ 100mm,人修补,此法在裂缝宽>0.2mm时效果较好。配制新的纵筋与原钢筋焊接,做法同三面围套。当梁的截的下部如果梁的裂缝情况影响了梁的承载能力,就应更慎重研讨。增加100mm以上,按计算配置纵筋和箍筋。分析比较,采用经济高效的方法,达到加固目的,可采用的方法采用围套及单面加厚法加固时，纵筋与支座连接有下述方有:法:梁支承在柱上时,新加纵筋可通过连接钢板或直接与柱内受3.4钢箍加固法力筋焊接在一起;梁支承在主梁上时，应在主梁上回设斜托支此法适合于补强梁内特长箍筋及弯起筋不足，抗剪达不到座,斜托钢筋与主梁中主筋焊接。对于梁的端支座,可将梁内部要求的情况。具体方法是:用扁钢或圆钢制成垂直或斜形的钢分纵向钢筋按450或300角曲折成斜筋焊于主梁内原纵筋上，箍,两端留有螺纹,套人钢板后用螺母拧紧。也可采用由两个U或另加入浮筋,电焊连接新旧纵筋。形钢箍套上后焊接,然后打入金属楔楔紧。采用钢箍时需在梁上4.结束语刻槽以防滑。混凝土梁产生的裂缝的原因很多,分析也比较复杂,以上仅3.5粘贴加固法仅是对混凝土梁裂缝的原因进行了初步分析，在现场施工中要将钢板或型钢用改性环氧树脂粘结剂，粘结到构件混凝土根据不问的情况,不同的施工方法,有效的控制混凝土梁的裂缝裂缝部位表面，使钢板(或型钢)与混凝土连接成整体共同工作。的产生,以预防为主,避免混凝土梁裂缝影响结构使用。粘结前,钢材表面进行喷砂处理,混凝土表面刷净干燥,粘结层厚度为3mm。3.6梁的三面或四面加做围套法在梁的刚度、强度或剪力不足且相差较大的情况下,采用梁的三面或四面加大,做钢筋混凝土園套加固较为适宜。采用四面围套时壁厚应据实际情况而定，-般两侧:>50mm，上下>100mm为宜,纵向钢筋及箍筋通过计算确定。当梁受楼面限制时,可采用三面围套,此时两侧混凝土厚度宜> l00m.纵向钢筋可用中25与原梁纵筋焊接固定,施工时在梁两侧板上间隔中国煤化工500mm凿洞以浇筋混凝土，钢筋可用开口筋或穿板封闭箍,并MYHCNMHG作者简介:期银辉，中国建筑技术集团有限公司。197划慌South Norh Bndge2009年9月平和自动化程度。值的基础上,根据统讨特性获得。曝气反应池虚拟设备模块可以3.污水处理的虚拟程序根据选定的动力学模型结构和动力学常数进行水处理设施运行活性污泥法的运行和控制与多种因素有关。在虚拟设备程的计算机仿真该虚拟设备子模块既可以单独使用进行设计,也序中,充氧模块根据风量、风压、水温曝气器及污水中氧传输特可以在主程序连通运行时显示,并进行调整和观察。性和需用量等因素,求解出溶解氧质量浓度。虽然该虚拟设备的控制界面中只表现了一个控制底物,对底物的降解速率k是水温T(C)、污泥负荷Ns、幣解氧浓度于多个控制底物，也可以在同- -程序中实现。即便在多个控制底DO和其他抑制反应毒物因子θ的函数，写作k-f(T,Ns,DO,物之间具有交互作用,通过虚拟设备最外层的循环结构,经几次θ )。曝气反应模块按初始设定值和微生物反应动力学计算池中迭代后仍能很快达到稳定的真值， 这是手工计算根本无法实现的运行状态,求出污泥量及底物的变化。二沉池模块按污泥沉淀的。由于虚拟设备的控制界面的直观性,并能在程序运行过程中特性和水量配置解出回流污泥浓度，与回流比一起影响池中运任意调整参数和获得动态的结果，因而与其他类型的计算机程行状态。由于计算机的运行速度快,从任意设定初始值出发能很序相比具有明显的优点。只要有了微生物生长动力学和底物降快达到稳定的真值。程序的循环操作始终不断,直至人工干预为解动力学的模型结构和动力学常数，就可以构造其他类型的生止。程序在循环运行过程中,工艺、环境和设备参数在控制面板物反应器的虚拟设备模块来代替总程序中的曝气反应池模块，上可以随意改变,同时获得动态的输出结果,并在虚拟显示仪或例如应用三相气提升循环流化床处理废水时。虚拟设备的控制记录仪上显示和记录下来,或直接存为文件。在主程序中,主要界面模拟传统的控制操作台和仪表盘，在已建成的水处理设施是进行工艺流程的设计和组合,反映宏观的工艺参数。具体的单上采用“所见即所得”的方式,利于现场操作人员进行控制和预元构筑物,则是事先完成的子程序模块。报。由于LabVIEW具有数据采集和数字控制功能,不仅可以大4.曝气反应池虚拟程序大提高水处理设施的运行水平，也为今后实现水处理自动化运根据氧传输动力学理论,将标准状态下的供气量Gs(m3/h),行提供- -种有效的方式。折算为单位时间的供氧量S=0.3 Gs,并求出氧利用量RO=SEA,6.小结EA(%)为曝气器的氧转移效率。6.1在LabVIEW的编程平台上开发了活性污泥法污水处理污水中好氧生化反应的需氧量是:虚拟设备。充氧模块根据风量、风压、水温、曝气器及污水中氧传R=a' QSr+b' VXv(1)输特性和需用量等因素,求解出溶解氧浓度。底物的降解速率k式中a'一-底物降解需 氧量,kg/kgBOD是水温、污泥负荷、溶解氧浓度和其他抑制反应毒物因子的函b'一微生物呼吸需 氧量,kg(kgMLVSS?b)数。曝气反应模块按初始设定值和微生物反应动力学计算池中Q一处理水量运行状况,求出污泥量及底物的变化。二沉池模块按污泥沉淀特底物去除的质量浓度性和水量配置,解出回流污泥浓度,与回流比一-起影响池中运行V一-曝气池容积状态。虚拟设备采用循环结构,经迭代运算达到真值。xv一曝气池中活性污泥的质量浓度氧利用量 RO与6.2曝气池中微生物和底物量的变化遵循的是微生物生长需氧量R之间为:动力学和底物降解动力学。处理的对象不同,动力学模型的结构R0=RCs(20)/a [β .p .CSsb(T)-C].24(T-20) (2和动力学常数值也不同。虚拟设备的循环结构和迭代操作也能'充氧虚拟设备模块的计算机程序根据式(2)求解出曝气池解决多个具有交互作用控制底物的问题。中溶解氧的质量浓度C。6.3用虚拟设备可以简化可行性论证和工艺设计过程,不需式中a污水的氧转移修正系数进行计算并获得运行结果。这不仅可以节约大量的试验研究时污水的溶解氧饱和度修正系数间和经费,还能进行更广泛的选择,从而获得优化结果,提高了ρ一气压修正系数,设计的可靠性。p =实际气压(Pa)/1.013x 105(Pa)3)[参考文献]Csb为饱和溶解氧在曝气池中的平均质量浓度，按下式进[]张自杰,林荣忱,金儒霖,等,排水工程(第4版)[M]北京:中国建筑工行修正:业由版社,1999.Csb=[Cs(Pb/ 2.066x 105+(0t/42)] (4)式中Pb-曝气头出口绝对气压 ,Pb=P+9.8 H(H为曝气头安装水深,m)0t---气泡达到池面时 ,其中的氧分压，%0t=[2(1-EA)/ 79+21(1-EA)]100%(5)5.曝气反应池的界面控制曝气反应池虚拟设备模块的计算机程序分别对底物量和微生物量进行物料衡算,即曝气池中微生物和底物量的变化遵循微生物生长动力学和底物降解动力学。自1942年Monod导出动力学模型至今,这方面的研究始终十分活跃。处理的对象不同,动力学模型的结构和动力学常数值也不同。选择相应的动力学模型结构和适当的动力学常数是实验室的摇瓶、单元操作等中国煤化工基础实验要解决的问题，可以在现有水处理设施连续运行观察MHCNMHG作者简介:熊锻辉，中国建筑技术集团有限公司。198