污水处理厂药剂投加管理浅谈

污水处理厂药剂投加管理浅谈
摘要在污水处理厂的运营成本中，药剂成本占比较大，特别是对于生活污水处理厂的进水中含有一定比重的工业废水，需要投加乙酸钠作为外加碳源促进反硝化除氮。

本文以某污水处理厂为例，对其药剂投加现状进行分析，并提出优化方案，达到优化外药剂投加，提高经济效益及出水稳定的目的。

1、前言
在污水处理厂的运营成本中，药剂成本占比较大，特别是对于生活污水处理厂的进水中含有一定比重的工业废水，需要投加乙酸钠作为外加碳源促进反硝化除氮。

如何在保证水质达标的情况下，尽可能的减少乙酸钠的投加量是降低污水处理厂运营成本的一个有效措施。

由于污水处理中药剂的作用效果受多种因素影响，且生化作用效果存在滞后性和复杂性，药剂的投加很难做到精确性，因此药剂的投加方法主要依据运行经验。

对于药剂投加方法的执行主要为中控运行人员，有资料显示，将投加经验准则标准化相对于人工操作可以减少5%的药剂量。

此外，对于不同批次的乙酸钠有效成分含量有一定区别，因此按照单一的加药方法可能存在一定的误差，加药方法的量需要结合乙酸钠有效成分含量进行调整。

对于不同水质情况的最优投加方法是变化的，因此总结不同的水质情况下的最优投加方法从而提高污水处理厂的技术积累，进一步节约药剂成本。

2、实例现状分析
本文以某污水处理厂为例，对其药剂投加现状进行分析，并提出优化方案。

该污水处理厂液体乙酸钠加在氧化沟的缺氧区，为反硝化提供碳源，有效的降低TN浓度。

其乙酸钠的投加主要结合在线监测的出水TN的浓度数据来分析，分析值为出水TN浓度的瞬时值和变化趋势，当TN浓度在10mg/L左右，乙酸钠的计量投放频率设定在10%，再看出水TN浓度的上升趋势，上升趋势比较大（如
1mg/L每两小时以上）那么乙酸钠的计量投放频率控制在20%。

TN为12.0mg/L及以上，乙酸钠频率控制到30%，如果TN浓度在10mg/L以下时，可以适当的减小乙酸钠的投加量。

以上情况还需要参考进水的TN浓度，如果进水TN浓度较高，则还需要加大乙酸钠的量。

当TN进水是50mg/L左右，则综合总体情况调整药剂投加频率。

其现有总体投放规律如下：
1、药剂量的增减看水质指标的变化趋势，如果变得大则调的大，变得小则调的小。

2、对于水质指标有异常，要提前预警，早做准备，一旦有上升的趋势，就提前加大药剂量，对于有明显的下降趋势，就提前减小药剂量。

3、参数分析需全面，看整体的参数指标再进行后续的操作，比如进水水质指标，氧化沟的参数指标的变化，当前的污泥浓度及活性等。

4、数据的真伪需要辨别，如COD的检测，可能存在异常杂质，导致指标异常的增大或者减小，这时候需要多等几个监测值来综合分辨。

3、乙酸钠投加量与TN浓度的关系分析
分析乙酸钠的投加量和进出水的TN浓度如下所示，相关系数代表两个变量的相关程度，进水TN与出水TN的相关系数为0.55，用线性关系拟合得到液体酸钠的消耗量y（kg/万吨水）与进水TN浓度x（mg/L）的关系为
y=149.36x+1116.9。

图1乙酸钠的投加量和进水的TN浓度的关系
分析乙酸钠的投加量和出水的TN浓度如下所示，进水TN与出水TN的相关
系数为0.37，乙酸钠的消耗量与进水TN浓度减出水TN浓度的相关系数为0.54。

因此可以得出，乙酸钠的消耗量与进水的TN浓度以及进水TN浓度减去出水TN浓度的相关性更强，而与出水的TN浓度相关性较弱，其相关性都可以用线性
的方式进行拟合，由于有其他的因素影响，以及乙酸钠投加的效果的滞后性，实
际数据与线性关系有一定的误差。

对于误差的情况主要有两种，第一种是进水TN浓度低而乙酸钠投加量大的
情况主要是由于进水工业废水占比较大，存在以下情况：一是COD中可生化性的
部分较小，虽然进水TN很低，但还是投加了一定量的乙酸钠作为碳源以满足脱
氮要求。

二是工业废水偷排导致水样冲击时，水质冲击量较大，导致需要大量投
加乙酸钠以确保水质指标日均值达标。

三是对于部分批次的药剂浓度低于标准值，因此投加药量较大。

第二种是进水TN浓度较高而乙酸钠投加量小的情况主要是
进水COD中可生化部分较大，因此自身碳源较充足，对乙酸钠的需求少。

3、药剂投加方案优化
首先要优化加药的规则，加药量与进水水质指标成一定的相关性，而将出水
指标作为判断标准。

这里采用模糊控制法[1]，根据经验制定标准值和调节规则。

以下为标准值和调节规则的制定过程：
（1）分析工艺流程与作用原理
首先是分析工艺流程，确定分析的药剂的投加位置、功能与作用原理，与各
个设定参数以及监测数据的关系。

投加乙酸钠的功能主要是作为碳源投加于氧化
沟的缺氧区，用于细菌将亚硝态氮反硝化为氮气从而实现生物除氮。

乙酸钠的投
放量与进水流量、进水TN浓度、进水的COD(有机可生化部分)、生化池微生物量、泥龄、缺氧区水力停留时间、监测的MLSS、缺氧区DO浓度等也有关。

（2）设置控制目标值以及规则
药剂的投加量需要设置主要监测值，再结合其他的监测指标进行药剂投加量
的调节指导，根据经验，除将出水TN作为主要监测指标进行设置外，还需要结
合其他如进水COD以及进水TN来考虑，这里只考虑来水水质稳定的一般情况，对出水TN进行分析，设置出水TN为10mg/L作为目标值，监测时间间隔为2h，当出水TN为10mg/L时，此时的乙酸钠计量泵的频率为10%，当出水TN在2h内增加至10.5mg/L时，此时计量泵的频率为15%；在2h内增加至11mg/L时，此时计量泵的频率为20%；在2h内增加至11.5mg/L时，此时计量泵的频率为25%；在2h内增加至12mg/L及以上时，此时计量泵的频率调至30%，当TN浓度持续上升时，则需采取紧急措施，考虑调节进水量，污泥浓度，外回流，DO等。

（3）根据监测值反馈调节
调节后，再根据监测数据的反馈值，进行进一步调节，如果水质指标显著降低时，则降低投加量。

当TN减小至11mg/L并且持续在下降时，则计量泵浓度调节至10%，当降低至10以下时，则可以关闭乙酸钠计量泵。

当乙酸钠出现超标情况时，还要综合考虑日均值的大小，如果存在部分情况超标，则需要持续加大药剂投加量以降低日均值。

乙酸钠的投加与监测流程图如下所示：
图2 乙酸钠投加于监测流程图
4、结论与总结
对乙酸钠的作用原理以及现有投加方法进行总结。

对药剂的投加量与各个水质指标的关系进行分析得到药剂消耗与水质指标的关系，再结合模糊控制理论，初步确定了乙酸钠的投加规则，并且得到以下结论和成果：
1、污水处理厂的主要消耗药剂为乙酸钠，作为生化池的碳源进行反硝化除氮，该过程的影响因素较多，因此药剂的投加存在很强的经验性。

2、通过数据分析可知，乙酸钠的消耗量主要与进水TN的浓度有关，由于经
过了生化池的处理，因此出水TN的浓度比较稳定。

对于乙酸钠的调节主要依据
出水TN浓度来确定药剂投加量。

3、针对乙酸钠的作用特性，初步确定了药剂的投加规则与标准值作为指导
依据，并且细化统计加药量与水质指标的关系，从而优化药剂的投加方法与策略。

参考文献
[1]王明锋,何康,吴晓倩.模糊控制在污水处理厂化学除磷加药控制系统中的
应用[J].净水技术,2018,37(S2):63-66.。