CFSBR好氧相/缺氧相即時控制系統改良之研究

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鄭俊忠(Chen-Chun Chung) 查詢紙本館藏

畢業系所

環境工程研究所

論文名稱

CFSBR好氧相/缺氧相即時控制系統改良之研究
(Improvement of an Automation System in Aerobic and Anoxic Phases in CFSBRs)

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摘要(中)

適應性控制–連續流循序批分式活性污泥系統（Adaptive Control–Continuous Flow Sequencing Batch Reactor, AC–CFSBR）在自動監測控制系統的發展上，結合電腦資訊化及程序控制自動化等技術，已有不錯的控制成效。然而以往對好氧相的即時控制(Real–time control)採用ORP與pH折點，做為好氧相的轉相依據，長期的操作結果顯示，曝氣量的改變易使折點偵測不易，使好氧相的終點判斷不明顯，此外，過去好氧相最大及最小操作時間的設定，主要為操作人員的經驗，雖然好氧時間較短可縮短好氧操作時間，但卻使好氧性的微生物生長時間不足，造成污泥沈降性不佳，最後導致系統失敗。是故本研究主要建立線上量測溶氧轉換率(a值)的方法，利用溶氧關係平衡式獲得攝氧率之監測，並做為好氧相終點判斷之依據。研究結果顯示，利用好氧初期溶氧上升階段，所得到的最大溶氧轉換率做為曝氣控制及攝氧率監測，具有不錯的成效。此外，本研究利用不同型態的自變數建立模擬溶氧轉換率之迴歸式，用來預估實際a值有相同高的準確度。另一方面，研究發現好氧相幾近完成時，攝氧率有折點發生且溶氧濃度升高，可做為好氧相終點的判定依據。最後，本研究發展一線上即時量測COD的技術，結果顯示實際值與即時監測值的誤差大約為± 5 mg/l，此能提供未來控制策略之參考。

摘要(英)

AC–CFSBR (adaptive control–continuous flow sequencing batch reactor) has been well established with data monitoring and processing as well as process automation. After long-term operation, it is found that the ORP and the pH are not proper real-time-endpoint-control parameters for the aerobic phase. Short aeration time would save operation time but lead to poor settling of the sludge, while long aeration time would lower the substrate loading and enhance the growths of filamentous bacteria. In this study, a real-time monitoring method of oxygen utilization rate (OUR) was developed based on mass balance and transfer rate of oxygen, which are both obtained by on-line monitored DO data. The oxygen transfer rate was then used to control the amount of aeration so the required DO can be maintained. Another objective is to find a better parameter to monitor the endpoint of the aerobic phase. The result showed that using the maximum oxygen transfer rate (a value) in the beginning of the aerobic phase to calculate OUR and to control the aeration can increase the stability of the system. STATISTICA was used to obtain the empirical oxygen transfer rate equation, which was found very accurate when predicting a value for the later runs. In addition, it was found the OUR dropped when the DO increased quickly to the required DO, which is because the oxidation of substrate was almost complete; therefore, this point can be considered the endpoint of the aeration phase and the OUR is a better parameter for aerobic-phase-endpoint monitoring.

關鍵字(中)

★ 適應性控制–連續流循序批分式活性污泥系統
★ 即時控制
★ 溶氧轉換率
★ 攝氧率

關鍵字(英)

★ real–time monitoring and control
★ Adaptive–Control Continuous Flow Sequencing Bat
★ OUR
★ oxygen transfer rate

論文目次

文目錄
表目錄
圖目錄
第一章前言 1
1.1 研究緣起 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究內容及流程 3
第二章文獻回顧 4
2.1 AC–CFSBR系統發展之沿革 4
2.1.1單槽回分式活性污泥法 4
2.1.2間歇循環延長曝氣系統6
2.1.3適應性控制–連續流循序批分式活性污泥系統介紹 9
2.2 AC–CFSBR好氧相反應機制及其影響因子 11
2.1.1好氧相硝化作用之影響因子 11
2.1.2好氧相攝磷作用之影響因子 15
2.1.3 AC–CFSBR系統好氧相生物同時除磷去氮控制方法 18
2.3 AC–CFSBR系統自動監測控制系統之研究 20
2.4傳統活性污泥程序好氧相溶氧控制與攝氧率量測方法 24
2.4.1溶氧設定點控制 24
2.4.2微生物活性之鑑定 25
2.4.2.1微生物比基質利用速率 25
2.4.2.2微生物比生成物生成速率 26
2.4.2.3微生物比攝氧速率 26
2.4.2.4腺嘌呤核甘三磷酸 27
2.4.3攝氧率的量測 28
2.4.3.1呼吸儀的量測原理與發展 31
2.4.3.2呼吸儀的量測方法 39
2.5 光學光譜分析法原理 41
2.5.1吸收光譜分析法 41
2.5.2吸收量測原理 43
2.5.3 Beer’s Law 44
2.5.4多成份定量分析 45
2.5.5 COD與光譜間之關係 46
第三章研究方法與設備 48
3.1研究設備及材料 48
3.1.1適應性控制–連續流循序批分式活性污泥系統 48
3.1.2實驗之分析設備與材料 59
3.1.3動態進流基質去除效率算法 66
3.1.4比基質去除率計算方法 68
3.2理論依據與假說 69
3.2.1線上即時量測溶氧轉換率方法建立之假說 69
3.2.2 AC–CFSBR好氧相需氧量之假說 72
3.3實驗設計 73
3.3.1系統界定、限制條件及控制策略 74
3.3.2線上即時量測溶氧轉換率方法之建立 77
3.3.3線上即時監測攝氧率方法之建立 84
3.3.4好氧相溶氧濃度控制方法之建立 86
3.3.5溶氧轉換率預測迴歸式之建立 89
3.3.6線上即時監測化學需氧量方法之建立 90
第四章結果與討論 94
4.1系統溶氧轉換率方法之建立 94
4.1.1系統溶氧轉換率之驗証 94
4.1.2好氧啟動時機之判斷 98
4.1.3系統溶氧轉換率迴歸式之建立 100
4.2系統攝氧率之建立及其應用 108
4.2.1攝氧率正確性驗証 108
4.2.2動態曝氣控制之成效 114
4.2.3好氧相反應終點判斷方法之擬定 116
4.2.4馴養時期比攝氧率變化 122
4.3好氧相溶氧濃度控制之研究 125
4.4缺氧相即時控制策略與溶氧異常之探討 132
4.4.1缺氧相即時控制之探討與修正 132
4.4.2缺氧相溶氧濃度異常現象探討 143
4.5再曝氣相曝氣控制之擬定 148
4.6線上即時監測化學需量氧初步探討 151
4.6.1校正與標準溶液測試 151
4.6.2穩態批次測試 153
4.6.3動態連續監測化學需氧量及其系統展現 159
第五章結論與建議 162
5.1結論 162
5.2建議 164
參考文獻 166
附錄一 Run 302 ~ Run 318溶氧轉換率計算結果 172
附錄二 a值與各變數不同型式正規化後之相關係數 175
附錄三預測組攝氧率及溶氧濃度趨勢圖 (Run 68.71.77.84.115.126) 179
附錄四符號表 180
附錄五 AC–CFSBR系統配線圖 185

參考文獻

[1]許添財，連續流回分式活性污泥系統好氧相曝氣控制策略之研究—線上即時量測溶氧轉
換率與需氧量方法之建立，國立中央大學環境工程研究所碩士論文，2002。
[2]阮春騰、歐陽嶠暉，改良式單槽連續進流間歇曝氣系統處理特性之初步研究，第十七屆
廢水處理技術研討會論文集，1992。
[3]Biological Treatment and The ABJ Process，
http://www.abjwastewater.com/abj/process.asp.
[4]卓伯全，連續流循序批式活性污泥系統好氧相時曝氣控制策略之發展—低溶氧生物脫氮
除磷程序控制技術之研究，國立中央大學環境工程研究所博士論文，2003。
[5]U. S. Environmental Protection Agency, ISBN: 1-56676-135-2. Nitrogen
Control. TECHNOMIC Publishing Company, Inc.
[6]Water Environment Federation, ISBN: 1-57278-123-8 Biological and Chemical
Systems for Nutrient Removal, (1998).
[7]Metcalf and Eddy. Wastewater Engineering-Treatment, Disposal, Reuse. 3rd
edition, McGraw-Hill International Editions, (1991).
[8]Schon, G., Geywitz, S. and Mertens, F. Influence of Dissolved Oxygen and
Oxidation Reduction Potential on Phosphate Release and Uptake by Activated
Sludge from Sewage Plants with Enhance Biological Phosphorus Removal, Water
Research, Vol.27, No. 3, pp.349-354, (1993).
[9]Maiais, D. and Jenkins, D. The Effect of MCRT and Temperature on Enhanced
Biological Phosphorus Removal, Water Science and Technology, Vol.26, No. 5-
6, pp.955-965, (1992).
[10]Koch, F. A. and Oldham, W. K. Oxidation-Reduction Potential — A Tool for
Monitoring Control and Optimization of Biological Nutrient Removal System,
Water Science and Technology, Vol.17, Peris, pp.259-281, (1985).
[11]Tracy, K. D. and Flammino, A. Kinetics of Biological Phosphorus Removal.
58th Annu. Conf. Water Pollut. Control Fed., Kansas City, Mo, (1985).
[12]Fukase, T. Studies on the Mechanism of Biological Phosphorus Removal.
Jpn. J. Water Pollution Research, Vol.5, pp.309, (1982).
[13]林瑩峰、荊樹人、許菁珊、凌瓔玫、蔡永能，階梯入料對間歇曝氣回分是活性污泥系
統脫氮除磷之影響，第二十二屆廢水處理技術研討會論文集，第432-439頁，1997。
[14]Comeau, Y. In Advances in Water Pollution Control: Biological Phosphate
Removal from Wastewaters. R. Ramadori (Ed.), Pergamon Press, Oxford, Eng,
(1987).
[15]Kuba, T., Achtmeisterm, A., van Loosderecht, M. C. M. and Heijene, J. J.
Effect of Nitrate on Phosphorus Release in Biological Phosphorus Removal
System, Water Science and Technology, Vol.30, No.6, pp.263-269, (1994).
[16]曾四恭、林百文，有機碳源量與種類對去磷機制之研究，第二十二屆廢水處理技術研
討會論文集，第423-431頁，1997。
[17]陳萬原，單槽連續進流回分是活性污泥系統自動監控策略之研究—以ORP、pH為監控參
數，國立中央大學環境工程研究所碩士論文，1996。
[18]曾四恭、林百文，生物去磷系統中不同硝酸鹽濃度廢水對釋磷特性探討，第二十屆廢
水處理技術研討會論文集，第417-423頁，1997。
[19]謝汶興、廖述良、呂學智、余瑞芳，單槽連續流回分式活性污泥系統操作特性之初
探，第十九屆廢水處理技術研討會論文集，1994。
[20]呂學智、廖述良、余瑞芳、陳萬原，單槽連續流回分式活性污泥系統自動化監控之初
步研究—以ORP、pH、DO為監控參數之探討，第二十屆廢水處理技術研討會論文集，
1995。
[21]陳萬原、廖述良、余瑞芳，單槽連續流SBR廢水處理系統即時自動控制之研究，第二十
一屆廢水處理技術研討會論文集， 1996。
[22]楊素禎、廖述良、余瑞芳、卓伯全、黃馪珽，單槽連續流回分式活性污泥系統處理動
態進流污水自動控制之研究，第二十四屆廢水處理技術研討會論文集，1999。
[23]黃馪珽，單槽連續進流回分式活性污泥系統微生物菌相變化之研究，國立中央大學環
工程研究所碩士論文，2001。
[24]邱柏仁、廖述良、卓伯全、許添財，單槽連續流回分式活性污泥系統溶氧控制之研
究，第二十六屆廢水處理技術研討會論文集， 2001。
[25]許添財、廖述良、卓伯全、林孟君、王祥洲，連續流循序批分式活性污泥好氧相曝氣
控制策略之研究 — 線上即時量測溶氧轉換率與需氧量方法之建立，第二十七屆廢水
處理技術研討會論文集，2002。
[26]Cho, B. C., Liaw, S. L. and Hsu, T. T. Developing an on-line measurement
of oxygen transfer rate and system oxygen demand for characterization of
microbial oxygen utilization behaviors in aerobic BNR processes, Journal
of Environmental Engineering, ASCE. (2003).
[27]Cho, B. C., Liaw, S. L., Hsu, T. T. and Chiou, B. R. Development of a real-
time aeration control approach to increase the comprehensive performance
of CFSBR, Water Research. (2003).
[28]Cho, B. C., Liaw, S. L. and Lo, C. C. Development of an On-line
Measurement of the System Oxygen Utilization Rate for Real-time Aeration
Control of the Aerobic BNR Process in CFSBR. 2nd International IWA
Conference on “Automation in Water Quality Monitoring — AutMoNet 2004,
pp.19-20, (2004).
[29]Cho, B. C., Liaw, S. L. and Hsu, T. T. Investigation of the low DO level
simultaneous bio-phosphorus uptake and nitrification processes in the
aerobic phase of a continuous-flow sequencing batch reactor (CFSBR). 3rd
IWA Specialized Conference on Sequencing Batch Reactor Technology (SBR3),
pp.22-26, (2004).
[30]羅家麒、秦靜如、廖述良、陳義昇，連續流循序批分式活性污泥好氧相曝氣控制策略
之研究 — 線上即時監測系統攝氧率方法建置及其攝氧行為之研究，第二十九屆廢水
處理技術研討會論文集，2004。
[31]孫政遠、秦靜如、廖述良、羅家麒、陳義昇、鄭俊忠，連續流循序批分式活性污泥系
統自動控制策略發展與系統建置 — 線上污泥沈降性監測方法之建立，第二十九屆廢
水處理技術研討會論文集， 2004。
[32]Cohen, A., Hegg, D., Michele, M., Song, Q., Kasabov, N. An intelligent
controller for automated operation of sequencing batch reactors, Water
Research, Vol.47, No.12, pp.57-63, (2003).
[33]Walker, I. and Davies, M. The relationship between viability and
respiration rate in the activated sludge process, Water Research, Vol.11,
pp.575-578, (1997).
[34]Huang, J. Y. C. and Mueller, J. T. Oxygen uptake rates for determining
microbial activity and application, Water Research, Vol.19, pp.373-381,
(1985).
[35]陳秋楊，活性污泥系統利用攝氧率之操作方法，工業污染防治，第43期，第七卷，第
131-144頁，1992。
[36]鄒文源、張蕙蘭、劉有清，喜氣生物處理適用性評估技術，工業污染防治，第36期，
第十卷，第61- 62頁，1990。
[37]洪瑞敏，活性污泥之呼吸儀毒性試驗研究，朝陽科技大學環境工程與管理研究所碩士
論文，2003。
[38]Young, J. C. and Baumann, C. R. The electrolytic respirometer –Ⅰ:
factors affecting oxygen uptake measurements, Water Research, Vol.10,
No.11, pp.1031-1040, (1976).
[39]Young, J. C. and Baumann, C. R. The electrolytic respirometer –Ⅱ: use in
water pollution plant laboratories, Water Research, Vol.10, No.12, pp.1141-
1149, (1976).
[40]鄭幸雄、周素圓、蔡宗岳，「氣泡式呼吸儀應用於石化廢水生物脫硝反應之特性研
究」，第22屆廢水處理技術研討會論文集，第577 - 583頁，1997。
[41]何雍，儀器分析總整理，鼎茂圖書，2004。
[42]Grange, D. et al., Measure instantan’ee et continue de la qualit’e de
l’ eau, Houille Blanche, Vol. 42, No. 45, pp. 339-345, (1987).
[43]高肇藩﹑鄭幸雄﹑游庶海﹑張瑞銘等，北港溪河川污染有機特性之研究，第四屆廢水
處理技術研討會專題報告，pp.381-398。
[44]岡本文夫，設置側語水質規制對應用測定機器，月刊下水道， Vol. 11, No. 5,
pp.35-38。
[45]谷尤等，水質總量規制下水處理水水常時監視現況，大阪市下水道局。
[46]楊萬發、張鎮南、姚秀君等，應用UV法做為水中有機性成分自動監測之可行性探討，
第三屆環境規劃與管理研討會論文集，pp.415-427，1990。
[47]劉偉麟，多光譜水質定量推估模式之研究，私立淡江大學水資源暨環境工程研究所碩
士論文，1991。
[48]Houda, El. Khorassani. et al., A Simple UV Spectrophotometric Procedure
For The Survey Of Industrial Sewage System, Water Science and Technology,
Vol.39, No. 10-11, pp. 77-82, (1999).
[49]Matsche, N. et al., UV Absorption as control parameter for biological
treatment plants, Water Science and Technology, Vol.33, No. 12, pp. 211-
218, (1996).
[50]Motarjemi, G.. and Jameson, G.J. Mass transfer from very small bubbles-
the optimum bubble size for aeration, Chemical Engineering Science,
Vol.32. 1415-1423, (1978).

指導教授

秦靜如

審核日期

2005-7-21

推文