[實用新型]A/O工藝分段進水深度脫氮的模糊控制教學(xué)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200720200992.8
• 申請日: 2007-09-11
• 公開（公告）號: CN201191473Y
• 公開（公告）日: 2009-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭永臻;祝貴兵;王淑瑩
• 申請（專利權(quán)）人: 彭永臻
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02
• 代理公司: 北京中建聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所
• 代理人: 朱麗巖;唐曉麗

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種污水生物脫氮系統(tǒng)的控制教學(xué)裝置。

(二)背景技術(shù)

自進入20世紀(jì)70年代以來，隨著水體富營養(yǎng)化問題日漸突現(xiàn)，污水脫氮除磷在水污染控制中被廣泛關(guān)注。以控制富營養(yǎng)化為目的的氮磷脫除技術(shù)目前已成為各國的主要研究方向。我國最新頒布的污水排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002)要求所有排污單位出水氮磷的含量按接納水體的等級分別為總磷小于1mg/L，氨氮小于5mg/L，總氮小于15mg/L(一級標(biāo)準(zhǔn))。盡管生物除磷具有一定不穩(wěn)定性，采用傳統(tǒng)的工藝進行生物除磷并輔助以化學(xué)除磷仍可保證出水TP濃度保持在痕量濃度以下]。但污水中的氮只能采用生物的方法才能經(jīng)濟、有效地去除。

在許多國家，特別是中國，大約有80％的城市污水處理廠采用前置反硝化(A/O)工藝進行生物脫氮。在前置反硝化工藝中污水直接進入缺氧區(qū)優(yōu)先進行反硝化反應(yīng)，提高了總氮去除率，而且在缺氧區(qū)中大部分有機物被反硝化反應(yīng)所利用，縮小了好氧區(qū)的池容和停留時間。但是在前置反硝化工藝中為保證硝態(tài)氮充分反硝化以提高總氮去除率，往往需要較大程度地硝化液回流，通常為進水量的2-3倍，這無疑會消耗大量的能源。而且由于前置反硝化工藝的構(gòu)成，出水硝態(tài)氮濃度與回流硝化液中的硝態(tài)氮濃度相同，這就決定了前置反硝化工藝的總氮去除率不會很高。其它生物脫氮除磷工藝，例如AAO、UCT等工藝，也同樣存在上述缺點。

A/O工藝分段進水深度脫氮系統(tǒng)是近年來國外新開發(fā)的生物脫氮工藝。與傳統(tǒng)A/O工藝相比，采用分段進水具有如下優(yōu)勢：(1)有機底物沿池長均勻分布，負荷均衡，既在一定程度上縮小了供氧速率與耗氧速率之間的差距，又能夠充分發(fā)揮活性污泥微生物的降解功能；(2)污水沿池長分段進入而污泥回流至首端，系統(tǒng)的污泥齡比相同容積的推流系統(tǒng)長；(3)脫氮效率高；(4)硝化液從好氧區(qū)直接進入下一段的缺氧區(qū)，省去了傳統(tǒng)生物脫氮工藝的內(nèi)循環(huán)步驟；(5)反硝化反應(yīng)的出水直接進入硝化反應(yīng)池，補充了硝化反應(yīng)對堿度的要求。然而，由于反應(yīng)器的構(gòu)成和污水的分段引入，A/O工藝分段進水深度脫氮系統(tǒng)的最佳設(shè)計和運行是一項非常困難的任務(wù)。每一段中缺氧區(qū)與好氧區(qū)的容積比、每段間的容積比以及進水流量的分配是工藝設(shè)計和運行的重要參數(shù)。污水特性，特別是進水C/N比(碳氮比)嚴重地影響著工藝的設(shè)計與運行。因此探求工藝的優(yōu)化控制運行方法是實現(xiàn)A/O工藝分段進水系統(tǒng)廣闊應(yīng)用的重要前提。

污水生物處理系統(tǒng)從控制的角度講有明顯的特征：①時變性。進水流量和濃度不是恒定的而是隨時間呈現(xiàn)不規(guī)則變化，特別是工業(yè)廢水。②非線性。活性污泥生物反應(yīng)在有機底物、營養(yǎng)物、氧氣等充足時呈零級反應(yīng)，有機底物以最大速率降解；隨著反應(yīng)的進行底物濃度逐漸減小，生物反應(yīng)受到底物的限制而呈現(xiàn)一級反應(yīng)。③復(fù)雜性。污水生物處理工藝有眾多影響因素，如MLSS、DO、污泥齡、HRT、污泥負荷、F/M、溫度、pH值等，如需進行脫氮除磷還會受到循環(huán)比、污泥回流比、N/MLSS負荷率、P/MLSS負荷率等的影響，且有時同時受到多個因素的影響，呈現(xiàn)強烈的復(fù)雜性。④不確定性。對活性污泥微生物有毒害作用的物質(zhì)，如重金屬、氰化物等，會隨進水一起進入系統(tǒng)，當(dāng)其濃度超過臨界濃度時會抑制微生物的增殖，甚至使微生物滅絕，造成污水處理系統(tǒng)的癱瘓。

由于污水生物處理系統(tǒng)的特性使傳統(tǒng)控制理論顯得很不實用，為智能控制技術(shù)提供了廣闊的研究空間，充分發(fā)揮其自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)與自組織的功能。智能控制有許多分支，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制、專家系統(tǒng)、混沌控制、可拓控制等，其中模糊控制技術(shù)是典型的智能控制方法，也是應(yīng)用較多的控制方法。模糊控制是模糊邏輯與自動控制的結(jié)合，是從功能上模擬人的推理和決策過程的一種實用控制方法，利用先驗知識或?qū)＜医?jīng)驗作為控制規(guī)則，能夠有效地處理模型未知或不精確的控制問題。它無需建模，是一種非線性控制，用萬能逼近原理給出了充分的理論依據(jù)，即模糊邏輯控制器是萬能的，可以完成任何非線性控制任務(wù)。但是迄今為止，國內(nèi)外尚無任何關(guān)于A/O工藝分段進水深度脫氮的模糊控制的相關(guān)報道和教學(xué)演示裝置。其原因是多方面的，包括工藝尚未優(yōu)化穩(wěn)定運行、控制參數(shù)不易確定等等。

(三)實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是提供一種A/O工藝分段進水深度脫氮的模糊控制教學(xué)裝置，要解決教學(xué)演示A/O分段進水污水生物脫氮系統(tǒng)的非線性精確控制和優(yōu)化運行的技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案：