[發(fā)明專利]氨氮耦合溶解氧曝氣節(jié)能控制系統(tǒng)和控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410342631.1
• 申請(qǐng)日: 2014-07-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104102255B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高永青;甘一萍;常江;鮑海鵬;魏磊;王佳偉;王曉爽;孟春霖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京城市排水集團(tuán)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G05D27/02
• 分類號(hào): G05D27/02;G05B19/05;C02F3/12
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專利涉及一種污水處理技術(shù)，具體是一種氨氮耦合溶解氧曝氣節(jié)能控制系統(tǒng)及控制方法，適用于控制城市污水處理廠活性污泥法生物處理工藝生物池中沿程的曝氣強(qiáng)度和溶解氧梯度，能提高脫氮除磷效果，增強(qiáng)運(yùn)行穩(wěn)定性并節(jié)省曝氣能耗。

技術(shù)背景

目前，國(guó)內(nèi)城市污水處理覆蓋區(qū)域越來(lái)越廣，處理標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越嚴(yán)格。很多新建污水處理廠正在投資建設(shè)，一些老舊污水處理廠面臨升級(jí)改造，以滿足逐漸增大的處理水量和日益嚴(yán)格的出水標(biāo)準(zhǔn)。在現(xiàn)有和新建污水處理廠中，既有傳統(tǒng)生物處理工藝，如A²O工藝等，也有一些新工藝得到推廣性應(yīng)用，如MBR工藝等。生物處理工藝的運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠性、高效性將對(duì)城市污水處理廠污水處理達(dá)標(biāo)并實(shí)現(xiàn)再生回用影響重大。

傳統(tǒng)生物處理工藝如A²O工藝，具有技術(shù)成熟、運(yùn)行操作簡(jiǎn)單、應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)，而新工藝如MBR工藝具有節(jié)省占地、出水水質(zhì)較好等特點(diǎn)。然而，無(wú)論是傳統(tǒng)工藝還是新工藝，均存在能耗普遍較高的缺點(diǎn)，尤其是曝氣能耗，這無(wú)疑極大的增加了運(yùn)行費(fèi)用。活性污泥法生物處理工藝中，生物池段運(yùn)行方式通常包括厭氧區(qū)、缺氧區(qū)和好氧區(qū)。為了確保去除COD和氨氮等好氧污染物，好氧區(qū)往往會(huì)處于過(guò)量曝氣狀態(tài)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，A²O工藝噸水電耗在0.3～0.4kWh/m³左右，而MBR工藝則高達(dá)0.5～0.7kWh/m³左右，甚至更高。無(wú)論采用何種工藝，曝氣系統(tǒng)能耗約占工藝總能耗的50％～70％。并且過(guò)量曝氣會(huì)影響污泥微生物活性，從而影響運(yùn)行穩(wěn)定性。

因此，在提高污水處理工藝運(yùn)行效果及穩(wěn)定性和降低運(yùn)行能耗的目標(biāo)推動(dòng)下，有必要開(kāi)發(fā)生物池曝氣節(jié)能控制系統(tǒng)及方法，以幫助實(shí)現(xiàn)活性污泥法生物處理工藝的可持續(xù)發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種氨氮耦合溶解氧曝氣節(jié)能控制系統(tǒng)及控制方法，本發(fā)明設(shè)置完備的檢測(cè)系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)，采用氨氮耦合溶解氧的控制方式，以出水氨氮值為最終控制目標(biāo)，以溶解氧值為中間調(diào)節(jié)參數(shù)。通過(guò)流量計(jì)和在線傳感器等將流量、溶解氧和氨氮等在線信號(hào)反饋給計(jì)算模型，實(shí)時(shí)計(jì)算所需計(jì)算氣量后再對(duì)曝氣池進(jìn)行供氣，并根據(jù)溶解氧設(shè)定值和在線實(shí)時(shí)值對(duì)供氣量進(jìn)行修正。該方法自動(dòng)合理控制曝氣量，既能滿足對(duì)曝氣量的科學(xué)控制，又能幫助實(shí)現(xiàn)處理工藝高效穩(wěn)定運(yùn)行，保障出水氨氮穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案：

氨氮耦合溶解氧曝氣節(jié)能控制系統(tǒng)，其特征是：設(shè)有控制柜，安裝于控制柜內(nèi)的PLC自控組件和計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)內(nèi)裝有數(shù)據(jù)采集分析電路模塊，計(jì)算機(jī)與PLC自控組件進(jìn)行信號(hào)和控制連接；設(shè)有安裝在污水處理工藝各生物池上的在線液位計(jì)、在線氨氮儀、在線污泥濃度計(jì)、在線溫度計(jì)、在線溶解氧測(cè)定儀、全天侯在線氨氮智能分析儀和在線污泥硝化活性智能分析儀；上述安裝在生物池上的在線儀表均跟所述控制柜內(nèi)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行信號(hào)連接；在所述生物池的曝氣管路上設(shè)有氣體均衡配置器、氣體流量計(jì)、空氣壓力計(jì)，其中氣體均衡配置器分別與PLC自控組件和計(jì)算機(jī)進(jìn)行信號(hào)和控制連接，氣體流量計(jì)和空氣壓力計(jì)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行信號(hào)連接；另外，生物池曝氣管路所連通的鼓風(fēng)機(jī)的控制器與PLC自控組件進(jìn)行信號(hào)和控制連接，所述計(jì)算機(jī)還與污水處理廠的主控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行信號(hào)和控制連接。

應(yīng)用上述的氨氮耦合溶解氧曝氣節(jié)能系統(tǒng)控制方法，其特征包括如下步驟：

1)將上述儀表設(shè)備安裝完畢后并建立相互間的信號(hào)連接；將下面公式(1)-(3)編入計(jì)算機(jī)3的程序內(nèi)：

其中，

Os-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下生物反應(yīng)池污水需氧量(kgO₂/h)；

Q-生物反應(yīng)池的進(jìn)水流量(m³/d)，從污水處理廠主控制計(jì)算機(jī)處采集得到；

ΔX_H-排出生物反應(yīng)池系統(tǒng)的微生物量(kg/d)，從污水處理廠主控制計(jì)算機(jī)處采集得到；

N_t-生物反應(yīng)池進(jìn)水氨氮濃度(mg/L)，由氨氮測(cè)定傳感器測(cè)得；

N_te-生物反應(yīng)池出水氨氮濃度(mg/L)，由全天侯在線氨氮智能分析儀(9)測(cè)得；

S_S-出水有機(jī)底物濃度(mg/L)；從污水處理廠主控制計(jì)算機(jī)處采集得到；

y-MLSS中MLVSS所占比例，根據(jù)試驗(yàn)確定；

Y_t-污泥總產(chǎn)率系數(shù)(kgMLSS/kgBOD₅)，根據(jù)試驗(yàn)確定；