[發明專利]基于生物數學模型的污水處理曝氣系統改造方法

有效

• 申請號: 202210017082.5
• 申請日: 2022-01-07
• 公開（公告）號: CN114291912B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 吳遠遠;翟學棚;蔡然;王征戍
• 申請（專利權）人: 北京首創生態環保集團股份有限公司
• 主分類號: C02F7/00
• 分類號: C02F7/00
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;付久春

1.一種基于生物數學模型的污水處理曝氣系統改造方法，其特征在于，包括：

步驟1，構建污水處理廠的生物數學模型：根據待改造污水處理廠的數據，通過模型軟件構建所述污水處理廠的生物數學模型；該步驟1中，通過商業模型軟件Biowin、WEST、SUMO中的任一種以遵循荷蘭STOWA模型構建協議的方式，構建所述污水處理廠的生物數學模型；

步驟2，設定各個進水溫度和各個進水負荷條件；

步驟3，設置曝氣分區：根據預定的進水溫度和進水負荷條件對所述生物數學模型的模擬計算結果，將所述污水處理廠的好氧池劃分為高曝氣區、中曝氣區和低曝氣區，所述高曝氣區對應設置高曝氣支管，所述中曝氣區對應設置中曝氣支管，所述低曝氣區對應設置中曝氣支管，所述高曝氣支管、中曝氣支管和低曝氣支管分別與曝氣主管連接，并分別在所述曝氣主管和高、中、低曝氣支管上設置對應的控制閥；所述高曝氣區分配的氣量占總曝氣量的80%以上；

步驟4，計算各曝氣區的曝氣量：根據對所述生物數學模型的模擬計算結果，確定所述步驟2設定的各個進水溫度和各個進水負荷條件下，所述高、中和低曝氣區分別所需的曝氣量；

步驟5，設置儀器儀表：在所述好氧池的高曝氣區出口，沉砂池出水口和總出水口各設置一個氨氮在線儀表；

在所述高曝氣區出口、中曝氣區中部和低曝氣區出口各設置一個溶解氧在線儀表；

在所述曝氣主管、高曝氣支管、中曝氣支管和低曝氣支管各設置一個氣體流量計；

步驟6，進行曝氣自動控制：按預設的控制方式分別對所述好氧池的高曝氣區、中曝氣區和低曝氣區進行對應的曝氣控制，使各曝氣區按所述步驟4確定的所需曝氣量進行曝氣。

2.根據權利要求1所述的基于生物數學模型的污水處理曝氣系統改造方法，其特征在于，所述步驟2中，設定的各個溫度是在15～30℃范圍內，以1℃為步長確定的各個溫度值；

各個進水負荷條件是分別按進水氨氮濃度最大值和進水COD濃度最大值的10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%和98%劃分的各個進水負荷條件。

3.根據權利要求1至2任一項所述的基于生物數學模型的污水處理曝氣系統改造方法，其特征在于，所述步驟3中，將所述污水處理廠的好氧池劃分為高曝氣區、中曝氣區和低曝氣區的方式如下：

在所述生物數學模型中，將所述好氧池的進水端與出水端之間的區域劃分為按水流方向依次連通的4n個等分廊道，n為不小于1的整數；

先確定低曝氣區：將出水端的最后一條廊道設定為低曝氣區，采用90%氨氮、90%COD濃度和10%水溫作為所述生物數學模型輸入，以小于總曝氣量5%的氣量對低曝氣區進行曝氣，計算所述生物數學模型模擬的出水是否達標，若達標，則將該低曝氣區所在廊道相鄰的前一廊道增設為低曝氣區，直到出水不能達標，將找出的所有廊道設定為低曝氣區；

驗證低曝氣區：采用98%氨氮、98%COD濃度和10%水溫作為所述生物數學模型輸入，以小于總曝氣量5%的氣量對設定的低曝氣區進行曝氣，計算所述生物數學模型模擬的出水是否達標，若達標，則確認設定的低曝氣區滿足要求，若不達標，則從前至后減去一條低曝氣區的廊道，再重復進行低曝氣區驗證，直至確認設定的低曝氣區滿足要求；

確定設定的中曝氣區：將低曝氣區相鄰的前一廊道設定為中曝氣區，采用90%氨氮、90%COD濃度和10%水溫作為所述生物數學模型輸入，在保持低曝氣區持續曝氣的狀態下，以小于總曝氣量15%的氣量對設定的中曝氣區進行曝氣，計算所述生物數學模型模擬的出水是否達標；若達標，則將該中曝氣區所在廊道相鄰的前一廊道增設為中曝氣區，直到出水不能達標，將找出的所有廊道設定為中曝氣區；

驗證設定的中曝氣區：采用98%氨氮、98%COD濃度和10%水溫作為所述生物數學模型輸入，在保持低曝氣區持續曝氣的狀態下，以小于總曝氣量15%的氣量對設定的中曝氣區進行曝氣，計算所述生物數學模型模擬的出水是否達標，若達標，則確認設定的中曝氣區滿足要求，若不達標，則從前至后減去一條中曝氣區的廊道，再重復進行中曝氣區驗證，直至確認設定的中曝氣區滿足要求；

確定低、中曝氣區后，則將剩余的廊道設定為高曝氣區。