本實(shí)用新型涉及污水處理領(lǐng)域，尤其涉及一種基于氮平衡的污水廠智能控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)規(guī)模的日益擴(kuò)大，各地區(qū)污水排放量都在不斷增加，水資源的污染也日趨嚴(yán)重。傳統(tǒng)A2/O工藝在中國(guó)有廣泛的應(yīng)用，但這種工藝已經(jīng)達(dá)不到日益嚴(yán)格的污水排放標(biāo)準(zhǔn)。

現(xiàn)有的A2/O城鎮(zhèn)污水處理廠因工藝技術(shù)和過(guò)程控制等方面的不足，為保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，生物曝氣池往往采用人工定值調(diào)節(jié)并維持較高的DO值，供氣量遠(yuǎn)大于需氣量，過(guò)渡曝氣使好氧池出水混合液夾雜大量的DO，通過(guò)內(nèi)回流進(jìn)入缺氧區(qū)，破壞了反硝化菌的有利反硝化環(huán)境，從而影響反硝化的效果造成總氮去除不達(dá)標(biāo)，鑒于此，急需開發(fā)一種能使氮平衡的污水控制系統(tǒng)。

鑒于上述缺陷，本實(shí)用新型創(chuàng)作者經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的研究和實(shí)踐終于獲得了本實(shí)用新型。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案在于，提供一種基于氮平衡的污水廠智能控制系統(tǒng)，包括依次連接的厭氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池，所述缺氧池和所述好氧池之間設(shè)有回流泵，其特征在于，還包括中央控制裝置；與所述中央控制裝置連接的數(shù)學(xué)模型；與所述中央控制裝置分別連接的所述回流泵、用于向所述好氧池內(nèi)曝氣的供氣裝置、用于測(cè)量所述缺氧池內(nèi)氨氮實(shí)際值的第一氨氮測(cè)定儀、用于測(cè)量所述好氧池每一分隔段內(nèi)的溶解氧實(shí)際值的DO測(cè)定儀、用于測(cè)量所述好氧池每一分隔段內(nèi)生物量的在線污泥濃度檢測(cè)儀、設(shè)于所述好氧池末端的第二氨氮測(cè)定儀、用于測(cè)量所述好氧池末端硝酸鹽實(shí)際值的硝酸鹽氮測(cè)定儀、用于將所述沉淀池內(nèi)的部分污泥回流至所述厭氧池的第一污泥泵和用于將所述沉淀池內(nèi)的剩余污泥排出的第二污泥泵；所述數(shù)學(xué)模型根據(jù)各儀表讀數(shù)和設(shè)定出水目標(biāo)，智能優(yōu)化工藝運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)總氮達(dá)標(biāo)。

進(jìn)一步，所述供氣裝置包括風(fēng)機(jī)和與所述風(fēng)機(jī)相連的多個(gè)流量調(diào)節(jié)閥，每一所述流量調(diào)節(jié)閥與每一所述分隔段相連，所述風(fēng)機(jī)和每一所述流量調(diào)節(jié)閥與所述中央控制裝置相連。

進(jìn)一步，所述缺氧池上設(shè)有投藥裝置，其用于向所述缺氧池內(nèi)投加碳源，所述進(jìn)水處設(shè)有COD測(cè)定儀，所述投藥裝置、硝酸鹽氮測(cè)定儀和COD測(cè)定儀分別與所述中央控制裝置相連；所述數(shù)學(xué)模型根據(jù)所述氨氮實(shí)際值、生物量以及設(shè)置的出水氨氮目標(biāo)值，計(jì)算出氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮的濃度并計(jì)算出反硝化去除此硝酸鹽氮所需要的溶解態(tài)的化學(xué)需氧量，結(jié)合所述COD測(cè)定儀測(cè)定的化學(xué)需氧量以及所述硝酸鹽氮測(cè)定儀測(cè)定的硝酸鹽氮濃度值計(jì)算外加碳源量，并通過(guò)所述中央控制裝置控制所述投藥裝置的投加量。

進(jìn)一步，所述投藥裝置包括碳源容納部和與所述碳源容納部連接的進(jìn)藥泵，所述進(jìn)藥泵與所述中央控制裝置相連。

與現(xiàn)有技術(shù)比較本實(shí)用新型的有益效果在于：本實(shí)用新型提出了一套基于氨氮、硝酸鹽氮的高級(jí)傳感參數(shù)的生物工藝智能優(yōu)化控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于氮平衡原理的控制邏輯算法以及數(shù)學(xué)模型模型整合數(shù)據(jù)輸入和輸出模塊，模擬計(jì)算生物反應(yīng)池的所需的曝氣量和生物反應(yīng)情況，對(duì)生物處理工藝過(guò)程中的控制曝氣量、回流、碳源投加等做出優(yōu)化，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)污水處理廠總氮在1級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)、達(dá)標(biāo)率97％以上，并節(jié)省曝氣能耗10％以上。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例一中基于氮平衡的污水廠智能控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實(shí)施例二中基于氮平衡的污水廠智能控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為實(shí)施例三中基于氮平衡的污水廠智能控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為實(shí)施例四中基于氮平衡的污水廠智能控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)作更詳細(xì)的說(shuō)明。

實(shí)施例一

如圖1所示，其為本實(shí)施例中一種基于氮平衡的污水廠智能控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

一種基于氮平衡的污水廠智能控制系統(tǒng)，包括厭氧池1、缺氧池2、好氧池3、沉淀池4、中央控制裝置5和數(shù)學(xué)模型6，所述厭氧池1、缺氧池2、好氧池3和沉淀池4依次連接，所述缺氧池2和所述好氧池3之間設(shè)有回流泵21，所述中央控制裝置5和數(shù)學(xué)模型6相連，所述中央控制裝置5還分別連接用于向所述好氧池3內(nèi)曝氣的供氣裝置35、用于測(cè)量所述缺氧池2內(nèi)氨氮實(shí)際值的第一氨氮測(cè)定儀23、用于測(cè)量所述好氧池3每一分隔段內(nèi)的溶解氧實(shí)際值的DO測(cè)定儀31、用于測(cè)量所述好氧池每一分隔段內(nèi)生物量的在線污泥濃度檢測(cè)儀32、設(shè)于所述好氧池末端的第二氨氮測(cè)定儀33、用于測(cè)量所述好氧池末端硝酸鹽實(shí)際值的硝酸鹽氮測(cè)定儀34、用于將所述沉淀池4內(nèi)的部分污泥回流至所述厭氧池1的第一污泥泵41和用于將所述沉淀池內(nèi)的剩余污泥排出的第二污泥泵42；所述數(shù)學(xué)模型6根據(jù)各儀表讀數(shù)和設(shè)定出水目標(biāo)，智能優(yōu)化工藝運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)總氮達(dá)標(biāo)。

其中，污水進(jìn)去所述厭氧池1之前需經(jīng)過(guò)前處理，即污水依次經(jīng)過(guò)格柵池71、沉沙池72和初沉池73后，使上清液進(jìn)入所述厭氧池1，此外，經(jīng)所述沉淀池4的上清液也需經(jīng)過(guò)消毒池8的處理，方可出水。

本實(shí)用新型的核心算法是基于國(guó)際水協(xié)IWA提出的活性污泥數(shù)學(xué)模型ASM系列，用于定量描述污水生化處理中的有機(jī)物降解、硝化、反硝化和除磷等過(guò)程。

上述基于氮平衡的污水廠智能控制系統(tǒng)的控制方法為：所述數(shù)學(xué)模型6根據(jù)所述第一氨氮測(cè)定儀23測(cè)定的氨氮實(shí)際值和要求總氮出水目標(biāo)值，計(jì)算脫氮效率，據(jù)此優(yōu)化計(jì)算出所述好氧池3內(nèi)混合液的內(nèi)回流比和所述第一污泥泵41的外回流比，并通過(guò)所述中央控制裝置5控制所述回流泵21的內(nèi)回流比和所述第一污泥泵41的外回流比；

所述數(shù)學(xué)模型6根據(jù)所述第一氨氮測(cè)定儀23測(cè)定的氨氮實(shí)際值、所述在線污泥濃度檢測(cè)儀32測(cè)定的生物量以及設(shè)置的出水氨氮、硝酸鹽氮的目標(biāo)值，設(shè)定每一所述分隔段內(nèi)的溶解氧設(shè)定值，所述數(shù)學(xué)模型6根據(jù)所述溶解氧設(shè)定值和溶解氧實(shí)際值計(jì)算每一所述分隔段內(nèi)的氨氮達(dá)到目標(biāo)值所需的曝氣量，并通過(guò)所述中央控制裝置5控制所述供氣裝置35的氣量輸出；所述第二氨氮測(cè)定儀33檢測(cè)處理后的污水氨氮實(shí)際濃度，所述硝酸鹽氮測(cè)定儀34檢測(cè)處理后的污水硝酸鹽實(shí)際濃度，判斷總氮是否達(dá)到設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)并形成反饋控制。

本實(shí)用新型提出了一套基于氨氮、硝酸鹽氮的高級(jí)傳感參數(shù)的生物工藝智能優(yōu)化控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于氮平衡原理的控制邏輯算法以及數(shù)學(xué)模型模型整合數(shù)據(jù)輸入和輸出模塊，模擬計(jì)算生物反應(yīng)池的所需的曝氣量和生物反應(yīng)情況，對(duì)生物處理工藝過(guò)程中的控制曝氣量做出優(yōu)化，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)污水處理廠總氮在1級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)、達(dá)標(biāo)率97％以上，并節(jié)省曝氣能耗10％以上。

實(shí)施例二

如上所述的一種基于氮平衡的污水廠智能控制系統(tǒng)，本實(shí)施例與其不同之處在于，如圖2所示，所述供氣裝置35包括風(fēng)機(jī)351和與所述風(fēng)機(jī)351相連的多個(gè)流量調(diào)節(jié)閥352，每一所述流量調(diào)節(jié)閥352與所述好氧池3內(nèi)的每一所述分隔段相連，所述風(fēng)機(jī)351和每一所述流量調(diào)節(jié)閥352與所述中央控制裝置5相連。

控制方法為：所述數(shù)學(xué)模型6根據(jù)所述溶解氧設(shè)定值和溶解氧實(shí)際值計(jì)算每一所述分隔段內(nèi)的氨氮達(dá)到目標(biāo)值所需的曝氣量，并通過(guò)所述中央控制裝置5控制所述風(fēng)機(jī)351風(fēng)量的輸出，然后迅速而精確地調(diào)整所述流量調(diào)節(jié)閥352的開度以完成所需氣量的分配，使所述好氧池3內(nèi)每個(gè)分隔段的各個(gè)控制廊道的溶解氧DO值維持在設(shè)定值附近。

實(shí)施例三

如上所述的一種基于氮平衡的污水廠智能控制系統(tǒng)，本實(shí)施例與其不同之處在于，如圖3所示，所述缺氧池2上設(shè)有投藥裝置22，其用于向所述缺氧池2內(nèi)投加碳源，所述進(jìn)水處設(shè)有COD測(cè)定儀11，所述投藥裝置22、硝酸鹽氮測(cè)定儀34和COD測(cè)定儀11分別與所述中央控制裝置5相連；

所述數(shù)學(xué)模型6根據(jù)所述第一氨氮測(cè)定儀23測(cè)定的氨氮實(shí)際值、所述在線污泥濃度檢測(cè)儀32測(cè)定的生物量以及設(shè)置的出水氨氮目標(biāo)值，計(jì)算出氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮的濃度并計(jì)算出反硝化去除此硝酸鹽氮所需要的溶解態(tài)的化學(xué)需氧量，結(jié)合所述COD測(cè)定儀11測(cè)定的化學(xué)需氧量以及所述硝酸鹽氮測(cè)定儀34測(cè)定的硝酸鹽氮濃度值計(jì)算外加碳源量，并通過(guò)所述中央控制裝置5控制所述投藥裝置22的投加量。

本實(shí)施例中，對(duì)生物處理工藝過(guò)程中的碳源投加量做出優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)污水處理廠總氮達(dá)標(biāo)率達(dá)97％。

實(shí)施例四

如上所述的一種基于氮平衡的污水廠智能控制系統(tǒng)，本實(shí)施例與其不同之處在于，如圖4所示，所述投藥裝置22包括碳源容納部221和與所述碳源容納部221連接的進(jìn)藥泵222，所述進(jìn)藥泵222與所述中央控制裝置相連，通過(guò)所述數(shù)學(xué)模型6的計(jì)算，并通過(guò)所述中央控制裝置5控制所述進(jìn)藥泵222的投加量。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型方法的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和補(bǔ)充，這些改進(jìn)和補(bǔ)充也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。