本實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，隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)規(guī)模的日益擴大，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重。傳統(tǒng)A2/O工藝在中國有廣泛的應(yīng)用，但這種工藝已經(jīng)達不到日益嚴格的污水排放標準。

現(xiàn)有的A2/O城鎮(zhèn)污水處理廠因工藝技術(shù)和過程控制等方面的不足，為保證出水水質(zhì)達標，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，供氣量遠大于需氣量，過渡曝氣使好氧池出水混合液夾雜大量的DO，通過內(nèi)回流進入缺氧區(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標，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，本實用新型創(chuàng)作者經(jīng)過長時間的研究和實踐終于獲得了本實用新型。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本實用新型采用的技術(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、用于測量所述缺氧池內(nèi)氨氮實際值的第一氨氮測定儀、用于測量所述好氧池每一分隔段內(nèi)的溶解氧實際值的DO測定儀、用于測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儀、設(shè)于所述好氧池末端的第二氨氮測定儀、用于測量所述好氧池末端硝酸鹽實際值的硝酸鹽氮測定儀、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)學模型根據(jù)各儀表讀數(shù)和設(shè)定出水目標，智能優(yōu)化工藝運行參數(shù)，實現(xiàn)總氮達標。

進一步，所述供氣裝置包括風機和與所述風機相連的多個流量調(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，所述風機和每一所述流量調(diào)節(jié)閥與所述中央控制裝置相連。

進一步，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，所述進水處設(shè)有COD測定儀，所述投藥裝置、硝酸鹽氮測定儀和COD測定儀分別與所述中央控制裝置相連；所述數(shù)學模型根據(jù)所述氨氮實際值、生物量以及設(shè)置的出水氨氮目標值，計算出氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮的濃度并計算出反硝化去除此硝酸鹽氮所需要的溶解態(tài)的化學需氧量，結(jié)合所述COD測定儀測定的化學需氧量以及所述硝酸鹽氮測定儀測定的硝酸鹽氮濃度值計算外加碳源量，并通過所述中央控制裝置控制所述投藥裝置的投加量。

進一步，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藥泵，所述進藥泵與所述中央控制裝置相連。

與現(xiàn)有技術(shù)比較本實用新型的有益效果在于：本實用新型提出了一套基于氨氮、硝酸鹽氮的高級傳感參數(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)學模型模型整合數(shù)據(jù)輸入和輸出模塊，模擬計算生物反應(yīng)池的所需的曝氣量和生物反應(yīng)情況，對生物處理工藝過程中的控制曝氣量、回流、碳源投加等做出優(yōu)化，該技術(shù)可實現(xiàn)污水處理廠總氮在1級A標準、達標率97％以上，并節(jié)省曝氣能耗10％以上。

附圖說明

圖1為實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。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖，對本實用新型上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點作更詳細的說明。

實施例一

如圖1所示，其為本實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、用于測量所述缺氧池2內(nèi)氨氮實際值的第一氨氮測定儀23、用于測量所述好氧池3每一分隔段內(nèi)的溶解氧實際值的DO測定儀31、用于測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儀32、設(shè)于所述好氧池末端的第二氨氮測定儀33、用于測量所述好氧池末端硝酸鹽實際值的硝酸鹽氮測定儀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)學模型6根據(jù)各儀表讀數(shù)和設(shè)定出水目標，智能優(yōu)化工藝運行參數(shù)，實現(xiàn)總氮達標。

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

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

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)學模型6根據(jù)所述第一氨氮測定儀23測定的氨氮實際值和要求總氮出水目標值，計算脫氮效率，據(jù)此優(yōu)化計算出所述好氧池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)學模型6根據(jù)所述第一氨氮測定儀23測定的氨氮實際值、所述在線污泥濃度檢測儀32測定的生物量以及設(shè)置的出水氨氮、硝酸鹽氮的目標值，設(shè)定每一所述分隔段內(nèi)的溶解氧設(shè)定值，所述數(shù)學模型6根據(jù)所述溶解氧設(shè)定值和溶解氧實際值計算每一所述分隔段內(nèi)的氨氮達到目標值所需的曝氣量，并通過所述中央控制裝置5控制所述供氣裝置35的氣量輸出；所述第二氨氮測定儀33檢測處理后的污水氨氮實際濃度，所述硝酸鹽氮測定儀34檢測處理后的污水硝酸鹽實際濃度，判斷總氮是否達到設(shè)定的標準并形成反饋控制。

本實用新型提出了一套基于氨氮、硝酸鹽氮的高級傳感參數(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)學模型模型整合數(shù)據(jù)輸入和輸出模塊，模擬計算生物反應(yīng)池的所需的曝氣量和生物反應(yīng)情況，對生物處理工藝過程中的控制曝氣量做出優(yōu)化，該技術(shù)可實現(xiàn)污水處理廠總氮在1級A標準、達標率97％以上，并節(jié)省曝氣能耗10％以上。

實施例二

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包括風機351和與所述風機351相連的多個流量調(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，所述風機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)學模型6根據(jù)所述溶解氧設(shè)定值和溶解氧實際值計算每一所述分隔段內(nèi)的氨氮達到目標值所需的曝氣量，并通過所述中央控制裝置5控制所述風機351風量的輸出，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)每個分隔段的各個控制廊道的溶解氧DO值維持在設(shè)定值附近。

實施例三

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，所述進水處設(shè)有COD測定儀11，所述投藥裝置22、硝酸鹽氮測定儀34和COD測定儀11分別與所述中央控制裝置5相連；

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

本實施例中，對生物處理工藝過程中的碳源投加量做出優(yōu)化，可實現(xiàn)污水處理廠總氮達標率達97％。

實施例四

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連接的進藥泵222，所述進藥泵222與所述中央控制裝置相連，通過所述數(shù)學模型6的計算，并通過所述中央控制裝置5控制所述進藥泵222的投加量。

以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本實用新型方法的前提下，還可以做出若干改進和補充，這些改進和補充也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。