一种多维精细化控制污水处理系统和污水处理方法技术方案

本发明专利技术公开了一种多维精细化控制污水处理系统和污水处理方法，该多维精细化控制污水处理系统包括控制系统和顺次连通的厌氧池、缺氧池、好氧池、沉淀池，厌氧池具有进水口，沉淀池设有出水口；好氧池内设有曝气装置，好氧池与缺氧池之间设有硝化液回流部件；沉淀池的底部设有排泥口及连接厌氧池的污泥回流部件；厌氧池的进水口处设有进水流量计；好氧池内设有DO在线监测仪和氨氮在线监测仪；控制系统用于根据包括进水流量计所监测数据的第一监测数据调控硝化液回流量和/或污泥回流量，及根据包括DO在线监测仪和氨氮在线监测仪所监测数据的第二监测数据调控曝气装置。本发明专利技术多维精细化控制污水处理系统可实现对污水的强化脱氮，且节能降耗。

A multi-dimensional fine control sewage treatment system and sewage treatment method

【技术实现步骤摘要】
一种多维精细化控制污水处理系统和污水处理方法
本专利技术涉及污水处理
，具体涉及一种多维精细化控制污水处理系统和污水处理方法。
技术介绍
2011年全中国的工业废水和城镇生活污水排放总量为428.4亿吨，其中生活污水排放量达到227.7亿吨。2015年生活污水排放量增加到535.2亿吨(2015年全国环境状况公报)，排放量保持较快增长趋势。依照2011-2015年的平均增速为6％，可以推测2020城镇生活污水排放量约达到700亿吨。生活污水和工业废水是水体中氮污染物的主要来源。大量含氮污染物排入受纳水体会破坏水体生态系统平衡，引起水体富营养化。因此，氮污染物的有效控制是当今污水处理领域的核心问题。随着能源危机的加剧和对水环境要求的提高，节能降耗是各行各业面临的重要需求。污水处理厂是高能耗行业，按照数据统计，中国污水处理平均能耗为0.29kW·h/m3，根据国家能源局发布的2014年全社会用电总量为55233亿kW·h，得到污水处理占全社会用电量的比例约为0.3％。随着污水处理厂建设的完善，未来对污水处理厂运行节能降耗需求会越来越强烈。因此，需要提供一种新的技术方案，实现污水处理过程的节能降耗。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种多维精细化控制污水处理系统和污水处理方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种多维精细化控制污水处理系统，包括顺次连通的厌氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池，所述厌氧池具有进水口，所述沉淀池设有出水口；所述好氧池内设有曝气装置，且所述好氧池与所述缺氧池之间设有硝化液回流部件；所述沉淀池的底部设有排泥口以及连接所述厌氧池的污泥回流部件；还包括控制系统；所述厌氧池的进水口处设有进水流量计；所述好氧池内设有DO在线监测仪和氨氮在线监测仪；所述控制系统用于根据第一监测数据调控硝化液回流量和/或污泥回流量，以及根据第二监测数据调控曝气装置的运行；所述第一监测数据包括所述进水流量计的监测数据，所述第二监测数据包括所述DO在线监测仪的监测数据和所述氨氮在线监测仪的监测数据。根据本专利技术一具体实施例，所述好氧池内设有至少两个分隔区，各分隔区依次连通，且各分隔区内设有曝气装置和DO在线监测仪；所述好氧池中沿水流方向末端的分隔区内设有氨氮在线监测仪，且所述好氧池中沿水流方向末端的分隔区与所述缺氧池之间设有硝化液回流部件。通过将好氧池进行分区，可对好氧池内各分隔区进行时空溶解氧精细化控制和多维监测控制，以进一步提高脱氮效果，以及实现精确曝气，达到节能降耗的作用。根据本专利技术一具体实施例，所述控制系统根据第二监测数据调控曝气装置的运行包括：所述控制系统根据所述氨氮在线监测仪的监测数据控制曝气装置对各分隔区进行曝气的启停，并根据各DO在线监测仪的监测数据调控各曝气装置向各分隔区的曝气强度；具体包括：所述控制系统获取第二监测数据；所述第二监测数据包括所述DO在线监测仪的监测数据和所述氨氮在线监测仪的监测数据；所述控制系统将所述氨氮在线监测仪的监测数据与预设的氨氮浓度控制范围进行对比判断；若所述氨氮在线监测仪的监测数据小于所述预设的氨氮浓度控制范围的下限值，所述控制系统驱动所述曝气装置停止向各分隔区中一个或多个分隔区进行曝气；若所述氨氮在线监测仪的监测数据大于预设的氨氮浓度控制范围的上限值，所述控制系统驱动曝气装置开启对各分隔区中一个或多个分隔区进行曝气；所述控制系统将所述DO在线监测仪的监测数据与预设的溶解氧浓度控制范围进行对比判断；若分隔区的DO在线监测仪的监测数据小于所述预设的溶解氧浓度控制范围的下限值，所述控制系统驱动曝气装置增大向所述分隔区的曝气强度；若分隔区的DO在线监测仪的监测数据大于所述预设的溶解氧浓度控制范围的上限值，所述控制系统驱动曝气装置停止向所述分隔区曝气。根据本专利技术一具体实施例，所述厌氧池的进水口处还设有COD在线监测仪和总氮在线监测仪；所述第二监测数据还包括所述进水流量计的监测数据、所述COD在线监测仪的监测数据、所述总氮在线监测仪的监测数据；所述控制系统根据第二监测数据调控曝气装置的运行包括：所述控制系统获取所述第二监测数据，并按照预设的总需氧量计算模型求出总需氧量，进而根据所述总需氧量调控曝气装置的曝气强度。以上COD在线监测仪用于监测进水COD浓度；总氮在线监测仪用于监测进水总氮浓度。根据本专利技术一具体实施例，所述总需氧量计算模型由如下公式11-18组合而成：公式11：FOt＝FOc+FOn+FOd，其中，FOt为总需氧量；FOc为碳需氧量；FOn为硝化需氧量；FOd为反硝化回收的氧量；公式12：其中，Qi为进水流量；Sti为进水COD浓度；fS′us为不可生物降解可溶COD；fS′up为不可生物降解颗粒COD；fcv为进水的COD与VSS之比，取经验值1.48；YHv为产率系数，取经验值0.45；fH为内源残余物比例，取经验值0.2；bH为异养菌内源呼吸速率，取经验值0.24mgVSS/d；SRT为污泥龄；公式13：FOn＝4.57NcQi，其中，Nc为硝化生成的硝酸盐浓度；公式14：Nc＝Nti-Ns-Nae-Nouse，其中，Nti为进水TKN；Ns为污泥生长所需的氨氮浓度；Nae为出水氨氮浓度；Nouse为出水不可生物降解有机氮浓度；公式15：其中，fn为不可生物降解性VSS中N浓度，取经验值0.1mg/L；公式16：其中，KnT为氨氮半饱和常数，取经验值1；bAT为硝化菌内源呼吸速率，取经验值0.04mgVSS/d；μAmT为硝化菌最大比增长速率，取经验值0.45d-1；fxt为非曝气比例；公式17：Nouse＝NtifN′ous，其中，fN′ous为不可生物降解溶解性有机氮分数，取经验值0.03；公式18：其中，a为硝化液回流比；s为污泥回流比。根据本专利技术一具体实施例，所述控制系统根据第二监测数据调控曝气装置的运行包括：所述控制系统获取所述第二监测数据，并按照预设的总需氧量计算模型求出总需氧量，并根据所述总需氧量及预定的所述好氧池内各分隔区的供氧速率调控曝气装置的曝气强度。所述好氧池内各分隔区的供氧速率可通过以下方法获取，具体包括：分别测定硝化菌、异养菌和微生物内源呼吸的耗氧速率，其可分别借助DO在线监测仪或传感器DO监测仪和秒表，检测计算一定时间内溶解氧的变化速率。具体可间隔固定时间间隔依次监测记录溶解氧浓度，而后通过耗氧速率计算公式分别求出硝化菌、异养菌和微生物内源呼吸的耗氧速率；耗氧速率的公式为：OURa＝(DO1-DO2)/(t2-t1)，其中，OURa为表观OUR，即混合液曝气停止后观察到的溶解氧浓度变化速率；DO1和DO2分别为初始和最终溶解氧浓度；t2-t1为时间间隔。根据处理过程原理，好氧池前段有异氧菌活性的时候，供氧速率较大，一般需高于硝化菌、异养菌和微生物内源呼吸三者的耗氧速率之和；好氧池中段，硝化菌占主导，供氧速率可相应降低，一般需高于硝化菌和微生物内源呼吸的耗氧速率之和；好氧池末端，反应池内基本只有内源呼吸，曝气速率满足内源呼吸即可，即供氧速率需高于内源呼吸的耗氧速率。进而根据总需氧量，结合脱氮功能菌的反应速率，确定好氧池内各分隔区的供氧特征。根据本专利技术一具体实施例，所述沉淀池包括相互独立且均与所述好氧池连通的第一沉淀池和第二沉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多维精细化控制污水处理系统，其特征在于，包括顺次连通的厌氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池，所述厌氧池具有进水口，所述沉淀池设有出水口；所述好氧池内设有曝气装置，且所述好氧池与所述缺氧池之间设有硝化液回流部件；所述沉淀池的底部设有排泥口以及连接所述厌氧池的污泥回流部件；还包括控制系统；所述厌氧池的进水口处设有进水流量计；所述好氧池内设有DO在线监测仪和氨氮在线监测仪；所述控制系统用于根据第一监测数据调控硝化液回流量和/或污泥回流量，以及根据第二监测数据调控曝气装置的运行；所述第一监测数据包括所述进水流量计的监测数据，所述第二监测数据包括所述DO在线监测仪的监测数据和所述氨氮在线监测仪的监测数据。

【技术特征摘要】
1.一种多维精细化控制污水处理系统，其特征在于，包括顺次连通的厌氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池，所述厌氧池具有进水口，所述沉淀池设有出水口；所述好氧池内设有曝气装置，且所述好氧池与所述缺氧池之间设有硝化液回流部件；所述沉淀池的底部设有排泥口以及连接所述厌氧池的污泥回流部件；还包括控制系统；所述厌氧池的进水口处设有进水流量计；所述好氧池内设有DO在线监测仪和氨氮在线监测仪；所述控制系统用于根据第一监测数据调控硝化液回流量和/或污泥回流量，以及根据第二监测数据调控曝气装置的运行；所述第一监测数据包括所述进水流量计的监测数据，所述第二监测数据包括所述DO在线监测仪的监测数据和所述氨氮在线监测仪的监测数据。2.根据权利要求1所述的多维精细化控制污水处理系统，其特征在于，所述好氧池内设有至少两个分隔区，各分隔区依次连通，且各分隔区内设有曝气装置和DO在线监测仪；所述好氧池中沿水流方向末端的分隔区内设有氨氮在线监测仪，且所述好氧池中沿水流方向末端的分隔区与所述缺氧池之间设有硝化液回流部件。3.根据权利要求2所述的多维精细化控制污水处理系统，其特征在于，所述控制系统根据第二监测数据调控曝气装置的运行包括：所述控制系统根据所述氨氮在线监测仪的监测数据控制曝气装置对各分隔区进行曝气的启停，并根据各DO在线监测仪的监测数据调控曝气装置向各分隔区的曝气强度；具体包括：所述控制系统获取第二监测数据；所述第二监测数据包括所述DO在线监测仪的监测数据和所述氨氮在线监测仪的监测数据；所述控制系统将所述氨氮在线监测仪的监测数据与预设的氨氮浓度控制范围进行对比判断；若所述氨氮在线监测仪的监测数据小于所述预设的氨氮浓度控制范围的下限值，所述控制系统驱动所述曝气装置停止向各分隔区中一个或多个进行曝气；若所述氨氮在线监测仪的监测数据大于预设的氨氮浓度控制范围的上限值，所述控制系统驱动曝气装置对各分隔区中一个或多个进行曝气；所述控制系统将所述DO在线监测仪的监测数据与预设的溶解氧浓度控制范围进行对比判断；若分隔区的DO在线监测仪的监测数据小于所述预设的溶解氧浓度控制范围的下限值，所述控制系统驱动曝气装置增大向所述分隔区的曝气强度；若分隔区的DO在线监测仪的监测数据大于所述预设的溶解氧浓度控制范围的上限值，所述控制系统驱动曝气装置停止向所述分隔区曝气。4.根据权利要求2所述的多维精细化控制污水处理系统，其特征在于，所述厌氧池的进水口处还设有COD在线监测仪和总氮在线监测仪；所述第二监测数据还包括所述进水流量计的监测数据、所述COD在线监测仪的监测数据、所述总氮在线监测仪的监测数据；所述控制系统根据第二监测数据调控曝气装置的运行包括：所述控制系统获取所述第二监测数据，并按照预设的总需氧量计算模型求出总需氧量，进而根据所述总需氧量调控曝气装置的曝气强度。5.根据权利要求4所述的多维精细化控制污水处理系统，其特征在于，所述总需氧量计算模型由如下公式11-18组合而成：公式11：FOt＝FOc+FOn+FOd，其中，FOt为总需氧量；FOc为碳需氧量；FOn为硝化需氧量；FOd为反硝化回收的氧量；公式12：其中，Qi为进水流量；Sti为进水COD浓度；fS′us为不可生物降解可溶COD；fS′up为不可生物降解颗粒COD；fcv为进水的COD与VSS之比，取经验值1.48；YHv为产率系数，取经验值0.45；fH为内源残余物比例，取经验值0.2；bH为异养菌内源呼吸速率，取经验值0.24mgVSS/d；SRT为污泥龄；公式13：FOn＝4.57NcQi，其中，Nc为硝化生成的硝酸盐浓度；公式14：Nc＝Nti-Ns-Nae-Nouse，其中，Nti为进水TKN；Ns为污泥生长所需的氨氮浓度；Nae为出水氨氮浓度；Nouse为出水不可生物降解有机氮浓度；公式15：其中，fn为不可生物降解性VSS中N浓度，取经验值0.1mg/L；公式16：其中，KnT为氨氮半饱和常数，取经验值1；bAT为硝化菌内源呼吸速率，取经验值0.04mgVSS/d；μAmT为硝化菌最大比增长速率，取经验值0.45d-1；fxt为非曝气比例；公式17：Nouse＝NtifN′ous，其中，fN′ous为不可生物降解溶解性有机氮分数，取经验值0.03；公式18：其中，a为硝化液回流比；s为污泥回流比。6.根据权利要求4所述的多维精细化控制污水处理系统，其特征在于，所述控制系统根据第二监测数据调控曝气装置的运行包括：所述控制系统获取所述第二监测数据，并按照预设的总需氧量计算模型求出总需氧量，并根据所述总需氧量及预定的所述好氧池内各分隔区的供氧速率调控曝气装置的曝气强度。7.根据权利要求1-6中任一项所述的多维精细化控制污水处理系统，其特征在于，所述沉淀池包括相互独立且均与所述好氧池连通的第一沉淀池和第二沉淀池，所述第一沉淀池与第二沉淀池均设有出水口，且所述第一沉淀池与第二沉淀池的底部均设有排泥口以及连接所述厌氧池的污泥回流部件；所述第一沉淀池和所述第二沉淀池之间采用沉淀和排放处理交替运行的模式。8.一种污水处理方法，其特征在于，采用权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭昉，刘波，吴毅晖，林阳，吴光学，李天乐，
申请(专利权)人：昆明滇池水务股份有限公司，清华大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：云南,53