一种基于AAO污水处理工艺的全流程智能控制系统技术方案

本申请提供一种基于AAO污水处理工艺的全流程智能控制系统，所述全流程智能控制系统包括数据采集模块、进水泵编组实时控制模块、好氧池曝气实时控制模块、内回流泵控制模块、碳源投加实时控制模块、除磷剂投加实时控制模块和排泥泵实时控制模块，本申请提供的实时控制模块适用于以AAO工艺为基础的主流工艺的污水处理厂，通过智能控制工艺运行中关键设备来高效地保证污水生物处理系统处于最佳工艺运行条件，从而使表面看似无关，运行参数相互独立的不同工艺单元及运行条件有机地整体融合，进而既能够保证处理出水达标，又能降低关键设备的能耗以及碳源和除磷剂等药剂的使用量，最终实现污水处理厂最大化节能降耗的目标。

An all process intelligent control system based on AAO sewage treatment process

【技术实现步骤摘要】
一种基于AAO污水处理工艺的全流程智能控制系统
本申请属于环境工程类污水处理领域，特别涉及一种基于AAO污水处理工艺的全流程智能控制系统。
技术介绍
AAO(Anaerobic-Anoxic-Oxic，厌氧-缺氧-好氧)污水生物处理工艺，是目前应用得较为广泛的污水处理工艺，该工艺中污水依次流经厌氧区、缺氧区和好氧区，因此AAO污水生物处理工艺具有较高COD(化学需氧量)去除以及脱氮除磷功效。具体地，在AAO工艺中，原废水首先进入厌氧区，兼性厌氧发酵菌在厌氧环境下将原废水中可生物降解的大分子有机物转化成挥发性脂肪酸(VFA)等分子量较小的中间发酵产物，聚磷菌则分解体内的聚磷酸盐以提供能量供专性好氧聚磷微生物在厌氧条件下生存，同时吸收VFA以合成聚-β羟基丁酸盐(PHB)；随后，废水进入缺氧区，反硝化菌以好氧区回流液中的硝酸盐作为电子受体和氮源，以原废水中的有机质和碳源为电子供体进行反硝化，达到脱氮目的；在好氧区，硝化细菌将入流中的氨氮及有机氮氨化成的氨氮，通过生物硝化作用转化成硝酸盐，聚磷菌则在利用废水中残留有机质的同时，主要通过分解其体内贮存的PHB所放出的能量维持其生长，并过量摄取污水中的溶解态磷。磷的去除最终通过排除二沉池的富磷剩余污泥完成。在AAO工艺运行状况下，通过混合液回流(内回流或硝化液回流)达到有效的硝化和反硝化目的，即有效去除废水中的COD、氨氮和总氮；通过污泥回流(外回流)，补充生化反应池中活性微生物浓度，确保生化处理效果。在传统AAO污水工艺基础上，还开发出例如多级AO和AAO-MBR等改良工艺，这些改良工艺系统均包括厌氧区、缺氧区、好氧区和泥水分离区。目前，基于AAO工艺的污水处理厂运行消耗大量的电能和化学药剂，迫切需要解决能耗和药耗过高的问题。污水处理厂的电耗主要来自好氧池充氧曝气用电，而药耗主要包括所投加的碳源和除磷剂。部分污水处理厂在药耗中占比最大是所投加的碳源，这是因为污水处理厂进水水质COD较低，不能满足微生物在脱氮除磷过程中所需的营养物质，因此需要向污水中投加碳源补充微生物所需要的COD。此外，由于污水处理厂在碳源供给上一般优先考虑脱氮需求，然后才考虑除磷，所以污水处理厂的生物除磷一般效果较差。大多数污水处理厂需采用化学除磷作为辅助除磷方法，投加的除磷剂是与磷酸盐能够有效反应并产生铝盐或者铁盐沉淀物，通过排泥系统排出以达到除磷的目的。AAO污水处理工艺中各个工艺段相互依存，但污水处理系统的脱氮除磷能力与污水处理工艺中各工艺段的工艺要求又有局部矛盾，例如，碳源投放量同时受到原污水COD含量的影响以及内回流出水中的溶解氧浓度(DissolvedOxygen，DO)会消耗外加碳源，从而需要增加投入外加碳源，而外加碳源过量投放会降低生物处理的效果；内回流与碳源投加之间的关系复杂；排泥系统又影响污泥停留时间，进而对系统除磷产生影响；并且排泥系统与污泥浓度有直接关系，污泥浓度的稳定对系统的脱氮除磷效果至关重要。当前，城市污水处理厂的运行大多依靠经验以人工操作为主，能够做到自动控制的也仅仅是设备的启停和故障报警，也有一些厂家在探索精确曝气与精确加药，以期能够通过有效的控制系统为污水处理厂节省电能和降低药耗。由于污水生物处理工艺是各处理单元密切相关的整体系统，影响曝气和加药的因素较多相互关联，使独立的精确曝气系统或加药系统的运行受到影响，甚至相互制约，导致精确曝气和智能加药的收效不够明显。此外，一些有节能潜力的设备，如鼓风机，加药泵，回流泵，排泥泵等，在当前污水处理厂的控制系统大多只能简单控制，做不到真正的量化控制时，不能与污水处理工艺全流程有机融合，也不能真正为污水处理厂降低能耗。
技术实现思路
为解决传统基于AAO工艺的污水处理工艺各工艺段仅能够实现单独、局部控制，与处理工艺整体运行系统难以融合从而导致药耗大、能耗大等问题，本申请提供一种以污水处理厂的主流工艺段与设备为基础的污水处理厂关键运行设备的智能控制系统，从而使局部的精确控制单元与整体污水处理系统有机融合，实现更有效的节能降耗。本申请提供的基于AAO工艺的污水处理工艺全流程智能控制系统用于采用以AAO工艺为基础的包括AAO改良工艺如多级AO和AAO-MBR等的污水处理厂，所述污水处理厂至少依次设置有厌氧区、缺氧区、好氧区和泥水分离区，其中，所述泥水分离区包括二次沉淀区与膜池中的任意一种；所述全流程智能控制系统包括数据采集模块、进水泵编组实时控制模块、好氧池曝气实时控制模块、回流实时控制模块、碳源投加实时控制模块、除磷剂投加实时控制模块和排泥泵实时控制模块，其中，所述数据采集模块用于采集污水水质数据、各设备的运行数据以及生化系统运行操作参数，其中，所述污水水质数据包括原污水进水氨氮、原污水进水COD、好氧池各廊道溶解氧浓度、缺氧区出水硝酸氮值、好氧区出水硝酸氮值、好氧区出水氨氮值、好氧区出水磷酸盐含量、处理出水总氮含量、处理出水总磷含量和好氧区污泥浓度；所述各设备的运行数据包括生化池液位高度、原污水进水流量；所述生化系统运行操作参数包括污泥停留时间和水力停留时间；所述进水泵编组实时控制模块根据所述水力停留时间控制原污水进水流量和生化池液位；所述好氧池曝气实时控制模块根据好氧区溶解氧浓度控制好氧区总进气量；所述回流实时控制模块根据处理出水总氮浓度、好氧区出水硝酸盐浓度以及污泥浓度控制内回流比；所述碳源投加实时控制模块根据处理出水总氮浓度和缺氧区出水硝酸盐浓度控制碳源投加量；所述除磷剂投加实时控制模块根据好氧区出水磷酸盐浓度以及处理出水总磷浓度控制除磷剂投加量；所述排泥泵实时控制模块根据污泥浓度、好氧区溶解氧浓度、好氧区出水氨氮浓度以及二次沉淀区泥位控制排泥量。在一种可实现的方式中，所述数据采集模块包括原污水进水流量计、生化池液位计、COD监测装置、氨氮浓度监测装置、硝酸盐浓度监测装置、碳源流量监测装置、污泥浓度监测装置、溶解氧浓度监测装置、除磷剂流量监测装置、磷酸盐浓度监测装置、总氮浓度监测装置、总磷含量监测装置和泥位计。在一种可实现的方式中，所述进水泵编组实时控制模块根据所述水力停留时间以及各段工艺的池体容积控制原污水进水流量具体根据下式(1)计算原污水进水流量Q范围：Q＝V/HRT式(1)其中，V表示各段工艺的池体容积之和；HRT表示水力停留时间。在一种可实现的方式中，所述好氧池包括至少三个廊道，其中，每个廊道的走向与所述污水的流向一致。在一种可实现的方式中，所述好氧池曝气实时控制模块控制第一廊道溶解氧浓度DO1的范围以(DO1-A0)值控制，使DO1-A0≤1mg/L，其中，A0取值0.3～3mg/L；第二廊道溶解氧浓度DO2的范围为A1≤DO2≤A2，,其中，A1取值2～3mg/L，A2取值3～7mg/L；第三廊道溶解氧浓度DO3的范围以(DO3-A3)值控制，使DO3-A3≤1.5mg/L，其中，A3取值1～2.5mg/L。在一种可实现的方式中，内回流比范围为100％～600％；外回流比范围为50％～200％。在一种可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于AAO污水处理工艺的全流程智能控制系统，其特征在于，所述全流程智能控制系统用于采用生物处理工艺的污水处理厂，所述污水处理厂至少依次设置有厌氧区、缺氧区、好氧区和泥水分离区；/n所述全流程智能控制系统包括数据采集模块、进水泵编组实时控制模块、好氧池曝气实时控制模块、回流实时控制模块、碳源投加实时控制模块、除磷剂投加实时控制模块和排泥泵实时控制模块中至少两个模块，其中，/n所述数据采集模块用于采集污水水质数据、各设备的运行数据以及生化系统运行操作参数，其中，所述污水水质数据包括原污水进水氨氮、原污水进水COD、好氧区各廊道溶解氧浓度、缺氧区出水硝酸氮值、好氧区出水硝酸氮值、好氧区出水氨氮值、好氧区出水磷酸盐含量、处理出水总氮含量、处理出水总磷含量和好氧区污泥浓度；所述各设备的运行数据包括生化池液位高度和原污水进水流量；所述生化系统运行操作参数包括污泥停留时间和水力停留时间；/n所述进水泵编组实时控制模块根据所述水力停留时间控制原污水进水流量和生化池液位；/n所述好氧池曝气实时控制模块根据好氧区溶解氧浓度控制好氧区总进气量；/n所述回流实时控制模块根据处理出水总氮浓度、好氧区出水硝酸盐浓度以及好氧区污泥浓度控制内回流比；/n所述碳源投加实时控制模块根据处理出水总氮浓度和缺氧区出水硝酸盐浓度控制碳源投加量；/n所述除磷剂投加实时控制模块根据处理出水总磷浓度以及好氧区出水磷酸盐浓度控制除磷剂投加量；/n所述排泥泵实时控制模块根据污泥浓度、好氧区溶解氧浓度、好氧区出水氨氮浓度以及二次沉淀区泥位控制排泥量。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于AAO污水处理工艺的全流程智能控制系统，其特征在于，所述全流程智能控制系统用于采用生物处理工艺的污水处理厂，所述污水处理厂至少依次设置有厌氧区、缺氧区、好氧区和泥水分离区；
所述全流程智能控制系统包括数据采集模块、进水泵编组实时控制模块、好氧池曝气实时控制模块、回流实时控制模块、碳源投加实时控制模块、除磷剂投加实时控制模块和排泥泵实时控制模块中至少两个模块，其中，
所述数据采集模块用于采集污水水质数据、各设备的运行数据以及生化系统运行操作参数，其中，所述污水水质数据包括原污水进水氨氮、原污水进水COD、好氧区各廊道溶解氧浓度、缺氧区出水硝酸氮值、好氧区出水硝酸氮值、好氧区出水氨氮值、好氧区出水磷酸盐含量、处理出水总氮含量、处理出水总磷含量和好氧区污泥浓度；所述各设备的运行数据包括生化池液位高度和原污水进水流量；所述生化系统运行操作参数包括污泥停留时间和水力停留时间；
所述进水泵编组实时控制模块根据所述水力停留时间控制原污水进水流量和生化池液位；
所述好氧池曝气实时控制模块根据好氧区溶解氧浓度控制好氧区总进气量；
所述回流实时控制模块根据处理出水总氮浓度、好氧区出水硝酸盐浓度以及好氧区污泥浓度控制内回流比；
所述碳源投加实时控制模块根据处理出水总氮浓度和缺氧区出水硝酸盐浓度控制碳源投加量；
所述除磷剂投加实时控制模块根据处理出水总磷浓度以及好氧区出水磷酸盐浓度控制除磷剂投加量；
所述排泥泵实时控制模块根据污泥浓度、好氧区溶解氧浓度、好氧区出水氨氮浓度以及二次沉淀区泥位控制排泥量。


2.根据权利要求1所述的全流程智能控制系统，其特征在于，所述数据采集模块包括原污水进水流量计、生化池液位计、COD监测装置、氨氮浓度监测装置、硝酸盐浓度监测装置、碳源流量监测装置、污泥浓度监测装置、溶解氧浓度监测装置、除磷剂流量监测装置、磷酸盐浓度监测装置、总氮浓度监测装置、总磷含量监测装置和泥位计。


3.根据权利要求1或2所述的全流程智能控制系统，其特征在于，所述进水泵编组实时控制模块根据所述水力停留时间以...

【专利技术属性】
技术研发人员：施汉昌，唐安平，韩晓磊，汪秋婉，刘海青，杨茹霞，
申请(专利权)人：北京协同创新智慧水务有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11