一种用于自养反硝化生物滤池的生态节能控制系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种用于自养反硝化生物滤池的生态节能控制系统，通过反硝化系统、电控系统以及控制平台共同作用，反硝化系统包括多组并联的自养反硝化生物滤池，自养反硝化生物滤池的公共进水端与公共出水端均设有硝酸盐仪，每组自养反硝化生物滤池的进水端与出水端均设有自动阀，控制平台顺序连接所述电控系统及反硝化系统，控制平台内设有上位机，反硝化系统中设置变送器，电控系统连接反硝化系统，采集并控制元件信息并实现制动，变送器包括传感器及信号转换电路，根据传感器装置的反馈信息，控制平台通过逻辑关系确定反硝化生物滤池的工作过程，实现分组式工作方案，有效的减少脱氮载体的消耗，降低运行成本，提高处理效率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于自养反硝化生物滤池的生态节能控制系统
本专利技术实施例涉及反硝化反应装置的控制结构
，具体涉及一种用于自养反硝化生物滤池的生态节能控制系统。
技术介绍
水资源是人类赖以生存的重要资源，但是，近年来随着人口的大量增长和经济的迅速发展，特别是农业生产过程中农药、化肥的大量使用以及生活污水和工业废水的无序排放，使得大量硝酸盐进入地表及地下水体导致水中硝酸盐污染普遍存在并呈加剧趋势。长期饮用被硝酸盐污染的水容易导致高铁血红蛋白症以及＂蓝婴症＂等，其转化物还具＂三致＂风险，而且地表水的硝酸盐污染会引起水体的富营养化，恶化水质和生态环境，水中硝酸盐污染的治理刻不容缓。为控制水体硝酸盐含量，确保水环境健康，世界各国均对水体中硝酸盐含量进行了严格规定。世界卫生组织(WHO)和美国环保署(EPA)规定饮用水中NO3-N浓度不得超过10mg/L，即NO3-限值为44.3mg/L。欧洲规定饮用水NO3--N标准为11.3mg/L，即NO3-限值为50mg/L。2007年我国开始实施的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)，规定硝酸盐(以N计)最高限值为10mg/L(地下水源限制时为20mg/L)。NO3--N在地下水中的背景值一般小于2mg/L，超过该值则表明地下水受到了人类活动的污染。我国依据地下水水质现状、地下水的用途及人体健康需要，根据《地下水质量标准》(GB/T14848-2017)将我国地下水以NO3--N为标准(以N计、毒理学指标)划分为五类：Ⅰ类≤2.0mg/L、Ⅱ类≤5.0mg/L、Ⅲ类≤20.0mg/L、Ⅳ≤30.0mg/L、Ⅴ类＞30.0mg/L。目前污水厂一级A标准的TN出水浓度为15mg/L，是地表水V类水体TN限值(2mg/L)的7倍多。我国对污水处理的排放要求越来越严苛，同时，各地方也都针对性的提出了严于国标的地方排放标准，因此污水处理厂相继进行提标改造。针对TN指标的去除，目前主要采用反硝化滤池工艺。根据反硝化细菌所利用碳源的有机、无机性，反硝化滤池分为异养和自养反硝化滤池。异养型反硝化滤池应用已久，但因其运行时需要不断投加有机碳源(如乙酸、乙酸钠、甲醇等)，所以造成此工艺运行费用高昂、出水COD易超标。而作为新兴的脱氮工艺，自养反硝化滤池因其利用无机碳(CO2、HCO3-、CO32-)作为碳源，以无机物(S、S2-、H2、S2O32-、Fe、Fe2+、NH4+等)作为硝酸盐氮还原的电子供体完成微生物新陈代谢而脱氮。故其具有运行费用低廉、运行维护简单、出水指标优异等优点，并逐步被污水厂提标改造所采用。自养反硝化滤池其核心设备为，采用硫/铁等无机物为主要原料做成的脱氮载体(滤料)。该载体(滤料)具有双重作用，既可以为自养微生物提供栖息繁殖的场所又可以为自养微生物提供所需的电子供体，故随着工艺运行，在TN去除的同时脱氮载体(滤料)也逐渐被消耗。自养反硝化作为一种生物法处理工艺，受水温(气温)影响较大，水温高则反应速率高(脱氮负荷高)、水温低则反应速率低(脱氮负荷低)。故为保证污水处理厂稳定达标，在工艺设计时，均按照低温设计。此种方式虽然保证了全年达标，但因按低脱氮负荷设计，池体装填脱氮载体(滤料)较多，夏季会将TN指标去除的过低而造成脱氮载体(滤料)过度消耗、运行费用偏高(我国污水处理厂TN排放标准基本为10-15mg/L)。
技术实现思路
为此，本专利技术实施例提供一种用于自养反硝化生物滤池的生态节能控制系统，以解决现有技术中由于控制系统不能自动合理分配反硝化滤池的运行方式而导致的在受温度影响下，控制调节不及时使得脱氮载体(滤料)过度消耗、运行费用偏高的问题。为了实现上述目的，本专利技术的实施方式提供如下技术方案：在本专利技术的实施方式的第一方面中，提供了一种用于自养反硝化生物滤池的生态节能控制系统，包括反硝化系统、电控系统以及控制平台，所述反硝化系统包括多组并联的自养反硝化生物滤池，所述自养反硝化生物滤池的公共进水端与公共出水端均设有硝酸盐仪，每组所述自养反硝化生物滤池的进水端与出水端均设有自动阀，所述控制平台顺序连接所述电控系统及反硝化系统，所述电控系统为控制电路模块系统，所述控制平台内设有上位机，所述反硝化系统中设置变送器，所述电控系统连接所述反硝化系统，采集并控制元件信息并实现制动，所述变送器包括传感器及信号转换电路，每个自动阀实现单独控制。进一步地，所述上位机包含控制装置及数据编写程序，用于实现对采集所述反硝化系统的数据信息运算并实施控制指令。进一步地，所述控制装置包括控制模块，所述控制模块分别连接电源模块、采集模块、运算模块以及执行模块。进一步地，所述控制装置还包括与控制模块连接的计时模块，能够实现为系统中每个自养反硝化生物滤池的运行时间记录并反馈。进一步地，所述控制装置还包括与控制模块连接的通讯模块，能够实现远程通讯监控及数据传输。进一步地，所述反硝化系统包含流量计，所述流量计设置在进水端的硝酸盐仪的前端。进一步地，所述运算模块的算法控制步骤为(1)首先设置自养反硝化生物滤池的个数为N-Nn的连续数列，N≥3；(2)用M描述为所述自养反硝化生物滤池的自动阀，F描述为流量计，通过流量计记录进水容积的大小；(3)通过进水端与出水端设置的硝酸盐仪，能够有效地测量水溶中的水硝态氮浓度；(4)根据流量大小及运行时间，通过设置咋反硝化系统中的传感器原件，有效的记录单组所述自养反硝化生物滤池的运行状态；(5)运行状态数据采集后通过PLC的A/D转换模块送入PLC，上位控制计算机通过与PLC通信获得数据进行显示，控制算法在PLC里面运行；(6)通过算法控制PLCPWM脉冲的宽度，进而控制反硝化系统的整体运行，实现控制单组自养反硝化生物滤池的自动阀的启动与暂停。进一步地，步骤(1)中自养反硝化生物滤池的个数为六组，描述为N＝6。进一步地，多组所述自养反硝化生物滤池构成一个整体的闭合系统，根据硝酸盐仪测得的水硝态氮浓度数值以及流量与时间变化得到下述逻辑公式：Nn＝N*Cout/Cd(1)U＝Nn*Qd/N2(2)Nn/N≥0.5(3)其中，Nn—实际需要运行的滤池格数(如遇小数位采用2舍3入或3舍4入的取整方式，可调)N—设计滤池格数Cout—设计出水硝态氮浓度(mg/L)Cd—设计出水硝态氮浓度(mg/L)U—实际滤速(m3/m2h),≤7(可调)Qd—设计流量(m3/h)根据上述逻辑，在PLC中设计ECO模式，夏季时可以手动或自动启动该模式，PLC计算出实际需要运行的滤池格数Nn，并将N-Nn格数的滤池关闭。进一步地，在上述逻辑中，单组自养反硝化生物滤池的运行时间为8小时，且应保证U≤7(m3/m2h)。根据本专利技术的实施方式，本控制系统具有如下优点：本专利技术的方案中通过反硝化系统、电控系统以及控制平台共同作用，反硝化系统包括多组并联的自本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于自养反硝化生物滤池的生态节能控制系统，其特征在于，包括反硝化系统、电控系统以及控制平台，所述反硝化系统包括多组并联的自养反硝化生物滤池，所述自养反硝化生物滤池的公共进水端与公共出水端均设有硝酸盐仪，每组所述自养反硝化生物滤池的进水端与出水端均设有自动阀，所述控制平台顺序连接所述电控系统及反硝化系统，所述电控系统为控制电路模块系统，所述控制平台内设有上位机，所述反硝化系统中设置变送器，所述电控系统连接所述反硝化系统，采集并控制元件信息并实现制动，所述变送器包括传感器及信号转换电路，每个自动阀实现单独控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于自养反硝化生物滤池的生态节能控制系统，其特征在于，包括反硝化系统、电控系统以及控制平台，所述反硝化系统包括多组并联的自养反硝化生物滤池，所述自养反硝化生物滤池的公共进水端与公共出水端均设有硝酸盐仪，每组所述自养反硝化生物滤池的进水端与出水端均设有自动阀，所述控制平台顺序连接所述电控系统及反硝化系统，所述电控系统为控制电路模块系统，所述控制平台内设有上位机，所述反硝化系统中设置变送器，所述电控系统连接所述反硝化系统，采集并控制元件信息并实现制动，所述变送器包括传感器及信号转换电路，每个自动阀实现单独控制。


2.如权利要求1所述的用于自养反硝化生物滤池的生态节能控制系统，其特征在于，所述上位机包含控制装置及数据编写程序，用于实现对采集所述反硝化系统的数据信息运算并实施控制指令。


3.如权利要求2所述的用于自养反硝化生物滤池的生态节能控制系统，其特征在于，所述控制装置包括控制模块，所述控制模块分别连接电源模块、采集模块、运算模块以及执行模块。


4.如权利要求3所述的用于自养反硝化生物滤池的生态节能控制系统，其特征在于，所述控制装置还包括与控制模块连接的计时模块，能够实现为系统中每个自养反硝化生物滤池的运行时间记录并反馈。


5.如权利要求4所述的用于自养反硝化生物滤池的生态节能控制系统，其特征在于，所述控制装置还包括与控制模块连接的通讯模块，能够实现远程通讯监控及数据传输。


6.如权利要求4所述的用于自养反硝化生物滤池的生态节能控制系统，其特征在于，所述反硝化系统包含流量计，所述流量计设置在进水端的硝酸盐仪的前端。


7.如权利要求6所述的用于自养反硝化生物滤池的生态节能控制系统，其特征在于，所述运算模块的算法控制步骤为
(1)首先设置自养反硝化生物滤池的个数为N-Nn的连续数列，N≥3；
(2)用M...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡文，孙召强，王佳君，潘力鹏，杨袁，
申请(专利权)人：北京泰科智康环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11