一种污水处理系统及控制方法技术方案

本申请涉及污水处理技术领域，具体而言，涉及一种污水处理系统及控制方法。污水处理系统包括污水处理分区、第一分析单元、第二分析单元、曝气单元、外碳源投加单元及控制单元；曝气单元与好氧区连通，用于将空气导入好氧区；外碳源投加单元与缺氧区连通，用于向缺氧区导入外碳源；控制单元用于控制曝气单元导入好氧区的空气量；控制单元还用于根据好氧区的氨氮和硝氮的参数，以及控制外碳源投加单元导入缺氧区的外碳源量。该污水处理系统能够根据实际的污水处理情况实现生化好氧阶段的按需曝气，最大限度节约曝气能耗和外碳源投加量；同时，可实现对污水处理厂的无人值守管理，大大节约管理的人力资源。管理的人力资源。管理的人力资源。

【技术实现步骤摘要】
一种污水处理系统及控制方法


[0001]本申请涉及污水处理
，具体而言，涉及一种污水处理系统及控制方法。

技术介绍

[0002]目前，污水处理厂的控制多是利用PLC系统与计算机管理实现污水处理的自动操作，剔除人工操作部分，实现处理现场的实时监控与管理。如以溶解氧为控制参数的，鼓风机和阀门为执行单元，对好氧池内的溶解氧进行调控。但是在实际应用中，控制效果较差，能耗药耗节约无法满足用户需求，生化系统内微生物无法在最优条件下发挥功能性作用。此外，智慧城市和低碳目标的提出，从管理模式上要求污水处理厂实现“无人值守”。为了实现无人值守，其核心是要有高质量的污水处理设施与运行管理、高质量的检测仪器仪表和高水平的自动控制系统等。

技术实现思路

[0003]本申请提供一种污水处理系统及控制方法，以改善上述问题。
[0004]本专利技术具体是这样的：
[0005]一种污水处理系统，包括污水处理分区、第一分析单元、第二分析单元、曝气单元、外碳源投加单元及控制单元；
[0006]污水处理分区包括厌氧区、缺氧区及好氧区，厌氧区、缺氧区及好氧区依次连通；
[0007]第一分析单元用于检测导入和导出污水处理分区的水的水质参数；第二分析单元设置于好氧区，用于检测好氧区的氨氮、硝氮和溶解氧的参数；曝气单元与好氧区连通，用于将空气导入好氧区；外碳源投加单元与缺氧区连通，用于向缺氧区导入外碳源；
[0008]第一分析单元、第二分析单元、曝气单元及外碳源投加单元均与控制单元电连接；控制单元用于根据好氧区的氨氮、硝氮和溶解氧的参数，以及导入污水处理分区的水的水质参数，控制曝气单元导入好氧区的空气量；控制单元还用于根据好氧区的氨氮和硝氮的参数，以及导出污水处理分区的水的水质参数，控制外碳源投加单元导入缺氧区的外碳源量。
[0009]在本专利技术的一种实施例中，好氧区包括脉冲曝气区、稳态好氧区以及过渡区域，过渡区域位于脉冲曝气区和稳态好氧区之间，过渡区域与脉冲曝气区和稳态好氧区连通；
[0010]第二分析单元设置于过渡区域，且用于检测过渡区域的氨氮、硝氮和溶解氧的参数；曝气单元与脉冲曝气区及稳态好氧区连通，且用于将空气导入脉冲曝气区及稳态好氧区；
[0011]控制单元用于根据过渡区域的氨氮、硝氮和溶解氧的参数，以及导入污水处理分区的水的水质参数，控制曝气单元导入脉冲曝气区及稳态好氧区的空气量。
[0012]在本专利技术的一种实施例中，污水在脉冲曝气区的停留时间为污水在稳态好氧区的停留时间的2
‑
4倍。
[0013]在本专利技术的一种实施例中，曝气单元包括风机、第一进气管、第二进气管、第一空
气流量调节阀及第二空气流量调节阀；
[0014]第一进气管的两端分别与风机及脉冲曝气区连通，第二进气管的两端分别与风机及稳态好氧区连通，第一空气流量调节阀及第二空气流量调节阀分别设置于第一进气管及第二进气管；
[0015]其中，风机、第一空气流量调节阀及第二空气流量调节阀均与控制单元电连接。
[0016]在本专利技术的一种实施例中，污水处理系统还包括硝化液回流单元，硝化液回流单元将缺氧区与好氧区连通，且用于将好氧区的硝化液导入缺氧区；
[0017]硝化液回流单元与控制单元电连接，控制单元还用于根据好氧区的氨氮和硝氮的参数，以及导出污水处理分区的水的水质参数，控制由好氧区导入缺氧区的硝化液回流比。
[0018]在本专利技术的一种实施例中，污水处理分区还包括进水管、二沉池及出水管；进水管与厌氧区连通，以将污水导入厌氧区；二沉池与好氧区连通，出水管与二沉池连通，以导出二沉池中的水；
[0019]第一分析单元包括第一水质检测器、第二水质检测器、第一流量计及第二流量计；第一水质检测器及第一流量计设置于进水管，且用于检测由进水管导入污水处理分区的污水的水质及流量；第二水质检测器及第二流量计设置于出水管，且用于检测由出水管导出的经污水处理分区处理后的水的水质及流量。
[0020]一种污水处理控制方法，采用上述的污水处理系统实现，包括：
[0021]接收第一分析单元输出的表征导入和导出污水处理分区的水的水质参数的第一检测信号；接收第二分析单元输出的表征好氧区的氨氮、硝氮和溶解氧的参数的第二检测信号；
[0022]根据好氧区的氨氮、硝氮和溶解氧的参数，以及导入污水处理分区的水的水质参数，控制曝气单元导入好氧区的空气量；
[0023]根据好氧区的氨氮和硝氮的参数，以及导出污水处理分区的水的水质参数，控制外碳源投加单元导入缺氧区的外碳源量以及硝化液回流单元由好氧区导入缺氧区的硝化液回流比。
[0024]在本专利技术的一种实施例中，在控制曝气单元导入好氧区的进气量的步骤之前，污水处理控制方法还包括：
[0025]基于内嵌的生化模型计算出好氧区的模拟需氧量和对应供气气量，如下：
[0026][0027][0028][0029][0030][0031]式中，r
COD
为COD去除速率；Y
H
为异养微生物产率系数；μ
H
为异养微生物最大比增殖速率；C
COD
为COD浓度；C
O2
为O2浓度；X
H
为异养微生物浓度；k
COD
为COD半饱和常数；k
O2
为O2半饱和常数；C
NO3
‑
N
为NO3‑
N浓度；η为反硝化系数；r
NH3
‑
N
为NH3‑
N去除速率；Y
A
为自养微生物产率系数；μ
A
为自养微生物最大比增殖速率；C
NH3
‑
N
为NH3‑
N浓度；X
A
为自养微生物浓度；k
NH3
‑
N
为NH3‑
N半饱和常数；k
OA
为硝化菌半饱和常数；r
NO3
‑
N
为NO3‑
N去除速率；r
O2
为O2消耗速率；Q
air
为曝气流量；α为充氧系数；E
A
为氧转移率。
[0032]在本专利技术的一种实施例中，控制曝气单元导入好氧区的进气量的步骤包括：
[0033]基于好氧区的模拟需氧量和对应供气气量，确定曝气单元导入脉冲曝气区及稳态好氧区的空气量；
[0034]控制曝气单元导入脉冲曝气区及稳态好氧区的空气；
[0035]其中，确定曝气单元导入脉冲曝气区的空气量的步骤如下：
[0036][0037]式中，M为脉冲系数；f
k
t为脉冲控制周期；[NH3‑
N]*
为好氧区的氨氮和硝氮的参数；Δ为控制值，为3
‑
8。
[0038]在本专利技术的一种实施例中，在控制外碳源投加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种污水处理系统，其特征在于：所述污水处理系统包括污水处理分区、第一分析单元、第二分析单元、曝气单元、外碳源投加单元及控制单元；所述污水处理分区包括厌氧区、缺氧区及好氧区，所述厌氧区、所述缺氧区及所述好氧区依次连通；所述第一分析单元用于检测导入和导出所述污水处理分区的水的水质参数；所述第二分析单元设置于所述好氧区，用于检测所述好氧区的氨氮、硝氮和溶解氧的参数；所述曝气单元与所述好氧区连通，用于将空气导入所述好氧区；所述外碳源投加单元与所述缺氧区连通，用于向所述缺氧区导入外碳源；所述第一分析单元、所述第二分析单元、所述曝气单元及外碳源投加单元均与所述控制单元电连接；所述控制单元用于根据所述好氧区的氨氮、硝氮和溶解氧的参数，以及导入所述污水处理分区的水的水质参数，控制所述曝气单元导入所述好氧区的空气量；所述控制单元还用于根据所述好氧区的氨氮和硝氮的参数，以及导出所述污水处理分区的水的水质参数，控制所述外碳源投加单元导入所述缺氧区的外碳源量。2.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于：所述好氧区包括脉冲曝气区、稳态好氧区以及过渡区域，所述过渡区域位于所述脉冲曝气区和所述稳态好氧区之间，所述过渡区域与所述脉冲曝气区和所述稳态好氧区连通；所述第二分析单元设置于所述过渡区域，且用于检测所述过渡区域的氨氮、硝氮和溶解氧的参数；所述曝气单元与所述脉冲曝气区及所述稳态好氧区连通，且用于将空气导入所述脉冲曝气区及所述稳态好氧区；所述控制单元用于根据所述过渡区域的氨氮、硝氮和溶解氧的参数，以及导入所述污水处理分区的水的水质参数，控制所述曝气单元导入所述脉冲曝气区及所述稳态好氧区的空气量。3.根据权利要求2所述的污水处理系统，其特征在于：污水在所述脉冲曝气区的停留时间为污水在所述稳态好氧区的停留时间的2
‑
4倍。4.根据权利要求2所述的污水处理系统，其特征在于：所述曝气单元包括风机、第一进气管、第二进气管、第一空气流量调节阀及第二空气流量调节阀；所述第一进气管的两端分别与所述风机及所述脉冲曝气区连通，所述第二进气管的两端分别与所述风机及所述稳态好氧区连通，所述第一空气流量调节阀及所述第二空气流量调节阀分别设置于所述第一进气管及所述第二进气管；其中，所述风机、所述第一空气流量调节阀及所述第二空气流量调节阀均与所述控制单元电连接。5.根据权利要求1
‑
4中任意一项所述的污水处理系统，其特征在于：所述污水处理系统还包括硝化液回流单元，所述硝化液回流单元将所述缺氧区与所述好氧区连通，且用于将所述好氧区的硝化液导入所述缺氧区；所述硝化液回流单元与所述控制单元电连接，所述控制单元还用于根据所述好氧区的氨氮和硝氮的参数，以及导出所述污水处理分区的水的水质参数，控制由所述好氧区导入所述缺氧区的硝化液回流比。
6.根据权利要求1
‑
4中任意一项所述的污水处理系统，其特征在于：所述污水处理分区还包括进水管、二沉池及出水管；所述进水管与所述厌氧区连通，以将污水导入所述厌氧区；所述二沉池与所述好氧区连通，所述出水管与所述二沉池连通，以导出所述二沉池中的水；所述第一分析单元包括第一水质检测器、第二水质检测器、第一流量计及第二流量计；所述第一水质检测器及所述第一流量计设置于所述进水管，且用于检测由所述进水管导入所述污水处理分区的污水的水质及流量；所述第二水质检测器及所述第二流量计设置于所述出水管，且用于检测由所述出水管导出的经所述污水处理分区处理后的水的水质及流量。7.一种污水处理控制方法，采用如权利要求1
‑
6中任意一项所述的污水处理系统实现，其特征在于，包括：接收所述第一分析单元输出的表征导入和导出所述污水处理分区的水的水质参数的第一检测信号；接收所述第二分析单元输出的表征所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建利，高放，薛晓飞，李凌云，刘同银，王永涛，赵鑫，
申请(专利权)人：北京北控海创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：