一种污水处理工艺的碳源投加智能控制系统和方法技术方案

本方案公开了一种污水处理工艺的碳源投加智能控制系统和方法，属于污水处理技术领域，包括脱氮除磷装置、与脱氮除磷装置连接且用于深度脱氮的反硝化装置，脱氮除磷装置包括进水池、通过进水管道与进水池连接的生化池、通过外回流管与生化池连接的污泥回流池、与污泥回流池连接的二沉池、与二沉池连接的自动刮泥机构，二沉池内还设置有排泥机构，二沉池用于进行泥水分离。本发明专利技术公开的污水处理工艺的碳源投加智能控制系统和方法，能够实时检测污水中的硝酸盐等物质的含量，并且根据对应的物质含量自动对甲醇进行精准投加，无需人工手动添加，使甲醇的投加量更加精准。使甲醇的投加量更加精准。使甲醇的投加量更加精准。

【技术实现步骤摘要】
一种污水处理工艺的碳源投加智能控制系统和方法


[0001]本专利技术涉及污水处理
，具体涉及一种污水处理工艺的碳源投加智能控制系统和方法。

技术介绍

[0002]脱氮是再生水处理工艺中的重要环节，污水处理厂出水中氮含量是评价其是否符合排放标准的重要指标，使得城镇污水处理厂的出水总氮排放标准日益严格，近年来，生物脱氮技术因经济效益高、环保优势突出，已经被越来越多地应用于实际污水处理工艺中，生物脱氮技术往往需要经历反硝化过程，使硝酸盐在缺氧条件下通过外界有机物提供电子，使其被还原为氮气，需要甲醇以确保反应所需的有机物充足，常见的碳源如乙酸钠、甲醇、葡萄糖等药剂；反硝化脱氮的原理是必须要以有机物碳源作为电子供体，将亚硝氮或硝氮还原为氮气。目前国内城市生活污水处理厂普遍因进水碳氮比低而造成的脱氮效率低的情况，尤其是在低温季节，情况更为突出。为了提高系统的脱氮效率，为保证出水总氮能达标排放，在处理过程中需补充碳源。
[0003]目前国内对于强化脱氮中碳源投加模式的研究较少，投加量常常基于调试的经验来确定，而且污水处理厂处理后的污水中，有机质含量大大降低，当再生水厂中的碳源不足时，就会不足以支撑功能微生物发挥作用，将使脱氮达不到预期效果，影响出水水质达标，为了应对处理单元进水的水量以及水质的实时变化，当碳源足够时，通常会采用过量投加的策略，而碳源的过量投加不仅会造成碳源的浪费，同时也容易存在出水有机物浓度超标的问题，并且也会造成浪费，使企业效益受损，因此，确定反硝化滤池的甲醇投加量尤为重要，本专利技术针对这一技术问题进行解决。

技术实现思路

[0004]本专利技术公开了一种污水处理工艺的碳源投加智能控制系统和方法，能够实时检测污水中的硝酸盐等物质的含量，并且根据对应的物质含量自动对甲醇进行精准投加，无需人工手动添加，使甲醇的投加量更加精准。
[0005]一种污水处理工艺的碳源投加智能控制系统，包括脱氮除磷装置、与所述脱氮除磷装置连接且用于深度脱氮的反硝化装置，所述脱氮除磷装置包括进水池、通过进水管道与所述进水池连接的生化池、通过外回流管与所述生化池连接的污泥回流池、与所述污泥回流池连接的二沉池、与所述二沉池连接的自动刮泥机构，所述二沉池内还设置有排泥机构，所述二沉池用于进行泥水分离。
[0006]当二沉池内的污泥过多时，会通过排泥机构将部分污泥排出到污泥浓缩池内，防止过多的污泥影响到正常工作的进行。
[0007]所述生化池包括厌氧池、与所述厌氧池连通的缺氧池、与所述缺氧池连通的好氧池，所述厌氧池通过外回流管与所述污泥回流池连接，且所述厌氧池通过进水管与所述进
水池连接，所述污泥回流池与甲醇溶液储存装置连接，所述好氧池与所述二沉池连通。
[0008]所述好氧池还与内回流管的一端连接，所述内回流管的另一端设置在缺氧池内，所述二沉池还与出水管连接，所述好氧池底部设置有微孔曝气头，所述微孔曝气头与鼓风机一连接。
[0009]所述脱氮除磷装置、所述反硝化装置分别设置有用于投放甲醇的加药点，多个所述加药点分别与药液制备罐连接，所述加药点上设置有电磁阀，所述电磁阀与用于采集进水管流量和生化池数据的PLC自控柜连接，所述脱氮除磷装置和所述反硝化装置内分别设置有若干用于测量各项数据的工艺仪表系统，若干所述工艺仪表系统分别与所述PLC自控柜连接，所述PLC自控柜通过4GRTU通讯信号将数据上传到云数据中心的云端服务器。
[0010]进一步的，所述反硝化装置包括与所述二沉池通过管路连接的进水箱、与所述进水箱连通的滤柱，所述滤柱内下方设置有与所述进水池连通的配水配气室，所述配水配气室的上方设置有人工陶粒，所述进水池和所述配水配气室之间还连通有装有甲醇的液体甲醇储罐，所述配水配气室与鼓风机二连通，出水口设置在所述滤柱上。
[0011]所述液体甲醇储罐和所述配水配气室之间设置有反冲洗水箱，反冲洗排水口设置在所述滤柱上。
[0012]进一步的，所述厌氧池、所述缺氧池和所述污泥回流池内分别设置有搅拌机，所述搅拌机能够将投加的甲醇与污水更好地进行混合。
[0013]进一步的，所述药液制备罐内设置有液位计，所述药液制备罐上设置有药液输送泵，所述药液输送泵配套变频器，本方案中的药液输送泵采用变频控制，所述液位计、所述变频器、所述药液输送泵分别与所述PLC自控柜连接。
[0014]进一步的，所述工艺仪表系统包括用于测量进水瞬时流量的瞬时流量计、用于检测硝酸盐氮含量的在线硝酸盐氮测量仪，还包括氧化还原电位测量仪、溶解氧测量仪、污泥浓度测量仪、pH值测定仪、用于测量气温的温度计，若干的所述工艺仪表系统能够检测到各项对应的数据，检测到的数据会通过PLC自控柜上传到云端服务器，并通过云端服务器对数据预处理，进行外甲醇投加神经网络的计算等甲醇投加的智能控制算法，从而得到精准的甲醇投加量。
[0015]本方案中可以预先设定污泥的最大浓度值，当所述污泥浓度测量仪的测定值超过设定的最大浓度值时，可以通过PLC控制柜控制排泥机构启动，或者采用定时排泥的方式，每隔一段时间后通过所述排泥机构进行排泥。
[0016]一种碳源投加方法，基于上述污水处理工艺的碳源投加智能控制系统，具体包括以下步骤：S1、通过所述脱氮除磷装置，对污水中的氮元素和磷元素进行去除，并将处理后的污水排放到二沉池中，使水与污泥分离。
[0017]S2、在二沉池中分离的污水会通过所述反硝化装置，来进行深度脱氮工作，并在脱氮工作完成后在滤柱内进行反冲洗工作。
[0018]S3、建立数学模型，用于计算甲醇投加量。
[0019]S4、根据工艺仪表系统采集到的数据，通过数学模型，计算出对应的甲醇投加量。
[0020]S5、向经过反硝化装置加工后的水中投入甲醇，进一步进行脱氮。
[0021]S6、对工艺仪表系统进行数据清洗，删除在线数据中的重复信息，纠正数据存在的
各类错误。
[0022]进一步的，所述脱氮除磷装置的工作过程分为如下四个阶段：S11、进水池内甲醇充足的条件下，碳氮比C/N为5.0~7.5，装置进行微生物驯化、培养及稳定运行。
[0023]S12、其它调节不变的情况下，降低进水池内的甲醇投放量，使得C/N为2.0~4.0。
[0024]S13、维持低甲醇进水条件，C/N为2.0~4.0，并向污泥回流池中投加甲醇，提升进水池内甲醇ρ（COD）达到20~30mg/L。
[0025]S14、维持低甲醇进水条件，C/N为2.0~4.0，直接于进水池投加甲醇，提升进水ρ（COD）达到20~30mg/L。
[0026]S15、上述过程中，装置运行温度为室温25~28℃，pH为7.0~8.0，厌氧池、缺氧池及好氧池溶解氧的范围分别在0，0~0.5，1.5~2.5mg/L。
[0027]进一步的，所述反硝化装置的脱氮过程分为如下几个阶段：S21、从二沉池中分离的水在进水箱中存放。
[0028]S22、建立网络模型，通过检测获取NO3‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种污水处理工艺的碳源投加智能控制系统，其特征在于，包括脱氮除磷装置、与所述脱氮除磷装置连接且用于深度脱氮的反硝化装置，所述脱氮除磷装置包括进水池（1）、与所述进水池（1）通过进水管道连接的生化池、与所述生化池通过外回流管（8）连接的污泥回流池（6）、与所述污泥回流池（6）连接的二沉池（4）、与所述二沉池（4）连接的自动刮泥机构（3）；所述生化池包括厌氧池（11）、与所述厌氧池（11）连通的缺氧池（10）、与所述缺氧池（10）连通的好氧池（12），所述厌氧池（11）通过外回流管（8）与所述污泥回流池（6）连接，且所述厌氧池（11）通过进水管与所述进水池（1）连接，所述污泥回流池（6）与甲醇溶液储存装置（7）连接，所述好氧池（12）与所述二沉池（4）连通；所述好氧池（12）还与内回流管（13）的一端连接，所述内回流管（13）的另一端设置在缺氧池（10）内，所述二沉池（4）还与出水管连接，所述好氧池（12）底部设置有微孔曝气头，所述微孔曝气头与鼓风机一（9）连接；所述脱氮除磷装置、所述反硝化装置分别设置有用于投放甲醇的加药点，多个所述加药点分别与用于存放甲醇的药液制备罐连接，所述加药点上设置有电磁阀，所述电磁阀与用于采集进水管流量和生化池数据的PLC自控柜连接，所述脱氮除磷装置和所述反硝化装置内分别设置有若干用于测量各项数据的工艺仪表系统，若干所述工艺仪表系统分别与所述PLC自控柜连接，所述PLC自控柜通过4GRTU通讯信号将数据上传到云数据中心的云端服务器。2.根据权利要求1所述的污水处理工艺的碳源投加智能控制系统，其特征在于，所述反硝化装置包括与所述二沉池（4）通过管路连接的进水箱（20）、与所述进水箱（20）连通的滤柱，所述滤柱内下方设置有与所述进水池（1）连通的配水配气室（16），所述配水配气室（16）的上方设置有人工陶粒（17），所述进水池（1）和所述配水配气室（16）之间还连通有装有甲醇的液体甲醇储罐（21），所述配水配气室（16）与鼓风机二（15）连通，出水口（19）设置在所述滤柱上；所述液体甲醇储罐（21）和所述配水配气室（16）之间设置有反冲洗水箱（14），反冲洗排水口（18）设置在所述滤柱上。3.根据权利要求1所述的污水处理工艺的碳源投加智能控制系统，其特征在于，所述药液制备罐内设置有液位计，所述药液制备罐上设置有药液输送泵，所述药液输送泵配套变频器，所述液位计、所述变频器、所述药液输送泵分别与所述PLC自控柜连接。4.根据权利要求1所述的污水处理工艺的碳源投加智能控制系统，其特征在于，所述工艺仪表系统包括用于测量进水瞬时流量的瞬时流量计、用于检测硝酸盐氮含量的在线硝酸盐氮测量仪，还包括氧化还原电位测量仪、溶解氧测量仪、污泥浓度测量仪、pH值测定仪、用于测量气温的温度计。5.一种碳源投加方法，基于如权利要求4所述的污水处理工艺的碳源投加智能控制系统，其特征在于，包括以下步骤：S1、通过所述脱氮除磷装置，对污水中的氮元素和磷元素进行去除，并将处理后的污水排放到二沉池（4）中，使水与污泥分离；S2、在二沉池（4）中分离的污水会通过所述反硝化装置，来进行深度脱氮工作，并在脱氮工作完成后在滤柱内进行反冲洗工作；
S3、建立数学模型，用于计算甲醇投加量；S4、根据工艺仪表系统采集到的数据，通过数学模型，计算出对应的甲醇投加量；S5、向经过反硝化装置加工后的水中投入甲醇，再次进行脱氮；S6、对工艺仪表系统进行数据清洗，删除在线数据中的重复信息，纠正数据存在的各类错误。6.根据权利要求5所述的碳源投加方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述脱氮除磷装置工作过程分为以下四个阶段：S11、进水池（1）内甲醇充足的条件下，碳氮比C/N为5.0~7.5，装置进行微生物驯化、培养及稳定运行；S12、其它调节不变的情况下，降低进水池（1）内的甲醇投放量，使得C/N为2.0~4.0；S13、维持低甲醇进水条件，C/N为2.0~4.0，并向污泥回流池（6）中投加甲醇，提升进水池（1）内甲醇ρ（COD）达到20~30mg/L；S14、维持低甲醇进水条件，C/N为2.0~4.0，直接于进水池（1）投加甲醇，提升进水ρ（COD）达到20~30mg/L；S15、上述过程中，装置运行温度为室温25~28℃，pH为7.0~8.0，厌氧池（11）、缺氧池（10）及好氧池（12）溶解氧的范围分别在0，0~0.5、1.5~2.5mg/L。7.根据权利要求5所述的碳源投加方法，其特征在于，所述步骤2中，所述反硝化装置的脱氮过程分为以下阶段：S21、从二沉池（4）中分离的水在进水箱（20）中存放；S22、建立网络模型，通过检测获取NO3‑
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N、NO2‑
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N、DO、ORP、pH值、温度以及甲醇投加量...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玉涛，于江龙，唐记弘，周文祥，盖树光，杨晓林，于宾，
申请(专利权)人：烟台市弗兰德电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：