一种非稳态分段进水深度脱氮除磷过程控制系统及控制方法，上位PC机通过以太网与可编程控制器PLC控制器连接；PLC控制器与对进水负荷动态变化控制与恒定溶解氧控制的电机\变频控制柜连接；控制柜与执行机构及监测装置连接；进水负荷动态变化包括进水相位角变化流程，周期变化流程和正弦曲线波峰波谷变化流程；恒定溶解氧控制包括溶解氧测定仪、溶解氧传感器、气体流量计和电动阀；监视控制系统包括现场仪表、进水量调节泵、厌氧\缺氧反应器、各段鼓风机。电机\变频控制柜由控制总线与检测设备、动力设备通过PLC控制器和计算机连接；通过控制进水负荷动态变化和恒定溶解氧，实现非稳态进水水量条件下改良分段进水工艺性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生化法污水生物处理
，涉及一种非稳态分段进水深度脱氮除 磷过程控制系统及控制方法，尤其优化改良分段进水工艺设计和运行控制策略，提高工艺 处理效果和稳定性，改善装置控制性能，同时可实现根据进水变化实时调整运行参数的节 能降耗方法，适用于已建分段进水工艺的升级改造或新建工艺。
技术介绍
随着政府环保部门的重视，虽然国内污水处理率不断提高，但是由氮磷污染引起 的水体富营养问题不仅没有解决，而且有日益严重的趋势。目前以控制富营养化为目的的 脱氮除磷水污染治理技术，是我国污水处理领域的研究热点。近年来，尽管我国城市污水脱 氮除磷技术的研究有了很大进展，但仍然普遍存在工艺流程复杂、构筑物繁多、能耗和剩余 污泥量过大、同步脱氮除磷效率低、缺少方便实效的过程控制系统等缺陷。传统生物脱氮 除磷技术的缺陷和可持续污水处理技术的要求，促使生物脱氮除磷新技术和工艺的飞速发 展。改良分段进水脱氮除磷工艺是基于南非开普敦大学工艺(UCT工艺)开发的新型高效 脱氮除磷工艺，它可以最大程度地利用原水碳源，对于我国普遍低碳氮比城市污水水质情 况具有非常大的竞争优势，在现阶段无论从提高污水氮磷去除效果、遏制富营养化问题和 节能降耗等方面都有重大的现实意义和推广应用前景。此外，随着我国城镇污水排放标准 的日益严格和我国污水处理厂出水水质现状，90%以上的城镇污水处理厂面临着现有处理 工艺的技术革新和升级改造，对于在建的污水处理厂更是要做到一步到位，达到国家城镇 污水一级A排放标准。城市污水处理厂的进水流量和污染物浓度时变化和日变化都会呈现一定的规律 性特点，存在较大的波动范围，每日的最高进水流量会是最低进水流量的几倍，污染物浓度 也会在日高峰期达到峰值，因此污水处理厂工艺出水水质情况也随之变化，最终影响日平 均出水水质。对此，目前已建的污水厂在前期设计阶段一般采用较大的设计安全系数，以缓 解进水水量和水质的波动对水厂运行造成的负面影响，但这无疑增加了水厂建设的基建费 用，低负荷时浪费部分构筑物容量，增加运行能耗。同时，目前水厂应用的控制系统多采用 以PLC为基础的IPC和PLC集散型控制系统，实现采用计算机集散控制方式，对污水处理厂 生产过程进行分散控制、集中监视和管理。与国际水平相比，我国的自动化和信息化技术还 相对滞后，主要体现在发展的不平衡和应用水平方面。以智能决策为目标的信息化技术则 相对迟缓，“信息孤岛”现象依然严重，自动化技术和信息化技术缺乏融合，大量的过程数据 都静静地“躺”在现场，而没有发挥其应有的作用，污水厂控制系统只能执行预先设定好的 控制策略，不具备针对实际运行情况如进水负荷变化等因素实时变化的响应功能。改良分段进水工艺各段进水流量分配比的选取对于装置氮磷去除效果以及有机 物利用效率都具有较大的影响，而且不同的进水水质、不同出水标准要求以及暴雨等气候 条件均可采用各自最佳的进水流量分配比，这样后续各段好氧池曝气能耗也随之改变，各 段空气压缩机需要响应变化以减少曝气动力费用。另外，现有技术中，大多数污水处理厂的曝气装置采用人工就地控制或简单的PID (比例-积分-微分)控制回路。前者主要是运 行人员通过人工测定溶解氧后与经验参数值比较，根据经验对阀门等执行器进行条件，后 者根据在线检测设备测定值与设定值的偏差值，通过PID运算输出至执行机构进行相应调 节，从而控制曝气池的溶解氧浓度。从目前污水厂溶解氧控制效果看，以上两种方法存在着 一定的不足。首先，现有污水处理厂的阀门一般是非线性的，简单的PID控制并不能严格的 实现预期的溶解氧控制范围，而且严重的时间延迟滞后问题导致曝气池内溶解氧浓度的巨 大扰动。此外，人工就地控制要求运行人员必须具有长期的现场调试经验，人为因素影响过 大，一般采取较大的冗余度以确保控制微生物正常生长繁殖所需的溶解氧值，从而造成曝 气能耗的浪费。因此，亟待开发出一种， 在充分保证耦合污水生物处理新技术，保证污水处理能力的前提下，尽可能地挖掘装置节 能的潜力，实现改良分段进水脱氮除磷工艺的高处理率和高自动化控制水平。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对我国不同城市污水处理厂进水负荷的时和日动态变化规律， 提供一种，利用进水负荷动态变化 模块设定不同的进水负荷变化规律，以好氧反应器溶解氧为控制参数，实时检测溶解氧值 并将动态数据信息通过网络通讯技术传输到控制决策支持装置，通过决策支持装置的模拟 分析，产生对应的工艺适宜运行条件和控制策略，确定装置的最佳运行状态，再实施调控电 动阀，并由工艺在线监测设备对溶解氧进行监测，将检测值反馈到控制系统和运行决策装 置，对装置运行策略进行反馈验证和决策修正，最终保障改良分段进水工艺的成功高效运 行和应用。本专利技术是采用以下技术手段实现的一种非稳态分段进水深度脱氮除磷过程控制系统，上位PC机通过以太网与可编 程控制器PLC控制器连接；可编程PLC控制器与对进水负荷动态变化控制与恒定溶解氧控 制的电机\变频控制柜连接；电机\变频控制柜与执行机构及监测装置连接；进水负荷动 态变化包括进水相位角变化流程，进水周期变化流程和进水正弦曲线波峰波谷变化流程; 恒定溶解氧控制包括溶解氧测定仪、溶解氧传感器、气体流量计和电动阀；监视控制系统包 括现场仪表、进水量调节泵、厌氧\缺氧反应器、各段鼓风。电机\变频控制柜由控制总线 与检测设备、动力设备通过可编程PLC控制器和计算机连接；污水水箱经与控制总线连接的数个进水泵与主体反应器相连；数个厌氧\缺氧反 应器以及沉淀池依次相连；沉淀池经污泥回流阀和与控制总线连接的污泥回流泵与第一段 缺氧反应器相连；第一段缺氧反应器经与控制总线连接的内回流泵与厌氧反应器连接；三 个缺氧反应器内均设置与控制总线连接的搅拌器；好氧反应器设置砂头曝气器和溶解氧传 感器，其中，砂头曝气器经气体流量计，与控制总线连接的电动阀与鼓风机连接，溶解氧传 感器经溶解氧仪与控制总线连接；剩余污泥通过剩余污泥排放阀排放。前述的进水泵包括第一段进水泵、第二段进水泵、第三段进水泵。前述的厌氧\缺氧反应器包括厌氧反应器、第一段缺氧反应器、第一段好氧反应 器、第二段缺氧反应器、第二段好氧反应器、第三段缺氧反应器、第三段好氧反应器。一种非稳态分段进水深度脱氮除磷过程控制方法，包括以下步骤控制进水负荷动态变化；进水泵、内循环泵和污泥回流泵的控制接口与控制总线连接；在计算机操作界面 设定日进水动态正弦变化规律曲线的峰值和周期；由加药设备控制污染物浓度；当进水水 量变化平缓，三段进水泵转速比例保持在40% 30% 30%;若遇水量负荷瞬间急剧增加 时，可同时调大进水泵的转速，并增加污泥回流泵的转速，以减少对装置活性污泥的冲刷流失量；控制恒定溶解氧溶解氧传感器在线检测第一段好氧反应器内混合液的溶解氧浓度，测定值在溶解 氧测定仪上显示，该测定值经通讯传输至控制箱后与控制程序中的溶解氧设定值比较分 析，若测定值在1. 5士0. 5mg/L范围，则控制程序保持原状态，不执行任何程序；若测定值超 出设定范围，则该数据信号经模拟转化输出至电动阀，调整阀门开启度，以增加或减少鼓风 机的鼓风量；分为以下三种控制情况当进水泵的转速变化不大，即第一段反应器的进水负荷变化不明显，则控制箱本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种非稳态分段进水深度脱氮除磷过程控制系统，上位ＰＣ机通过以太网与可编程控制器ＰＬＣ控制器连接；其特征在于：可编程ＰＬＣ控制器与对进水负荷动态变化控制与恒定溶解氧控制的电机＼变频控制柜连接；电机＼变频控制柜与执行机构及监测装置连接；所述的进水负荷动态变化包括进水相位角变化流程，进水周期变化流程和进水正弦曲线波峰波谷变化流程；所述的恒定溶解氧控制包括溶解氧测定仪、溶解氧传感器、气体流量计和电动阀；所述的监视控制系统包括现场仪表、进水量调节泵、厌氧＼缺氧反应器搅拌器、各段鼓风。所述的电机＼变频控制柜由控制总线（３９）与检测设备、动力设备通过可编程ＰＬＣ控制器和计算机连接；污水水箱（１）经与控制总线（３９）连接的数个进水泵与主体反应器搅拌器相连；数个厌氧＼缺氧反应器搅拌器以及沉淀池依次相连；沉淀池经污泥回流阀和与控制总线连接的污泥回流泵与第一段缺氧搅拌器（６）相连；第一段缺氧反应器（６）经与控制总线连接的内回流泵与厌氧反应器（１２）连接；三个缺氧反应器内均设置与控制总线连接的搅拌器；好氧反应器设置砂头曝气器和溶解氧传感器，其中，砂头曝气器经气体流量计，与控制总线连接的电动阀与鼓风机连接，溶解氧传感器经溶解氧仪与控制总线连接；剩余污泥通过剩余污泥排放阀排放。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：彭永臻，葛士建，曹旭，王淑莹，薄凤阳，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：11
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