反硝化生物滤池工艺碳源投加优化控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种反硝化生物滤池工艺碳源投加优化控制装置，设有反硝化生物滤池，该滤池中设有在线进水硝酸盐传感器、在线进水溶解氧传感器和在线出水硝酸盐传感器，还设有硝酸盐测定仪和溶解氧测定仪、过程控制器、工控机；设有碳源箱、变频碳源泵、碳源流量计；进水管路上设有进水泵、进水阀门和在线进水流量计；设有反冲气泵、反冲进气阀门；碳源投加优化控制的方法，其特征包括以下步骤：1)进水；2)参数处理判断；3)变频器处理频率ft；4)防控碳源过量投加过程；5)稳定运行过程；6)故障诊断；7)反冲洗过程。本实用新型专利技术可广泛应用于适用于污水深度处理和含氮工业废水处理，特别适用于生产高品质再生水，结构完善，控制精确，效果好，效率高。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种污水再生回用生物处理技术，具体是对反硝化生物滤池工艺碳源投加进行优化控制的装置和方法。
技术介绍
近年来，中国经济总量的迅速增加使水资源总量日渐减少。日益严重的水环境污染，使水资源的紧张局势进一步加剧，水资源问题已经成为中国经济和社会可持续发展的瓶颈。中国部分大中城市已面临严重的缺水形势，污水回用对解决城市水资源短缺蕴藏着巨大潜力，污水经过适当的再生处理，可以重复利用于河湖景观、工业冷却、绿化灌溉等多种用途，实现水在自然界中的良性循环，但由于受原污水中有机物浓度较低的限制，部分污水处理厂出水硝酸盐可高达30mg/L，无法满足污水再生利用的要求。高效低耗深度脱氮工艺仍是污水回用中的难点和重点，进一步提高污水处理厂的反硝化能力，提高对TN，尤其是硝酸盐的去除能力是污水再生回用迫切需要解决的技术难题。反硝化生物滤池处理工艺将生物反硝化与物理过滤技术有机结合，既可实现生物脱氮，又可进一步降低水中悬浮物。反硝化生物滤池脱氮过程中，滤料表面附着生长着的生物膜，通过微生物的反硝化作用，以有机物作为电子供体，将硝酸盐还原为氮气。反硝化生物滤池内微生物总量远高于活性污泥法，与传统活性污泥法相比，该工艺具有占地面积小， 脱氮效率高，耐冲击负荷等优点。因此，该工艺为污水处理厂升级改造，实现污水再生利用的优选工艺。目前，我国反硝化生物虑池工艺多用于污水处理，利用污水中的有机物为碳源，完成微生物反硝化作用。我国几乎没有将反硝化生物滤池工艺用于再生水深度脱氮的应用实例。污水处理厂二级出水中的有机物绝大部分为难降解有机物，无法作为反硝化生物滤池所需的碳源。实现反硝化生物滤池长期稳定的深度脱氮，碳源约占反硝化生物滤池总运行费的90%以上，碳源投加为至关重要的环节。精准的投加外碳源，一方面，应满足反硝化过程中对碳源的需求，另一方面，需避免碳源过量投加，增加出水中有机物浓度，造成碳源的浪费。然而，截至目前，我国仅关注于反硝化生物滤池脱氮机理方面的研究，尚缺乏灵活准确的反硝化生物滤池碳源投加控制技术。通常污水处理厂二级出水水量和水质均随季节、原污水水质、所用污水处理工艺等而变化。因此，反硝化生物滤池运行过程中，需要根据污水处理厂二级出水水质水量对碳源投加量进行调节与控制，以保证出水TN能够达到再生水水质要求。然而，目前常用的控制手段，不论进水硝酸盐浓度和进水水量如何变化，碳源泵均定速运转，控制准确性极低。 该控制方式存在的问题①原水中硝酸盐浓度较低时，可能造成碳源的过量投加，致使出水中有机物浓度过高，同时造成碳源的浪费；②原水中硝酸盐浓度较高时，可能造成碳源投加量不足，致使出水硝酸盐浓度过高，出水总氮(TN)难以满足再生水水质要求；③该方式仍然采用不可调节的计量泵，全过程满功率负荷运行，并未达到最佳能量的消耗水平，易造成能量的浪费。因此，传统反硝化生物滤池碳源投加控制方式，仍存在控制精度不够，易造成碳源浪费，增加生产成本，难以保证再生水稳定达标的问题。
技术实现思路
本技术的目的是解决上述技术问题，提出一种反硝化生物滤池工艺碳源投加优化控制装置与方法，该装置与方法通过改变反硝化生物滤池碳源泵的运行控制方式，来保证系统所需碳源量，并引入了碳源泵的频率f作为反硝化生物滤池碳源投加过程的控制参数，合理分配碳源投加量，在保证深度脱氮效果的前提下，节约能耗和碳源消耗量，并节约电能，节省反硝化生物滤池运行费用，实现高效节能。本技术的目的是通过以下技术方案来实现的反硝化生物滤池工艺碳源投加优化控制装置，设有反硝化生物滤池(1)、碳源投加部件和反冲洗部件，其特征在于在反硝化生物滤池的进水池(2)中设有在线进水硝酸盐传感器(16)和在线进水溶解氧传感器(17)，在反硝化生物滤池中的滤料层(10)上方清水区内设有在线出水硝酸盐传感器(18)，上述传感器分别与硝酸盐测定仪(20、21)和溶解氧测定仪(19)进行信号连接，该测定仪与过程控制器(24)进行信号连接，将测定仪测定的硝酸盐和溶解氧浓度的信号输入过程控制器；设有碳源箱(6)与反硝化生物滤池连通，该连通的管路上设有变频碳源泵(7)、碳源阀门(8)、在线碳源流量计(9)；所述待处理的污水进水池连通反硝化生物滤池的管路上设有进水泵(3)、进水阀门(4)和在线进水流量计(5)； 设有清水池(11)，其进水口与反硝化生物滤池滤料层上部的出水口连通，清水池设有出水管与反硝化生物池的底部连通，该出水管上设有反冲进水泵(14)、反冲进水阀门(15)；设有反冲气泵(12)通过反冲进气阀门(13)与反硝化生物滤池底部连通；所述变频碳源泵由一个变频器(22)控制连接；所述变频器的频率信号、在线碳源流量计的碳源流量信号和在线进水流量计的进水流量信号也与所述过程控制器连通；过程控制器与工控机(25)进行信号和控制连接；工控机的控制信号经接口和导线与过程控制器连接，过程控制器设有进水泵继电器、进水阀门继电器、碳源泵继电器、碳源阀门继电器、反冲气泵继电器、反冲进气阀门继电器、反冲进水泵继电器、反冲进水阀门继电器，这些继电器经接口依序分别与进水泵、进水阀门、碳源泵、碳源阀门、反冲气泵、反冲进气阀门、反冲进水泵、反冲进水阀门控制连接；所述工控机与控制计算机(26)进行控制和信号连接，在该计算机中设有信号分析和控制信号发送控制程序模块。本技术的反硝化生物滤池工艺碳源投加优化控制装置与现有技术相比，具有下列优点(1)脱氮效果好，出水硝态氮可根据要求灵活控制，安全可靠。本技术的出水硝酸盐达到了我国对再生水回用于景观用水、市政杂用、工业用水和地下回灌等的要求。(2)因变频器具有结构简单、性能可靠、节能显著的特点，且能实现碳源投加量与硝酸盐浓度的闭环自动控制，使碳源投加量更能适应工艺要求，提高污水处理效果，降低碳源泵能耗，与恒定碳源投加量的控制方式相比，本技术提供的方法可节省40%左右的电耗。(3)以频率f作为控制参数建立的实时过程控制策略，可准确的控制生物脱氮过程中有机物投加量，从根本上解决了碳源投加量不足所引起的反硝化不完全，出水硝酸盐浓度过高和碳源投加量过高所带来的运行成本的提高、能源的浪费和出水有机物浓度过高等问题。(4)该控制系统能够根据原水水质水量的变化实时控制反硝化生化反应所需有机物量，实现具有智能化的控制，保证出水水质的前提下优化节能。本技术可广泛应用于适用于城镇污水深度处理和含氮工业废水处理，特别适用于已有污水处理厂为生产高品质再生水而进行的污水厂升级改造工程。附图说明图1是本技术反硝化生物滤池工艺碳源投加优化控制系统的结构示意图。本技术产品的外形并不受此图的限制，仅外形改变也属于本技术的保护范围。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术做进一步的说明实施例以某城市污水处理厂排放的实际二级处理出水作为实施对象，所选择的反硝化生物滤池处理规模360吨/ 天，选择4-8mm的陶粒作为滤料，外加碳源采用甲醇，出水硝酸盐氮要求小于7mg/L。本实施例的反硝化生物滤池工艺碳源投加优化控制装置如图1所示。反硝化生物滤池工艺碳源投加优化控制装置，设有反硝化生物滤池1、碳源投加部件和反冲洗部件， 在反硝化生物滤池的进水池2中设有在线进水硝酸盐传感器16和在线进水溶解氧传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种反硝化生物滤池工艺碳源投加优化控制装置，设有反硝化生物滤池（１）、碳源投加部件和反冲洗部件，其特征在于：在反硝化生物滤池的进水池（２）中设有在线进水硝酸盐传感器（１６）和在线进水溶解氧传感器（１７），在反硝化生物滤池中的滤料层（１０）上方清水区内设有在线出水硝酸盐传感器（１８），上述传感器分别与硝酸盐测定仪（２０、２１）和溶解氧测定仪（１９）进行信号连接，该测定仪与过程控制器（２４）进行信号连接，将测定仪测定的硝酸盐和溶解氧浓度的信号输入过程控制器；设有碳源箱（６）与反硝化生物滤池连通，该连通的管路上设有变频碳源泵（７）、碳源阀门（８）、在线碳源流量计（９）；所述待处理的污水进水池连通反硝化生物滤池的管路上设有进水泵（３）、进水阀门（４）和在线进水流量计（５）；设有清水池（１１），其进水口与反硝化生物滤池滤料层上部的出水口连通，清水池设有出水管与反硝化生物池的底部连通，该出水管上设有反冲进水泵（１４）、反冲进水阀门（１５）；设有反冲气泵（１２）通过反冲进气阀门（１３）与反硝化生物滤池底部连通；所述变频碳源泵由一个变频器（２２）控制连接；所述变频器的频率信号、在线碳源流量计的碳源流量信号和在线进水流量计的进水流量信号也与所述过程控制器连通；过程控制器与工控机（２５）进行信号和控制连接；工控机的控制信号经接口和导线与过程控制器连接，过程控制器设有进水泵继电器、进水阀门继电器、碳源泵继电器、碳源阀门继电器、反冲气泵继电器、反冲进气阀门继电器、反冲进水泵继电器、反冲进水阀门继电器，这些继电器经接口依序分别与进水泵、进水阀门、碳源泵、碳源阀门、反冲气泵、反冲进气阀门、反冲进水泵、反冲进水阀门控制连接；所述工控机与控制计算机（２６）进行控制和信号连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘秀红，常江，胡俊，赵颖，杨庆，刘立超，甘一萍，刘秀娟，
申请(专利权)人：北京城市排水集团有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：11