公布日：2022.04.29
申请日：2021.12.22
分类号：C02F9/14(2006.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种污水处理厂生物脱氮控制装置及控制方法，包括：依次连接的缺氧池、好氧池、二沉池；缺氧池的进水端设有进水流量计和外碳源药剂投加单元，缺氧池的出水端设有在线硝氮仪；好氧池的出水端设有连接至缺氧池进水端的内回流单元；二沉池的出水端设有在线氨氮硝氮仪和连接至缺氧池进水端的外回流单元；与进水流量计、在线硝氮仪、在线氨氮硝氮仪和外碳源药剂投加单元连接的控制器，控制器根据进水流量、第一硝氮浓度、第二硝氮浓度和氨氮浓度，获得碳源药剂投加量、内回流量和曝气量指示，并基于碳源药剂投加量、内回流量和曝气量指示进行生物脱氮控制。本发明集碳源药剂投加调控、内回流量调控、曝气量指示三个功能于一体实现脱氮。
权利要求书
1.一种污水处理厂生物脱氮控制装置，其特征在于，包括：依次连接的缺氧池、好氧池、二沉池；所述缺氧池的进水端设有进水流量计和外碳源药剂投加单元，所述进水流量计用于测量进水流量，所述外碳源药剂投加单元用于向所述缺氧池内投加碳源药剂，所述缺氧池的出水端设有在线硝氮仪，所述在线硝氮仪用于测量缺氧池出水的第一硝氮浓度；所述好氧池的出水端设有内回流单元，所述内回流单元连接至所述缺氧池的进水端，所述内回流单元用于将混合液回流至缺氧池的进水端；所述二沉池的出水端设有在线氨氮硝氮仪和外回流单元，所述在线氨氮硝氮仪用于测量二沉池出水氨氮浓度及第二硝氮浓度，所述外回流单元连接至所述缺氧池的进水端，所述外回流单元用于将回流污泥回流至缺氧池的进水端；控制器，所述控制器与所述进水流量计、在线硝氮仪、在线氨氮硝氮仪、内回流单元、外回流单元和外碳源药剂投加单元连接，所述控制器根据进水流量、第一硝氮浓度、第二硝氮浓度和二沉池出水氨氮浓度，获得碳源药剂投加量、内回流量和曝气量指示，并基于所述碳源药剂投加量、内回流量和曝气量指示进行生物脱氮控制；其中，通过第一前馈控制模式、后馈控制模式或第一优化模式获得碳源药剂投加量；所述第一前馈控制模式为：
其中，DOS1为第一前馈模式碳源药剂投加量，单位为L/h，ζ1为投加系数，CNH为药剂投加时刻前T1时间所对应的缺氧池进水氨氮浓度，单位为mg/L，NOEFFSET为二沉池出水硝氮设定浓度，单位为mg/L，QinT为药剂投加时刻前T1时间所对应的前10分钟进水流量均值，单位为m3/h，
，Vano为缺氧池的有效容积，单位为m3，Vox为好氧池的有效容积，单位为m3，Qin为当前时刻前10分钟进水流量均值，单位为m3/h，R为Qin对应的外回流比，r为Qin对应的内回流比，ρ为外碳源药剂密度，单位为kg/L，W为外碳源药剂有效含量，单位为％，Eq1为碳源药剂化学需氧量当量，单位为kgCOD/kg；所述后馈控制模式为：
其中，DOS2为后馈模式碳源药剂投加量，单位为L/h，ζ2为投加系数，NOEFFACT为第二硝氮浓度，单位为mg/L，NOEFFSET为二沉池出水硝氮设定浓度，单位为mg/L，DOS0为上一周期实际碳源投加量，单位为L/h；第一优化模式通过下述步骤获得碳源药剂投加量：通过第一前馈控制模式或后馈控制模式获得碳源药剂投加量；比较第二硝氮浓度与二沉池的出水硝氮设定浓度，以及第一硝氮浓度与缺氧池的出水硝氮设定浓度；当第二硝氮浓度大于二沉池的出水硝氮设定浓度，且第一硝氮浓度大于缺氧池的出水硝氮设定浓度时，增大所述碳源药剂投加量，当第二硝氮浓度小于二沉池的出水硝氮设定浓度，且第一硝氮浓度小于缺氧池的出水硝氮设定浓度时，减小所述碳源药剂投加量。
2.根据权利要求1所述的污水处理厂生物脱氮控制装置，其特征在于，所述缺氧池的进水端与污水进水管连接，所述污水进水管上设置进水流量计。
3.根据权利要求2所述的污水处理厂生物脱氮控制装置，其特征在于，所述外碳源药剂投加单元包括加药泵变频器、加药泵和碳源加药流量计，所述加药泵变频器分别与所述控制器和加药泵连接，所述加药泵分别与所述加药泵变频器和所述碳源加药流量计连接，且所述加药泵和所述碳源加药流量计均设置在缺氧池的进水端；所述外回流单元设置在所述二沉池的出水端，所述外回流单元包括外回流泵和外回流管道，所述外回流泵分别与所述二沉池的出水端和外回流管道的一端连接，所述外回流管道的另一端与所述缺氧池的进水端连接；所述内回流单元包括内回流泵变频器、内回流泵和内回流管道，所述内回流泵变频器分别与所述控制器和所述内回流泵连接，所述内回流泵分别与所述好氧池的出水端和内回流管道的一端连接，所述内回流管道的另一端与所述缺氧池的进水端连接。
4.根据权利要求1所述的污水处理厂生物脱氮控制装置，其特征在于，通过第二前馈控制模式或第二优化模式获得内回流量，所述第二前馈控制模式为：
其中：r0为内回流比，CNH为药剂投加时刻前T1时间所对应的缺氧池进水氨氮浓度单位为mg/L，
，Vano为缺氧池的有效容积，单位为m3，Vox为好氧池的有效容积，单位为m3，Qin为当前时刻前10分钟进水流量均值，单位为m3/h，R为Qin对应的外回流比，r为Qin对应的内回流比，NOEFFSET为二沉池出水硝氮设定浓度，单位为mg/L，NHEFFSET为二沉池出水氨氮设定浓度，单位为mg/L；Qr为内回流量，单位为m3/h。
5.根据权利要求4所述的污水处理厂生物脱氮控制装置，其特征在于，第二优化模式通过下述步骤获得内回流量：通过第二前馈控制模式获得内回流量；比较第二硝氮浓度与二沉池的出水硝氮设定浓度，以及第一硝氮浓度与缺氧池的出水硝氮设定浓度；当第二硝氮浓度大于二沉池的出水硝氮设定浓度，且第一硝氮浓度小于缺氧池的出水硝氮设定浓度时，调大所述内回流量，当第二硝氮浓度小于二沉池的出水硝氮设定浓度时，调小所述内回流量。
6.根据权利要求1所述的污水处理厂生物脱氮控制装置，其特征在于，通过下述步骤获得曝气量指示：将二沉池出水氨氮浓度与二沉池出水氨氮设定浓度进行比较，当二沉池出水氨氮浓度大于二沉池出水氨氮设定浓度时，调增曝气量，当二沉池出水氨氮浓度小于二沉池出水氨氮设定浓度时，调减曝气量。
7.一种污水处理厂生物脱氮控制方法，利用权利要求1-6中任一项所述的污水处理厂生物脱氮控制装置，其特征在于，包括：采集进水流量、进水氨氮浓度、第一硝氮浓度、二沉池出水氨氮浓度及第二硝氮浓度；根据进水流量、进水氨氮浓度、第一硝氮浓度和第二硝氮浓度，获得碳源药剂投加量；根据进水氨氮浓度、第一硝氮浓度和第二硝氮浓度获得内回流量；根据所述二沉池出水氨氮浓度获得曝气量指示。
（发明人：王佳伟;文鹏丽;焦二龙;张丽芳;张海龙;白江波;文洋;王欢欢;孟晓宇）
