CN115215438A - 用于多级ao生化池的精准曝气及加药联合控制方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于多级AO生化池的精准曝气及加药联合控制方法及***，该方法包括：确定初始曝气量、初始碳源投加量及各级AO生化池的气量调节阀门初始开度和投加量调节阀门初始开度；以第一幅度减小各溶解氧浓度目标值，基于减小后的溶解氧浓度目标值确定第一曝气量，在溶解氧浓度实际值大于减小后的对应目标值的情况下，第一曝气量调整为第二曝气量，在出水NH3‑N含量实际值大于目标值时，气量调节阀门初始开度调整为第一开度；在出水NH3‑N含量实际值不大于目标值时，初始碳源投加量调整为第一碳源投加量，实时监测出水总氮浓度实际值，在出水总氮浓度实际值大于目标值的情况下，投加量调节阀门初始开度调整为第二开度。该方法可节省碳源药剂及电量。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种用于多级AO生化池的精准曝气及加药联合控制方法及***。
背景技术
我国城市和农村经济建设的快速发展的同时，也伴随着工业生产和人类生活的各类活动，这都增加了生态环境的污染负荷，尤其是市政废水处理量越来越多，流域水生态严重破坏，因此我国对污水处理出水水质的要求也越来越高，污水处理厂出水水质由一级B提高至一级A，甚至是类四类，这不仅掀起了各个市政污水处理厂提标改造的大浪潮，同时，也促进了对节能降耗、经济高效的污水处理方面的研究与实践。目前，有很大一部分的污水处理厂仍是氧化沟工艺，采用表面曝气机进行曝气充氧，因其使用时间长，设备老化严重，表曝机充氧效率大大降低，同时也导致污水处理厂长期存在高能耗、低水质、高药剂投加量、出水水质不达标等各种问题。
现阶段也有一些污水处理厂的鼓风机通过管道将空气输送至氧化沟底部曝气，为污水提供充足的氧气，实现了表曝改底曝的改造措施；该底曝方式相对于表面曝气方式虽然在一定程度上提高了曝气效率，另外采用节能型鼓风机在一定程度可节省电费。然而，由于现有技术中的曝气方式一般为粗放式控制的充氧曝气，而随着对污水处理出水水质的要求越来越高，现有技术中心普遍采用的粗放式控制方式难以实现节能降耗、节约运营成本。因此，在符合污水处理出水水质要求的前提下，如何降低污水处理的成本是亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种用于多级AO生化池的精准曝气及加药联合控制方法及***，以解决现有技术中存在的一个或多个问题。
根据本发明的一个方面，本发明公开了一种用于多级AO生化池的精准曝气及加药联合控制方法，所述方法包括：
获取多级AO生化池的出水NH3-N含量目标值及各级AO生化池的溶解氧浓度目标值，基于获取到的所述出水NH3-N含量目标值及各级AO生化池的溶解氧浓度目标值确定初始曝气量及各级AO生化池的气量调节阀门初始开度；
获取所述多级AO生化池的出水总氮浓度目标值及进水量，基于获取到的所述出水总氮浓度目标值及进水量确定初始碳源投加量及各级AO生化池的投加量调节阀门初始开度；
以第一幅度减小各级AO生化池的溶解氧浓度目标值，基于减小后的溶解氧浓度目标值确定第一曝气量，将所述AO生化池的曝气量调整为第一曝气量，并实时监测各级AO生化池的溶解氧浓度实际值，在所述溶解氧浓度实际值大于减小后的对应溶解氧浓度目标值的情况下，将所述第一曝气量调整为第二曝气量，实时监测出水NH3-N含量实际值，在所述出水NH3-N含量实际值大于出水NH3-N含量目标值的情况下，将气量调节阀门初始开度调整为第一开度；
在所述出水NH3-N含量实际值不大于出水NH3-N含量目标值的情况下，将所述初始碳源投加量调整为第一碳源投加量，实时监测出水总氮浓度实际值，在所述出水总氮浓度实际值大于出水总氮浓度目标值的情况下，将投加量调节阀门初始开度调整为第二开度。
在本发明的一些实施例中，在气量调节阀门处于第一开度，且投加量调节阀门处于第二开度的情况下，出水总氮浓度实际值不大于出水总氮浓度目标值，且出水NH3-N含量实际值不大于出水NH3-N含量目标值。
在本发明的一些实施例中，所述方法还包括：
在出水NH3-N含量实际值与出水NH3-N含量目标值的差值、出水总氮浓度实际值与出水总氮浓度目标值的差值均处于第一区间范围时，将第一曝气量降低至第二曝气量，并将第一碳源投加量降低至第二碳源投加量。
在本发明的一些实施例中，所述第一区间范围为5％。
在本发明的一些实施例中，所述方法还包括：
在第二曝气量以及第二碳源投加量的基础上所述多级AO生化池持续运行24小时，获取所述多级AO生化池的当前出水NH3-N含量和当前出水总氮浓度；
判断当前出水NH3-N含量和出水NH3-N含量目标值的差值、当前出水总氮浓度和出水总氮浓度目标值的差值是否处于第一范围区间，在均处于第一范围区间的情况下，将第二曝气量降低至第三曝气量，并将第二碳源投加量降低至第三碳源投加量。
在本发明的一些实施例中，所述方法还包括：
气量调节阀门保持第一开度，以第一幅度逐次减小投加量调节阀门开度，直至出水NH3-N含量实际值小于出水NH3-N含量目标值；和/或，
投加量调节阀门保持第二开度，以第一幅度逐次减小气量调节阀门开度，直至出水总氮含量实际值小于出水总氮含量目标值。
在本发明的一些实施例中，在所述出水NH3-N含量实际值不大于出水NH3-N含量目标值的情况下，将所述初始碳源投加量调整为第一碳源投加量，包括：
在所述出水NH3-N含量实际值不大于出水NH3-N含量目标值的情况下，以第二幅度依次减小碳源投加量，直至监测到的出水总氮浓度实际值小于出水总氮浓度目标值，且此时对应的碳源投加量为第一碳源投加量。
在本发明的一些实施例中，所述初始曝气量的计算公式为：
q＝K1*Gs*0.28*EA；
其中，q为各级AO生化池的溶解氧浓度目标值的最大值，K1为常数，Gs为初始曝气量，EA为曝气盘氧的利用率。
在本发明的一些实施例中，所述初始碳源投加量的计算公式为计算公式为：
K2＝(Nk-Nte-0.12*S*Y)/1000；
其中，K2为脱氮速率常数，Nk进口总氮浓度监测值，Nte为出口总氮浓度监测值，S为初始碳源投加量，Y为污泥产率系数，Y取0.3至0.6。
根据本发明的另一方面，还公开了一种用于多级AO生化池的精准曝气及加药联合控制***，其特征在于，所述***采用如上任一实施例所述的用于多级AO生化池的精准曝气及加药联合控制方法。
本发明所公开的用于多级AO生化池的精准曝气及加药联合控制方法及***，通过精准曝气与加药联合控制，降低多级AO生化池的碳源药剂投加量及鼓风机曝气量，从而在保证出水水质达标排放的前提下，节省了污水处理厂的运营药剂费用和电费，达到节能降耗的目的。
本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。
本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本发明的原理。为了便于示出和描述本发明的一些部分，附图中对应部分可能被放大，即，相对于依据本发明实际制造的示例性装置中的其它部件可能变得更大。在附图中：
图1为本发明一实施例的用于多级AO生化池的精准曝气及加药联合控制方法的流程示意图。
图2为本发明一实施例的精准曝气及加药联合控制***中多级AO生化池的管路结构示意图。
图3为本发明一实施例的气量调节阀门与风机SV联动方法的流程示意图。
图4为本发明一实施例的基于碳源加药电磁阀和进水电磁流量计、加药泵联动方法的流程示意图。
图5为本发明另一实施例的用于多级AO生化池的精准曝气及加药联合控制方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
在此，需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
应该强调，术语“包括/包含/具有”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。
图2为本发明一实施例的精准曝气及加药联合控制***中多级AO生化池的管路结构示意图，如图2所示，多级AO生化池包括四级，具体的包括缺氧段A1、好氧段O1、缺氧段A2、好氧段O2、缺氧段A3、好氧段O3、缺氧段A4以及好氧段O4；各段好氧区布置微孔曝气盘，每个区域内曝气盘的主管上配置一台气量调节阀门，好氧段O1、O2、O3以及O4的气量调节阀门分别为q1、q2、q3、q4；气量调节阀门通过空气主管连接节能型鼓风机和曝气管，从而为好氧区进行曝气充氧。另外为了保证混合搅拌效果，防止污泥沉积，影响反硝化脱氮，各缺氧段内设有搅拌器(图中未示出)。
另外，各个好氧区中段分别设有在线溶氧仪，在线溶氧仪用于检测相应好氧区内的溶解氧浓度，各个缺氧区进水口处设置碳源投加点，且各加药管道上设置电磁流量计及电磁阀。各好氧区设置在线溶氧仪，可便于根据检测到的好氧区内的溶解氧浓度调整***的曝气量和碳源投加量。在一实施例中，鼓风机房共设置3台节能型风机，1号风机SV范围为45～90，2号风机SV范围为55～80，3号风机SV范围为65～90。
图1为本发明一实施例的用于多级AO生化池的精准曝气及加药联合控制方法的流程示意图，如图1所示，该联合控制方法至少包括步骤S10至S40。
步骤S10：获取多级AO生化池的出水NH3-N含量目标值及各级AO生化池的溶解氧浓度目标值，基于获取到的所述预设出水NH3-N含量目标值及各级AO生化池的溶解氧浓度目标值确定初始曝气量及各级AO生化池的气量调节阀门初始开度。
该步骤是基于气量调节阀门与风机SV联动方法先将多级AO生化池的出水NH3-N浓度及各好氧段的溶解氧浓度调整至符合出水要求；首先确定出水NH3-N含量目标值以及各级AO生化池的溶解氧浓度目标值，出水NH3-N含量目标值以及各级AO生化池的溶解氧浓度目标值为预设值。示例性的，出水NH3-N含量目标值设为5mg/L；而受季节性温度影响，夏季污水水温高，微生物活性大，好氧段O3和O4的溶解氧在2～3mg/L时，出水NH3-N能保持在5mg/L以下；而冬季污水水温低，微生物活性较小，溶解氧需调至3～4mg/L时，出水NH3-N浓度才基本保持在5mg/L以下；因而好氧段O1和好氧段O2在夏季的溶解氧浓度目标值可设为1.5～2mg/L，好氧段O3和好氧段O4在夏季的溶解氧浓度目标值可设为2～3mg/L，好氧段O1和好氧段O2在冬季的溶解氧浓度目标值可设为2～3.0mg/L，而好氧段O3和好氧段O4在冬季的溶解氧浓度目标值可设为3～4mg/L。
在该步骤中，通过确定风机曝气量及各级AO生化池的气量调节阀门开度使出水NH3-N含量实际值保持在5mg/L以下，并使各好氧段的溶解氧浓度实际值不小于对应的溶解氧浓度目标值。此时确定的风机曝气量及各级AO生化池的气量调节阀门开度为初始曝气量及气量调节阀门初始开度。
在图2所示的多级AO生化池中，q1、q2、q3、q4气量调节阀门分别控制O1、O2和O3、O4好氧段的曝气量，一般的，O1、O2好氧段的曝气量比O3、O4好氧段的曝气量小。因而可预先将气量调节阀门q1和q2开度调节范围设定在30％～50％，对应O1、O2好氧段的溶解氧浓度此时一般维持在1mg/L，气量调节阀门q3和q4开度调节范围可设定在25％～100％。在调节过程中，一般气量调节阀门q1和q2开度不变，通过调节气量调节阀门q3和q4开度控制风机曝气量以及O3、O4好氧段的实际溶解氧浓度；在阀门开度调节过程中，可以5％的幅度进行增减调节。
示例性的，初始曝气量的计算公式为：q＝K1*Gs*0.28*EA；其中，q为各级AO生化池的溶解氧浓度目标值的最大值，K1为常数，Gs为初始曝气量，EA为曝气盘氧的利用率。由于一般O3、O4好氧段的溶解氧浓度目标值大于O1、O2好氧段的溶解氧浓度目标值，因而q为O3、O4好氧段中的较大的溶解氧浓度目标值。Gs具体的为标准状态下(0.1Mpa、20℃)的曝气量(m3/h)，0.28为标准状态下每立方米空气中含氧量(kgO2/m3)，EA一般取23％。
为了提高曝气的精准度，在确定初始曝气量时，进一步的对初始曝气量的计算公式中的常数K1进行校正，以使K1取值更加贴近此生化***实际运行状态。例如，以夏季为例，首先设置O1、O2好氧段的溶解氧浓度目标值为1.5mg/L，而O3、O4好氧段的溶解氧浓度目标值为2mg/L。q1、q2气量调节阀门的开度设置为30％、q3、q4气量调节阀门的开度设置为40％，1号风机运行，1号风机的SV值设为50。稳定此初始设置1h后，判断各好氧段水中溶解氧浓度是否达到各好氧段的溶解氧浓度目标值；若未达到，将预设出水NH3-N含量目标值及溶解氧浓度目标值中的最大值代入上述曝气量的计算公式得到曝气量值，并转化为风机SV值；若计算得到的SV值超过1号风机的最大SV值时，需将1号风机SV值调至最大，在1号风机最大SV，且保持阀门开度不变的基础上稳定运行1h后，进一步的判断当前各好氧段水中溶解氧浓度是否达到各好氧段的溶解氧浓度目标值。
若此时各好氧段水中溶解氧浓度还未达到各好氧段的溶解氧浓度目标值时，则检测不同时刻的各好氧段的溶解氧浓度实测值及风机风量，分别将多组溶解氧浓度实测值及风机风量实测值代入上述初始曝气量计算公式中，从而求得多个K1值，取多个K1的平均值作为初始曝气量计算公式中的K1常数；因而得到校正后的K1常数。
进一步的，基于矫正后的曝气量计算公式，计算出需要增加或减少的曝气量，同时开启第二台风机，通过调节第二台风机的SV值，达到所需要的曝气量。进一步的，在第一台风机和第二台风机的共同作用下，***稳定运行1h，判断当前各好氧段水中溶解氧浓度是否达到各好氧段的溶解氧浓度目标值，若好氧段O1和O2的溶解氧浓度大于1.5mg/L，而O3和O4的溶解氧浓度小于2mg/L时，则此时的曝气量可看作为该步骤中确定的初始曝气量。此时，进一步以5％的幅度增大q3、q4气量调节阀门开度，开度每变化一次，需维持此设置1h后，观察溶解氧浓度变化情况，若O3、O4好氧段的溶解氧浓度仍然小于2mg/L，则重复以5％的幅度增大q3、q4气量调节开度，直至O3、O4好氧段的溶解氧浓度大于2mg/L，此时对应的q1、q2、q3、q4气量调节阀门开度看作为各级AO生化池的气量调节阀门初始开度。
另外，在调节期间，若O3、O4好氧段的溶解氧浓度大于2mg/L，且实时监测的出水NH3-N含量实测值符合出水标准时，可进一步的以5％的幅度减小q3、q4气量调节开度以得到最优的曝气量及阀门开度。
在该步骤中，根据溶解氧在线监测仪监测的溶解氧浓度，通过调节风机SV值和各气量调节阀门开度，双向调控曝气量，从而达到了控制各好氧段溶解氧浓度的目的。
图3为本发明一实施例的气量调节阀门与风机SV联动方法的流程示意图，如图3所示，在该实施例中，首先设定各好氧段的溶解氧浓度值、初始鼓风机SV值、q1、q2、q3、q4气量调节阀门的阀门开度值以及出水氨氮浓度值。然后启动鼓风机对好氧段进行曝气充氧，在初始设定值下稳定运行1h后，获取各个好氧段的溶解氧浓度监测数值，并对比溶解氧浓度的监测值及初始设定值，调节风机SV值。进一步获取出水NH3-N含量实测值，并对比出水NH3-N含量实测值与初始出水NH3-N设定值，调节风机风量，每调节一次，维持稳定运行1h后，重复对比氨氮浓度值，直至实时监测的出水NH3-N含量实测值达到设定的出水NH3-N设定值。最后根据好氧段溶解氧设定值，调节各个气量调节阀门开度，使每个好氧段的溶解氧监测值达到设定值。
步骤S20：获取所述多级AO生化池的出水总氮浓度目标值及进水量，基于获取到的所述出水总氮浓度目标值及进水量确定初始碳源投加量及各级AO生化池的投加量调节阀门初始开度。
该步骤是基于碳源加药电磁阀和进水电磁流量计、加药泵联动将多级AO生化池的出水总氮浓度调整至符合出水要求；首先确定出水总氮(TN)浓度目标值以及进水量，出水总氮(TN)浓度目标值可为与实际应用场景相匹配的预设值，进水量Q1根据进水电磁流量计获取到。示例性的，出水TN浓度目标值设为15mg/L。
在该步骤中，通过确定碳源投加量及各级AO生化池的投加量调节阀门开度使出水TN浓度实际值保持在15mg/L。如图2所示的生化池，碳源投加点的数量为四个，分别位于A1、A2、A3、A4缺氧段进水口处；在该实施例中，通过加药管道将碳源输送至加药点，并在每个加药点设置可调节型电磁阀，可控制投加量调节阀门开度从而调节每个区域的碳源投加量。在调节投加量调节阀门开度时，可以5％的幅度进行增减调节，并且阀门开度调节范围可设为20％～100％。
示例性的，初始碳源投加量的计算公式为：K2＝(Nk-Nte-0.12*S*Y)/1000；其中，K2为脱氮速率常数，Nk进口总氮浓度监测值(mg/L)，Nte为出口总氮浓度监测值(mg/L)，S为初始碳源投加量(mg/L)，Y为污泥产率系数，Y取0.3至0.6。
为了进一步提高碳源投加的精准度，在确定初始碳源投加量时，对碳源投加量计算公式中的脱氮速率常数K2进行校正优化，即优化碳源投加量及各投加量调节阀门的开度。具体的，检测不同时刻的进出口总氮在线监测浓度值及碳源投加量，将多组进出口总氮在线监测浓度值及碳源投加量代入上述碳源投加量计算公式中，从而求得多个K2值，取多个K2的平均值作为初始碳源投加量计算公式中的K2常数；因而得到校正后的K2常数。
在具体调节时，首先可获取进水电磁流量计监测到的进水流量Q1，并按照碳源投加量计算公式得出初始设置(如碳源投加量为40mg/L，4个投加点电磁阀a1、a2、a3和a4开度均为100％)运行1h后，记录出口TN浓度，若出口TN浓度大于15mg/L，以1ppm的幅度增加碳源投加量，直至出口TN浓度小于15mg/L。而在出水TN浓度小于15mg/L的情况下，进一步逐次以5％的幅度降低各碳源投加量阀门开度，每降低一次，待稳定运行1h后，记录进出口TN浓度，通过对比不同阀门开度下，进出口TN浓度差，确定加药点电磁阀的最优阀门开度，在此阀门开度下，总氮去除量最高，且碳源投加量最小。以上述方式确定的初始碳源投加量及各级AO生化池的投加量调节阀门初始开度可保证出口TN浓度小于15mg/L。
图4为本发明一实施例的基于碳源加药电磁阀和进水电磁流量计、加药泵联动方法的流程示意图，如图4所示，在该实施例中，首先设定各缺氧段的投加量调节阀门开度、初始加药泵频率值、碳源加药浓度值以及出水总氮浓度值。然后启动碳源投加泵，对缺氧段进行碳源投加，在初始设定值下稳定运行1h后，获取出水TN在线监测仪的TN浓度监测数值，对比TN浓度在线监测值和初始设定值，调节加药泵频率值。最终获取出水TN浓度实际值，并将出水TN浓度实际值与预设值进行比对，调节各个投加量调节阀门开度，每调节一次，稳定运行1h，重复比对TN浓度值，直至出水TN浓度实际值低于预设值。
步骤S30：以第一幅度减小各级AO生化池的溶解氧浓度目标值，基于减小后的溶解氧浓度目标值确定第一曝气量，将所述AO生化池的曝气量调整为第一曝气量，并实时监测各级AO生化池的溶解氧浓度实际值，在所述溶解氧浓度实际值大于减小后的对应溶解氧浓度目标值的情况下，将所述第一曝气量调整为第二曝气量，实时监测出水NH3-N含量实际值，在所述出水NH3-N含量实际值大于出水NH3-N含量目标值的情况下，将气量调节阀门初始开度调整为第一开度。
步骤S40：在所述出水NH3-N含量实际值不大于出水NH3-N含量目标值的情况下，将所述初始碳源投加量调整为第一碳源投加量，实时监测出水总氮浓度实际值，在所述出水总氮浓度实际值大于出水总氮浓度目标值的情况下，将投加量调节阀门初始开度调整为投加量调节阀门第一开度。
步骤S30和步骤S40是在确定了初始曝气量、各级AO生化池的气量调节阀门初始开度、初始碳源投加量及各级AO生化池的投加量调节阀门初始开度的基础上，进一步的结合精准曝气和精准加药，将精准曝气内溶解氧浓度与碳源投加加药泵联动控制，其首先进行精准曝气调节，使其空气管道上各个气量调节阀门开度调节至降低后的溶解氧浓度目标值，生化池出口NH3-N浓度低于5mg/L；稳定运行后，再调节精准加药调整，通过调整碳源投加量和各个投加量调节阀门开度，确定在此开度下，碳源的投加量最小，同时生化池出口TN浓度小于15mg/L。由此使得出水NH3-N浓度低于5mg/L的前提下，出水TN浓度小于15mg/L。
示例性的，在初始曝气量、各级AO生化池的气量调节阀门初始开度、初始碳源投加量及各级AO生化池的投加量调节阀门初始开度基础上稳定运行24h后，首先以0.2mg/L的幅度，开始逐渐降低各好氧段的溶解氧浓度目标值，此时第一幅度为0.2mg/L，进而基于降低后的溶解氧浓度目标值确定减小后的第一曝气量，并通过调节风机SV值，减小风机的曝气量。进而通过各个好氧段的溶解氧在线监测值反馈，以调节风机的SV值和曝气量，使***处于第二曝气量的情况下，各好氧段溶解氧浓实际度达到降低后的相应溶解氧浓度目标值，并且出水NH3-N浓度小于5mg/L。其中，溶解氧浓度目标值每调整一次，则需维持生化***稳定运行12h；同时观察出口NH3-N在线监测仪的监测数值变化，若NH3-N浓度大于5mg/L，则调节气量调节阀门的开度；直至NH3-N浓度小于5mg/L时，则维持当前风机风量及当前阀门开度，保持降低后的各个好氧段的溶解氧浓度，开始调节碳源投加量。
调节各个缺氧段的碳源投加量时，首先以1ppm的幅度，降低碳源投加量，具体的根据进水流量和降低后的碳源投加量调节加药泵流量，同时保持各个缺氧段的碳源投加点电磁阀阀门开度不动，此设置需维持生化***稳定运行12h，同时，实时监测出口TN浓度，若出水总氮浓度实际值大于出水总氮浓度目标值的情况下，调节投加量调节阀门开度，直至出口TN浓度低于15mg/L且NH3-N浓度低于5mg/L。
上述步骤S30和S40是将精准曝气和精准加药联合控制，达到节省碳源药剂及节省电量的目的，应当理解的是，上述步骤S30和步骤S40在一次调节过程中可重复执行多次。在一实施例中，在气量调节阀门处于第一开度，且投加量调节阀门处于第二开度的情况下，出水总氮浓度实际值不大于出水总氮浓度目标值，且出水NH3-N含量实际值不大于出水NH3-N含量目标值。
在本发明的一实施例中，在出水NH3-N含量实际值与出水NH3-N含量目标值的差值、出水总氮浓度实际值与出水总氮浓度目标值的差值均处于第一区间范围时，将第一曝气量降低至第二曝气量，并将第一碳源投加量降低至第二碳源投加量。示例性的，第一区间范围为5％。该方法是在联合调控的基础上进一步优化碳源投加量和曝气量，使出水NH3-N含量实际值、出水总氮浓度实际值符合目标值的前提下，进一步在碳源投加量和曝气量中确定平衡值，以降低运行成本。
进一步的，在第二曝气量以及第二碳源投加量的基础上多级AO生化池持续运行24小时，获取所述多级AO生化池的当前出水NH3-N含量和当前出水总氮浓度；判断当前出水NH3-N含量和出水NH3-N含量目标值的差值、当前出水总氮浓度和出水总氮浓度目标值的差值是否处于第一范围区间，在均处于第一范围区间的情况下，将第二曝气量降低至第三曝气量，并将第二碳源投加量降低至第三碳源投加量。
具体的，精准曝气***和精准加药***每调节一次后，虽然曝气量和碳源投加量都降低，但是出口TN和NH3-N浓度的在线监测值和初始设置值相差仍在±5％以内时，说明此时出水满足出水标准，则进一步的基于上述步骤S30和S40联合调节碳源投加量和曝气量；示例性的，在该步骤中，碳源投加量和曝气量均降低，碳源投加量降低，同时曝气量降低使得鼓风机能耗降低。碳源投加量、曝气量均降低后，***维持降低后的碳源投加量和曝气量稳定运行24h，再循环判断出口TN和NH3-N浓度的在线监测值和初始设置值相差是否在±5％以内，直至差值大于±5％，则将上一次调节中确定的曝气量及碳源投加量作为最终的碳源投加量和曝气量。
上述实施例在联合调节碳源投加量和曝气量时；首先保持曝气管道和加药管道上的各个调节阀门开度不变；待碳源投加量和曝气量调节至最优且***能稳定运行出水达标(出口TN浓度低于15mg/L且NH3-N浓度低于5mg/L)时，为了提高生化池处理效率，降低出水水质，可再次调节各个好氧段和缺氧段的阀门开度。即气量调节阀门保持第一开度，以第一幅度逐次减小投加量调节阀门开度，直至出水NH3-N含量实际值小于出水NH3-N含量目标值；和/或，投加量调节阀门保持第二开度，以第一幅度逐次减小气量调节阀门开度，直至出水总氮含量实际值小于出水总氮含量目标值。
示例性的，首先保持缺氧段各个投加量调节阀门开度不变，以5％的幅度分别对各好氧段空气管道上的气量调节阀门开度进行增减调节；每调节一次，需维持当前阀门开度稳定运行12h，进一步获取出口NH3-N浓度在线监测值的变化情况，根据气量调节阀门处于不同开度下监测的出水NH3-N浓度值，选取出水NH3-N浓度最低时对应的阀门开度作为好氧段空气管道上气量调节阀门开度最优值。在该实施例中，第一幅度设为5％仅是一种较优示例，在其他实施例中，第一幅度也可为其他数值，如6％、8％等。
类似的，保持好氧段空气管道上各个气量调节阀门开度不变，以5％的幅度分别对各缺氧段投加量调节阀门开度进行增减调节；每调节一次，需维持当前阀门开度稳定运行12h，进一步获取出口TN浓度在线监测值的变化情况，通过对比不同开度下，进出口TN浓度差平均值，确定各个缺氧段加药点的投加量调节阀的最优阀门开度，在该最优阀门开度下，总氮去除量最高。
进一步的，对比不同阀门开度下监测到的出口NH3-N和TN浓度，最终得到在最低碳源投加量，最小曝气量的条件下，NH3-N和TN去除率最高时，各阀门的最佳开度和各个好氧段的曝气比例和缺氧段的碳源投加比例。
相应的，本发明还公开了一种用于多级AO生化池的精准曝气及加药联合控制***，该***采用如上任一实施例所述的用于多级AO生化池的精准曝气及加药联合控制方法。在该***中，具备多种控制模式供选择，包括后反馈控制以及手动模式，并且手动模式可使具有权限的操作人员通过中控室输入相关设定值以控制***运行。
在一实施例中，通过采用本发明的多级AO生化池的精准曝气及加药联合控制方法进行调控，实现了节能降耗、降低运营成本。如采用该方法调控前鼓风机吨水电耗为0.216kwh/m3，全厂吨水电耗为0.371kwh/m3，采用本发明的联合控制方法后，鼓风机吨水电耗为0.163kwh/m3，全厂吨水电耗为0.320kwh/m3；以鼓风机电量计节约用电约24.7％，以全厂电量计节约用电约13.6％。采用本发明的联合控制方法调控前碳源投加量为48ppm，进出水TN浓度在线监测差值约为26.2mg/L，每天每吨水碳源投加成本约为0.075元/m3；而采用本发明的联合控制方法调控后碳源投加量降低为20.6ppm，进出水TN浓度差值约为27.44mg/L，每天每吨水碳源投加成本约为0.032元/m3。以全厂碳源投加药剂成本计算，每天每吨水碳源投加成本节省约57.33％，TN去除量增加约4.5％。
另外，图5为本发明另一实施例的用于多级AO生化池的精准曝气及加药联合控制方法的流程示意图，如图5所示，该方法首先在出水总氮浓度低于初始设置值和碳源投加药浓度达到初始设置值时，保持气量调节阀门开度不变，以精准加药***稳定运行。然后在出水NH3-N浓度低于初始设置值和各个好氧段溶解氧浓度达到初始设置值时，保持好氧段的调节阀门开度和风机SV值不变，以精准曝气***稳定运行。上述的初始设置值均可理解对应的目标值。进一步获取好氧段气量调节阀门开度、风机SV值、溶解氧浓度值以及缺氧区碳源投加量、加药频率等，以0.2mg/L的幅度，开始逐渐降低各好氧段的溶解氧浓度初始设置值(溶解氧浓度目标值)，保持出水NH3-N浓度不变，调节风机风量，同时以1ppm的幅度，降低碳源投加量，调节加药泵频率，降低碳源投加量。然而每调节一次，需使精准曝气***和精准加药***保持稳定运行至少12h，获取出水TN和NH3-N浓度实际监测值，并将出水TN和NH3-N浓度实际监测值与对应的初始设置值进行对比，若相差±5％，则重复上述步骤，继续降低溶解氧浓度及碳源投加量。最终当碳源投加量和曝气量调节至最优且出水达标时，需再次调节各个好氧段和缺氧段的阀门开度，以提高出水TN和NH3-N的处理效率；具体的，以5％的幅度，分别对空气管道上的气量调节阀门和加药管上的投加量调节阀门的开度进行增减调节，开度每变化一次，需稳定运行12h，获取出水TN和NH3-N浓度实测值的变化情况，并选取出水TN和NH3-N浓度实测值为最低时，各个阀门开度作为最佳开度。
另外，该发明还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上任一实施例所述方法的步骤。
本领域普通技术人员应该可以明白，结合本文中所公开的实施方式描述的各示例性的组成部分、***和方法，能够以硬件、软件或者二者的结合来实现。具体究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。
还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或***。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。
本发明中，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于多级AO生化池的精准曝气及加药联合控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取多级AO生化池的出水NH3-N含量目标值及各级AO生化池的溶解氧浓度目标值，基于获取到的所述出水NH3-N含量目标值及各级AO生化池的溶解氧浓度目标值确定初始曝气量及各级AO生化池的气量调节阀门初始开度；
获取所述多级AO生化池的出水总氮浓度目标值及进水量，基于获取到的所述出水总氮浓度目标值及进水量确定初始碳源投加量及各级AO生化池的投加量调节阀门初始开度；
以第一幅度减小各级AO生化池的溶解氧浓度目标值，基于减小后的溶解氧浓度目标值确定第一曝气量，将所述AO生化池的曝气量调整为第一曝气量，并实时监测各级AO生化池的溶解氧浓度实际值，在所述溶解氧浓度实际值大于减小后的对应溶解氧浓度目标值的情况下，将所述第一曝气量调整为第二曝气量，实时监测出水NH3-N含量实际值，在所述出水NH3-N含量实际值大于出水NH3-N含量目标值的情况下，将气量调节阀门初始开度调整为第一开度；
在所述出水NH3-N含量实际值不大于出水NH3-N含量目标值的情况下，将所述初始碳源投加量调整为第一碳源投加量，实时监测出水总氮浓度实际值，在所述出水总氮浓度实际值大于出水总氮浓度目标值的情况下，将投加量调节阀门初始开度调整为第二开度。
2.根据权利要求1所述的用于多级AO生化池的精准曝气及加药联合控制方法，其特征在于，在气量调节阀门处于第一开度，且投加量调节阀门处于第二开度的情况下，出水总氮浓度实际值不大于出水总氮浓度目标值，且出水NH3-N含量实际值不大于出水NH3-N含量目标值。
3.根据权利要求1所述的用于多级AO生化池的精准曝气及加药联合控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
在出水NH3-N含量实际值与出水NH3-N含量目标值的差值、出水总氮浓度实际值与出水总氮浓度目标值的差值均处于第一区间范围时，将第一曝气量降低至第二曝气量，并将第一碳源投加量降低至第二碳源投加量。
4.根据权利要求2所述的用于多级AO生化池的精准曝气及加药联合控制方法，其特征在于，所述第一区间范围为5％。
5.根据权利要求4所述的用于多级AO生化池的精准曝气及加药联合控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
在第二曝气量以及第二碳源投加量的基础上所述多级AO生化池持续运行24小时，获取所述多级AO生化池的当前出水NH3-N含量和当前出水总氮浓度；
判断当前出水NH3-N含量和出水NH3-N含量目标值的差值、当前出水总氮浓度和出水总氮浓度目标值的差值是否处于第一范围区间，在均处于第一范围区间的情况下，将第二曝气量降低至第三曝气量，并将第二碳源投加量降低至第三碳源投加量。
6.根据权利要求1所述的用于多级AO生化池的精准曝气及加药联合控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
气量调节阀门保持第一开度，以第一幅度逐次减小投加量调节阀门开度，直至出水NH3-N含量实际值小于出水NH3-N含量目标值；和/或，
投加量调节阀门保持第二开度，以第一幅度逐次减小气量调节阀门开度，直至出水总氮含量实际值小于出水总氮含量目标值。
7.根据权利要求1所述的用于多级AO生化池的精准曝气及加药联合控制方法，其特征在于，在所述出水NH3-N含量实际值不大于出水NH3-N含量目标值的情况下，将所述初始碳源投加量调整为第一碳源投加量，包括：
在所述出水NH3-N含量实际值不大于出水NH3-N含量目标值的情况下，以第二幅度依次减小碳源投加量，直至监测到的出水总氮浓度实际值小于出水总氮浓度目标值，且此时对应的碳源投加量为第一碳源投加量。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的用于多级AO生化池的精准曝气及加药联合控制方法，其特征在于，所述初始曝气量的计算公式为：
q＝K1*Gs*0.28*EA；
其中，q为各级AO生化池的溶解氧浓度目标值的最大值，K1为常数，Gs为初始曝气量，EA为曝气盘氧的利用率。
9.根据权利要求1至7中任意一项所述的用于多级AO生化池的精准曝气及加药联合控制方法，其特征在于，所述初始碳源投加量的计算公式为计算公式为：
K2＝(Nk-Nte-0.12*S*Y)/1000；
其中，K2为脱氮速率常数，Nk进口总氮浓度监测值，Nte为出口总氮浓度监测值，S为初始碳源投加量，Y为污泥产率系数，Y取0.3至0.6。
10.一种用于多级AO生化池的精准曝气及加药联合控制***，其特征在于，所述***采用如权利要求1至9任意一项所述的用于多级A0生化池的精准曝气及加药联合控制方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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