[发明专利]基于入水变化的氧化沟智能控制系统

说明书

技术领域

本发明属于环境保护中水污染控制技术领域。特别涉及已建氧化沟工艺的升级改造，优化工艺运行控制策略，提升控制系统性能和新建的氧化沟工艺的优化设计，提升氧化沟工艺污水处理效果和运行稳定性，同时可实现大幅度节能降耗的一种基于入水变化的氧化沟智能控制系统。

背景技术

目前我国的环境污染问题严峻，水体的富营养化问题日趋严重，同时，随着我国经济的快速发展，能源的需求也与日俱增，环境与能源已经成为目前制约我国经济发展和影响人们生活质量的的重要因素。城市污水处理是能源密集的行业之一，常规的城市污水处理厂的运行成本中(包括折旧费等)，电费约占三分之一多，其中的曝气电耗占污水处理厂全厂电耗的40％～50％。既能够提高污水处理厂处理效果，同时还能实现节能降耗的关键技术，对于缓解我国当前能源紧缺的现状具有重要的意义。

在现行的污水处理中，入水的时变化、日变化对污水处理工艺运行的严重影响是普遍存在的问题。一般城市污水处理厂的入水都是呈现出较大的波动幅度，流量和水质浓度都会呈现出一定的规律性变化特点，每日的最高流量会是最低流量的3-4倍，水质浓度同样也呈现出类似的变化特点，而且高负荷和低负荷都会持续比较长的时段，这就导致污水处理厂的入水水量水质浓度会在一天的范围出现较大的幅度变化。目前已建的水厂大多采用较大的设计安全系数，以防止入水负荷的波动对水厂运行造成较大的影响，这也使得水厂的建筑成本以及运行能耗增加，造成很大的浪费。同时目前水厂应用的控制系统也多采用的是以PLC为基础的IPC和PLC集散型控制系统，系统一般只能执行固定的欲设运行策略，不具备针对入水适时变化的智能响应功能。

自20世纪90年代中期，氧化沟工艺因其良好的脱氮效果且无需初次沉淀池开始被推广，我国也兴建了大量的采用氧化沟工艺的污水处理厂。同时今年随着我国污染形势的严峻和能源匮乏问题的突出，污水处理厂污水排放标准逐渐提高的同时还提出污水处理厂要降低能耗的要求，这就使得已建或者新建的氧化沟工艺需要引进同步硝化反硝化等先进的技术。而入水的波动会对这些新技术在氧化沟工艺的应用产生很大的影响，必须要针对入水的变化实施不同的控制条件，这就导致原有的水厂控制系统不能满足新技术的应用要求。

IPC和PLC系统运行可靠性高，能实现中心控制室、现场监控子站和就地控制的分级控制，并具有模块化结构，扩展灵活，结构开放，组网力强的优越性，同时随着现场总线技术的发展，可以将专用的CPU置入传统的测控仪表，使它们各自都具有了数字计算和通信能力，把多个现场级测控仪表连接成网络，现场测控仪表之间及其与远程监控计算机之间实现数据传输与信息交换，即可形成多种适应实际需要的控制系统；此外，活性污泥模型(ASM1，ASM2，ASM2D，ASM3)和二沉池模型的研究工作近些年取得了较大的突破，这使得以此为基础的模拟不同污水处理过程的模拟软件也获得较大的进步，国外先后出现了BioWin(www.envirosim.com)、GPS-X(www.hydromantis.com)、WEST(www.hemmiswest.com)等软件系统，国内也出现了由清华大学开发的ODSS模拟软件系统。模型模拟技术以及网络传输通讯技术的发展，再有PLC系统的原有功能优势，为实现污水处理厂智能控制系统提供了技术可能。

综上所述，城市污水处理厂入水的动态变化，对氧化沟工艺过程同步硝化反硝化等先进处理技术的应用造成较大的影响，但也为污水处理厂的节能降耗提供了较大的潜力空间，利用目前已有的工作基础和模型模拟和总线控制等技术的发展优势，构建污水处理厂智能控制系统，既可以保证污水处理过程先进技术的应用，还可以实现较大幅度的节能降耗，挖掘出水厂更大的处理潜力。

发明内容

本发明的目的是针对我国不同城市污水水质的水质特点及日变化规律，建立一套实现氧化沟高效稳定同步硝化反硝化过程的一种基于入水变化的氧化沟智能控制系统。该系统针对入水的动态变化，适时对其进行监测并将动态数据信息收集到决策支持系统，通过决策支持系统的模拟分析，产生对应的工艺适宜运行条件和控制策略，确定系统的运行状态，再通过控制系统对工艺运行过程实施调控，并由工艺在线监测设备对系统运行参数进行监测，将参数反馈到控制系统和运行决策系统，对系统运行策略进行反馈验证和决策修正，最终保障氧化沟工艺同步硝化反硝化等先进技术的成功应用。

该系统的组成，该系统主要包括入水监测系统、运行决策支持系统、控制系统、工艺在线监测系统组成；