[实用新型]分段进水A/O工艺溶解氧和碳源投加模糊控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种污水的生物脱氮工艺模糊控制装置，属于活性污泥法污水处理系统自动控制的理论、方法与技术领域，适用于含氮工业废水处理和城镇生活污水生物处理。

背景技术

富营养化问题是当今世界各国面临的最主要的水污染问题之一，而氮、磷的超标排放则是引起富营养化的主要原因。为解决日益严重的水污染问题，我国在2002年新颁布的《城镇污水处理厂污染物排放标准》中增加了总氮、总磷最高允许排放浓度，同时也对出水氨氮提出了更严格的要求，可见污水处理的主要矛盾已逐渐由有机污染物的去除转变为氮磷污染物的去除。目前所有的新建污水处理厂均必须设置必要的处理设施以满足脱氮除磷的需求。同时，越来越高的污水排放指标是的新建的水厂必须考虑采用先进的过程控制技术，以降低运行成本，提高出水水质。

生物脱氮过程主要分为两部分，即通过硝化作用将氨氮转化为硝酸盐氮，再通过反硝化作用将硝酸盐氮转化为氮气从水中逸出，从而达到氮的去除。连续流分段进水A/O生物脱氮工艺是在传统的A/O工艺基础上经过适当改进而提出的。它具有脱氮效率高，无需设置硝化液内回流设施、节省药剂投量等优点。但该工艺较传统的A/O工艺相对复杂，因此，寻求合适的分段进水生物脱氮的过程控制方式一直是一个难题。

采用传统的过程控制须对反应过程建立精确的数学模型。而污水生物处理系统是典型的多变量、非线性、多处理目标的动态系统，加之多段进水A/O工艺的复杂性，很难建立其反应过程的数学模型，因此，若采用传统的过程控制对系统进行控制，在系统出现异常的情况下，很难保证出水效果。而模糊控制是智能控制的一个重要分支，它主要是模仿人的经验而不是依赖于控制对象的数学模型，实现人的某些智能，适用于复杂的动态系统的控制。目前，模糊控制在污水生物处理中已有一定的应用，但多数应用于序批式(SBR)活性污泥处理工艺过程中，连续流工艺过程应用较少。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种保证连续流多段进水A/O生物脱氮硝化和反硝化效果的模糊控制装置和方法。采用该模糊控制装置和方法后，系统可以根据出水氨氮和硝酸盐氮浓度的实时变化，及时调整好氧区的曝气量和缺氧区反硝化的碳源投加量，从而保证硝化和反硝化完全。采用该模糊控制方法后，①避免传统恒曝气量控制，在进水氨氮负荷低时，曝气能耗大，浪费能量，而进水氨氮负荷高时，不能满足出水要求的问题。②实时控制碳源的投加量，针对出水端剩余的硝酸盐氮投加碳源，避免碳源浪费。③比传统过程控制更容易实现和操作，且控制精度更高。

本实用新型的技术原理：

连续流多段进水A/O溶解氧和碳源投加模糊控制原理，其特征在于：在线采集系统出水端DO和硝酸盐氮浓度的数字信号，来反映进水水质的变化，并将数字信号输入到模糊控制器，经模糊控制器处理后，输出直接作用于曝气系统和外碳源投加系统，调整硝化过程的最重要控制参数——溶解氧(DO)浓度和反硝化过程的重要控制参数——碳源量，从而保证硝化效果和反硝化效果。具体原理如下：

(1)在生物脱氮的硝化过程中，DO是最重要的控制参数，当进水氨氮负荷高时，好氧区DO浓度会相应降低，此时，需提高好氧区的曝气量，以保证硝化效果，使出水氨氮满足要求；而在生物脱氮的反硝化过程中，有机碳源的供给量则是最重要的控制参数。通常，脱氮系统都希望尽可能利用原污水中的碳有机物为反硝化提供碳源，但原水中的碳源通常不足，这就需要投加外碳源，以完成反硝化，从而将硝酸盐氮转化成氮气从系统逸出。

(2)当进水氨氮负荷变化时，由于曝气量过高或不足，好氧区出水DO浓度会降低或升高。此时，可以根据在线采集的DO浓度实测值和预先给定DO设定值之间的偏差e和偏差e的变化量Δe这两者的综合信息，来判断系统所经受的负荷扰动，给出合理的曝气量增量Δu，从而控制好氧区的DO浓度，保证硝化。当进水氨氮和COD负荷变化时，由于碳源投加不足或过量，缺氧区出水硝酸盐氮浓度会升高或降低。此时，根据在线采集的硝酸盐浓度实测值和预先给定的硝酸盐浓度设定值之间的偏差E和偏差E的变化量ΔE的综合信息，可以判定系统所经受的进水负荷扰动，给出合理的外碳源投加变化量ΔU。

本实用新型提供的多段进水A/O溶解氧和碳源投加模糊控制装置，污水贮水箱1由进水管和反应器2连接，反应器2经出水管和和沉淀池3连接，沉淀池污泥经污泥回流泵4回流到反应器进口端，采用空压机5为反应器的好氧区供氧。其特征在于，