[实用新型]A/O工艺分段进水深度脱氮的模糊控制教学装置

说明书

(一)技术领域

本实用新型涉及一种污水生物脱氮系统的控制教学装置。

(二)背景技术

自进入20世纪70年代以来，随着水体富营养化问题日渐突现，污水脱氮除磷在水污染控制中被广泛关注。以控制富营养化为目的的氮磷脱除技术目前已成为各国的主要研究方向。我国最新颁布的污水排放标准(GB18918-2002)要求所有排污单位出水氮磷的含量按接纳水体的等级分别为总磷小于1mg/L，氨氮小于5mg/L，总氮小于15mg/L(一级标准)。尽管生物除磷具有一定不稳定性，采用传统的工艺进行生物除磷并辅助以化学除磷仍可保证出水TP浓度保持在痕量浓度以下]。但污水中的氮只能采用生物的方法才能经济、有效地去除。

在许多国家，特别是中国，大约有80％的城市污水处理厂采用前置反硝化(A/O)工艺进行生物脱氮。在前置反硝化工艺中污水直接进入缺氧区优先进行反硝化反应，提高了总氮去除率，而且在缺氧区中大部分有机物被反硝化反应所利用，缩小了好氧区的池容和停留时间。但是在前置反硝化工艺中为保证硝态氮充分反硝化以提高总氮去除率，往往需要较大程度地硝化液回流，通常为进水量的2-3倍，这无疑会消耗大量的能源。而且由于前置反硝化工艺的构成，出水硝态氮浓度与回流硝化液中的硝态氮浓度相同，这就决定了前置反硝化工艺的总氮去除率不会很高。其它生物脱氮除磷工艺，例如AAO、UCT等工艺，也同样存在上述缺点。

A/O工艺分段进水深度脱氮系统是近年来国外新开发的生物脱氮工艺。与传统A/O工艺相比，采用分段进水具有如下优势：(1)有机底物沿池长均匀分布，负荷均衡，既在一定程度上缩小了供氧速率与耗氧速率之间的差距，又能够充分发挥活性污泥微生物的降解功能；(2)污水沿池长分段进入而污泥回流至首端，系统的污泥龄比相同容积的推流系统长；(3)脱氮效率高；(4)硝化液从好氧区直接进入下一段的缺氧区，省去了传统生物脱氮工艺的内循环步骤；(5)反硝化反应的出水直接进入硝化反应池，补充了硝化反应对碱度的要求。然而，由于反应器的构成和污水的分段引入，A/O工艺分段进水深度脱氮系统的最佳设计和运行是一项非常困难的任务。每一段中缺氧区与好氧区的容积比、每段间的容积比以及进水流量的分配是工艺设计和运行的重要参数。污水特性，特别是进水C/N比(碳氮比)严重地影响着工艺的设计与运行。因此探求工艺的优化控制运行方法是实现A/O工艺分段进水系统广阔应用的重要前提。

污水生物处理系统从控制的角度讲有明显的特征：①时变性。进水流量和浓度不是恒定的而是随时间呈现不规则变化，特别是工业废水。②非线性。活性污泥生物反应在有机底物、营养物、氧气等充足时呈零级反应，有机底物以最大速率降解；随着反应的进行底物浓度逐渐减小，生物反应受到底物的限制而呈现一级反应。③复杂性。污水生物处理工艺有众多影响因素，如MLSS、DO、污泥龄、HRT、污泥负荷、F/M、温度、pH值等，如需进行脱氮除磷还会受到循环比、污泥回流比、N/MLSS负荷率、P/MLSS负荷率等的影响，且有时同时受到多个因素的影响，呈现强烈的复杂性。④不确定性。对活性污泥微生物有毒害作用的物质，如重金属、氰化物等，会随进水一起进入系统，当其浓度超过临界浓度时会抑制微生物的增殖，甚至使微生物灭绝，造成污水处理系统的瘫痪。

由于污水生物处理系统的特性使传统控制理论显得很不实用，为智能控制技术提供了广阔的研究空间，充分发挥其自学习、自适应与自组织的功能。智能控制有许多分支，如神经网络控制、模糊控制、专家系统、混沌控制、可拓控制等，其中模糊控制技术是典型的智能控制方法，也是应用较多的控制方法。模糊控制是模糊逻辑与自动控制的结合，是从功能上模拟人的推理和决策过程的一种实用控制方法，利用先验知识或专家经验作为控制规则，能够有效地处理模型未知或不精确的控制问题。它无需建模，是一种非线性控制，用万能逼近原理给出了充分的理论依据，即模糊逻辑控制器是万能的，可以完成任何非线性控制任务。但是迄今为止，国内外尚无任何关于A/O工艺分段进水深度脱氮的模糊控制的相关报道和教学演示装置。其原因是多方面的，包括工艺尚未优化稳定运行、控制参数不易确定等等。

(三)实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种A/O工艺分段进水深度脱氮的模糊控制教学装置，要解决教学演示A/O分段进水污水生物脱氮系统的非线性精确控制和优化运行的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：