[发明专利]一种实时控制生化反应池中曝气量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种实时控制生化反应池中曝气量方法。

背景技术

城市污水多采用以活性污泥法为基础的生物处理工艺，其基本原理是利用人工 曝气，使得活性污泥均匀分散，和污水充分接触，对污水中的有机污染物质进行合 成和降解，从而达到去除污染物的目的。

生物处理工艺是污水处理厂的核心设施，其运行控制效果直接关系到整个污水 处理厂的处理能力。生物处理过程是个复杂的生化反应过程，影响活性污泥微生物 活性的因素包括基质条件(如碳源、氮源、磷源、有毒化学物质、重金属离子等) 和环境因素(如温度、pH、溶解氧、内回流及外回流等)。生物工艺控制就是通过 改变某些基质条件和环境因素，使活性污泥发挥稳定的降解性能，去除污水中的污 染物。

污水处理厂自动化运行控制历来是自动化技术领域内的难点。其中精确曝气控 制和运行节能更是长期以来一直追求的目标。传统的污水处理厂曝气是基于保证出 厂水质达标基础上的，采用相对保守的控制参数进行控制回路整定。以A/O工艺 的生化反应池溶解氧(DO)控制为例，为保证有机物去除和硝化反应同时在一个 反应器中顺利进行，DO设定值一般相对较高。其后果一方面增加了曝气系统能耗， 同时导致过多溶解氧回流到缺氧区抑止了反硝化的进行。由于曝气池中DO值与充 氧量存在较大的非线性和滞后性，一般控制方法很容易造成DO值震荡，难以使 DO值稳定在实时给出的目标值附近，导致处理效果不理想，并且增加了鼓风机、 阀门等曝气控制设备调节动作频率，进一步增加设备损耗。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种能实时控制生化反应池中曝气量的方 法。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的是提供一种解决曝气池中DO值与 充氧量存在较大的非线性和滞后性的方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种实时控制生化反应池中曝气量的方法，包 括：

步骤一，将监测仪置于反应池的进水端、池中、出水端；

步骤二，将监测仪采集的水质水量数据传递至中央控制系统，所述中央控制系 统中包括实时生化反应模型模块、智能转换模块和供气管网气体动力模型模块，所 述实时生化反应模型模块依据水质水量数据计算出反应池需氧量和溶解氧目标值， 所述智能转换模块根据反应池需氧量、溶解氧目标值和反应池中耗氧速率计算得到 生化反应池中供气量，所述供气管网气体动力模型模块依据供气量计算出反应池的 空气阀开度和风机压力数据；

步骤三，中央控制系统将空气阀开度和风机压力数据传递至执行机构；

步骤四，执行机构控制空气阀的开合。

进一步的，其中所述步骤一还包括：所述生化反应池还包括一沉淀池，所述沉 淀池包括污水进口、污水出口、污泥出口、污泥回流口，所述污水进口与所述反应 池的出水端相连，所述反应池还包括一污泥回流端，所述污泥回流端与所述沉淀池 的污泥回流口相连，将监测仪置于沉淀池的污泥回流口；所述步骤二还包括：所述 实时生化反应模型模块依据水质水量数据计算出沉淀池的污泥回流量；所述步骤三 还包括：中央控制系统将污泥回流量数据传递至执行机构。

进一步的，其中所述水质水量数据包括流量、氨氮含量、硝酸盐含量数据。

进一步的，其中还包括可编程逻辑控制器(PLC)，所述监测仪通过可编程逻 辑控制器与所述中央控制系统连接。

进一步的，其中所述实时生化反应模型模块、智能转换模块和供气管网气体动 力模型模块通过用于过程控制的对象连接和嵌入(OPC)接口与中央控制系统连接。

进一步的，其中所述监测仪包括氨氮监测仪、硝酸盐监测仪和水量监测仪。

进一步的，其中所述实时生化反应模型模块包括仿真数学模型和实际运行过 程中的相关干扰量。优选的，其中所述仿真数学模型是仿真微生物呼吸过程，或是 仿真有机碳的处理过程，或是仿真氨氮硝化与反硝化过程，或是仿真污泥的回流过 程的数学模型。优选的，其中所述仿真数学模型为国际水协(IWAQ)的活性污泥 数学模型(Activated Sludge Models简称ASM)。

进一步的，其中所述执行机构包括空气阀、风机和回流泵。

本发明的实时生化反应模型模块中仿真数学模型优选ASM模型体系中的 ASM2D模型。