[实用新型]污水处理精确曝气系统

说明书

技术领域

本实用新型属于环境工程领域，具体涉及一种用于污水处理的精确曝气系统。

背景技术

随着经济的不断发展以及环保要求的逐步提高，我国建设了越来越多的污水处理厂，而污水处理厂的优化运行显得尤其重要。一方面，污水处理厂的正常运行需要优化来节能减排；另一方面，污水处理厂的排放标准也日益严格，需要优化来提高处理能力。众所周知，曝气是整个污水处理工艺的核心，且能量消耗占了整个污水处理厂的50％～70％，所以优化曝气具有实际意义且节能潜力巨大。目前大部分污水处理厂采用“粗犷”型曝气方式。只要出水达到排放标准，曝气量基本不会改变。只有当出水水质（氨氮、总氮等）超标时，才会改变曝气量。

进水负荷变化时，出水水质就会产生波动。进水负荷偏高时，出水会超标；进水负荷偏低时，又会造成浪费。在污水处理厂应用在线水质分析仪器，可以实时监测进水负荷，通过生物处理模型优化处理从而实现精确曝气优化控制。

污水处理厂生化降解处理脱氮过程中，除了溶解氧外，还有两个重要的分析参数不容忽视，那就是氨氮和硝酸氮（硝氮），这些参数对于污水处理厂在低能耗状态下，实现高处理效率和效果起着至关重要的作用。这三个参数互相关联，它们之间的浓度对应关系调整的好坏直接关系到污水处理的效果和风机的电力消耗。

一个完整的脱氮过程包含硝化和反硝化过程。在硝化过程中，风机引入足量的空气，溶氧浓度升高并维持在约2mg/l的平均水平，在好氧环境下把氨氮转化为硝酸氮。此时，氨氮浓度会逐步减小，硝酸氮浓度相应增大。在反硝化过程中，风机停止工作，在缺氧环境下硝酸氮逐步被还原成氮气，除氮过程成功完成，同时污水中的氨氮浓度逐渐增高。在此反应过程中，实时检测水体的氨NH4+、硝酸氮NO3-、溶解氧的浓度，可以进行准确的工艺模型构建。同时污水处理厂要想让出水的氨氮和总氮都达标，且具有较高的处理效率，就需要通过精确工艺模型构建基础上对曝气进行精确控制。

污水处理厂传统典型的曝气控制类型主要有两大类：

第一类是直接控制风机，如图1所示。系统采集安装在好氧池中的溶解氧分析仪测得的溶解氧值，与系统的设定值（此设定值可以由用户设定）进行比较。如果实际溶解氧值比设定值大，则减小风机转速，从而减少曝气量，逐渐使好氧池的溶解氧下降，最终与设定值一致。如果实际溶解氧值比设定值小，则增大风机转速，从而增大曝气量，逐渐使好氧池的溶解氧上升，最终与设定值一致。对于这种控制方式，曝气管道的空气压力会有一定波动，不利于曝气的控制，一般用于小型污水处理厂的曝气控制。

第二类是直接控制阀门，如图2所示。系统采集安装在好氧池中的溶解氧分析仪测得的溶解氧值，与系统的设定值进行比较，按照上述第一类的控制方式去控制阀门开度。同时，系统采集曝气管道的压力，并与压力设定值比较。如果实际压力比设定值大，则减小风机转速；如果实际压力比设定值小，则增大风机转速；最终使曝气管道的压力保持恒定。对于这种控制方式，在曝气管道压力恒定的情况下，阀门开度与曝气量的线性关系比较好，能够较好的控制曝气量，一般用于大、中型污水处理厂的曝气控制。

以上两种传统控制方法的缺点在于：

一是由于时间延迟，即从开始曝气到池内DO（dissolved oxygen，溶解氧）变化需要一段时间，造成溶解氧的控制波动很大；

二是传统方法能耗高，为了保证安全运行，系统的DO设定值只能保持在较高的数值上，保持了过大的余度而造成浪费；

三是过大的波动会使得池内的生物环境不稳定，干扰生物系统的工作。

实用新型内容

针对现有曝气控制方式的上述缺点，本实用新型提供一种污水处理精确曝气系统，通过实时在线溶解氧、氨氮、硝酸氮参数变化率检测和趋势分析，得出最佳曝气量的控制参数，从而驱动曝气流量控制模块的输出，得到最佳需氧量控制效果。

本实用新型的技术方案如下：

一种污水处理精确曝气系统，包括顺序连接的厌氧池、缺氧池以及好氧池，空气源通过流量控制模块输入好氧池内；所述好氧池内安装有溶解氧分析仪，所述好氧池末端安装有第一氨氮硝氮分析仪，所述溶解氧分析仪和第一氨氮硝氮分析仪的输出连接至中央处理模块，所述中央处理模块的输出控制所述流量控制模块。

其进一步的技术方案为：所述厌氧池前端安装有第二氨氮硝氮分析仪，所述第二氨氮硝氮分析仪的输出连接至中央处理模块。

以及，其进一步的技术方案为：所述第一氨氮硝氮分析仪、第二氨氮硝氮分析仪采集氨氮和硝酸氮两个参数。

以及，其进一步的技术方案为：所述流量控制模块为流量调节阀。