[发明专利]污水处理厂碳源投加系统和方法

说明书

本发明提供了一种污水处理厂碳源投加系统和方法，所述碳源投加系统包括：依次通信连接的采集模块、PLC控制模块、数据存储模块和分析模块以及与所述PLC控制模块、数据存储模块和分析模块分别通信相连的人机交互模块，所述分析模块根据采集模块实时采集的第一参数和人机交互模块输入的硝氮目标值通过机器学习与模糊控制相结合的方法得到最终碳源投加量，并将结果传输至PLC控制模块，PLC控制系统反馈调节投加流量。本发明根据各项参数，实时在线预测满足出水水质所需的加药量的值，根据计算结果对投加流量进行调节，确保出水水质稳定达标同时还能准确控制碳源投加量，减少了成本。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，特别是涉及一种污水处理厂碳源投加系统和方法。

背景技术

随着城市化进程的发展，水体富营养化日趋严重，水环境问题受到越来越多的重视。因此，对污水处理厂出水水质指标的控制尤为重要。目前我国大部分污水处理厂采用生物脱氮工艺去除水中的含氮化合物，由硝化反应和反硝化反应两部分组成。为保证硝化反应的正常进行，大部分污水处理厂采用加碳源的方式来提高反硝化的效果。目前，碳源投加方式大多为恒量投加，根据处理效果人工进行调节。由于污水处理厂进水水质水量波动较大，整个系统具有非线性、滞后性的特点，因此动态控制碳源投加量，保证硝氮的去除率达标的同时降低处理成本，是目前污水处理工艺中关注的热点。

目前针对药剂投加控制研究，大多数基于外加碳源量的计算公式计算出恒定的碳源投加量，通过硝氮值反馈控制进行调节，但是污水处理工艺受到水质水量影响较大，控制系统往往存在延迟，滞后性，且外加碳源量和进水量、硝氮值之间存在复杂非线性的关系，造成系统调节效果不佳。

因此，急需提供一种污水处理厂碳源投加系统和方法，以适用于解决污水处理过程中的不确定性和高度非线性问题，确保硝氮去除率达标的同时节约成本，且保证污水处理过程的稳定运行。

发明内容

基于此，本发明提供一种污水处理厂碳源投加系统和方法，用以解决污水处理过程中的不确定性和高度非线性问题，确保硝氮去除率达标的同时节约成本，且保证污水处理过程的稳定运行。

本发明提供了一种污水处理厂碳源投加系统，所述碳源投加系统包括采集模块、与所述采集模块通信相连的PLC控制模块、与所述PLC控制模块通信相连的数据存储模块、与所述数据存储模块通信相连的分析模块以及与所述PLC 控制模块、数据存储模块和分析模块分别通信相连的人机交互模块，

所述采集模块用于实时采集污水处理厂的第一参数，所述第一参数包括进水流量、进水水质、硝化区和反硝化区之间的内回流流量、反硝化区内加药泵的投加流量以及经过反硝化区末端过程水的硝氮实测值；

所述人机交互模块用于输入预设的反硝化区末端的硝氮目标值；

所述分析模块调用所述第一参数和所述硝氮目标值，基于机器学习的方法对碳源投加量进行前馈预测，基于模糊控制对碳源投加量进行反馈预测，通过所述前馈预测和所述反馈预测相结合的控制方法确定最终碳源投加量并将其反馈给所述PLC控制模块，

所述PLC控制模块根据所述分析模块的反馈信息反馈调节所述投加流量。

优选的，所述采集模块包括设于进水区的进水流量计和进水水质仪表、设于硝化区和反硝化区之间的内回流流量计、设于加药泵出口的加药泵流量计以及设于反硝化区末端的硝氮在线仪表，所述进水水质仪表用于采集进水COD、进水氨氮以及进水总氮。

优选的，所述分析模块包括加药量前馈预测单元，加药量反馈预测单元和判断单元；

所述加药量前馈预测单元调用所述进水流量、进水水质、内回流流量以及所述硝氮目标值输入内部的加药量前馈预测模型，经过所述加药量前馈预测模型获得所述第一碳源投加量，所述第一碳源投加量为所述前馈预测的结果；