[发明专利]用于污水处理的短程智能精确曝气控制方法、设备及系统

说明书

本发明公开了一种用于污水处理的短程智能精确曝气控制方法、设备及系统，属于污水处理领域，步骤包括获取污水处理线进水处的进水量、第一总氮值和第一等效BOD；设定好氧池出水的目标氨氮值；获取好氧池出水以后的第二氨氮值、第二总氮值和第二等效BOD；根据第一等效BOD与第二等效BOD的差、第一总氮值与目标氨氮值的差、第一总氮值与第二总氮值的差和进水量计算基础风量；根据第二氨氮值与目标氨氮值的差和进水量计算补正风量；叠加基础风量和补正风量计算指示风量，按指示风量曝气，监测的参数比一般的智能曝气模型少，引入补正风量控制调整风量时的风量变化量，能维持水质合格，不过量曝气，有利于降低曝气电耗，保护活性污泥。

技术领域

本发明涉及用于污水处理的短程智能精确曝气控制方法、设备及系统，属于污水处理领域。

背景技术

污水处理厂的直接生产成本主要为电、药、泥、修，电耗为主要的直接生产成本项，其中用于曝气的风机又是电耗的主要大户，约占电耗的35%-55%。目前较多污水处理厂存在曝气不精准、过量的情况，风机精准控制、节能降耗具备较大空间。

对于A2O（又称A/A/O工艺，即生化池按污水流向依次包括厌氧池、缺氧池和好氧池）工艺而言，曝气量过低会影响硝化反应。曝气量过高除了电费高外，还会导致：一、多余的 DO（溶解氧）通过内外回流影响缺氧池的反硝化以及厌氧池中聚磷菌的释磷；二、通过外回流导致厌氧池 DO 含量过高进而增大对碳源的消耗；三、进水负荷不断变化，当进水负荷偏低，曝气量较高时，会由于过曝而发生污泥解体，进而导致系统的不稳定。

为了在出水达标的基础上降低电耗成本，污水处理行业近几年在精准曝气的技术发展和应用效果上投入了大量成本和关注，智能曝气成为本领域的研究热点。

作为与曝气效果密切相关的溶解氧DO浓度，是众多精准曝气控制模型中至关重要的研究参数，也被当做是最有效的控制对象。但是溶解氧DO浓度的基本建模方法是根据微生物在生化反应过程中的物理及化学公式，经过大量的数学推算来得到的，处理过程比较复杂，若想达到精确的DO浓度模型，根据基本的建模方法是非常困难的。而仅仅采用传统的PID控制很难达到对溶解氧DO的控制目的。

近几年基于国际水协（IWA）的活性污泥系列模型ASMs作为核心算法的精准曝气控制系统发展迅速，其中最具代表性的是曝气流量控制系统（AVS），其原理是将曝气流量作为控制变量，另外把溶解氧DO等其他一些能够对曝气流量产生影响的水质参数作为辅助变量，通过已经搭建好的生物处理模块和历史数据的综合整理，得到系统大概需求多少的曝气量，从而实现溶解氧浓度的预测。例如污水处理工艺优化与高级控制系统ProSee以国际水协的活性污泥模型ASM2D为基础，除了设计水量水质、历史数据、实时数据等的基础建模参数外，其内嵌的数学模型包括描述生物池的反应动力学（碳氧化、硝化和反硝化、除磷等）过程、沉淀池的一维沉降过程和重要耗电设备的模型（如风机、水泵的电耗），而过多参数的获取会造成巨大的化验检测压力和过长的时间反馈，由此建立的精确曝气模型本身已经存在较大偏差。

现有技术中的精准曝气控制算法建模复杂、臃肿，模型内除磷控制参数多，包含生物除磷系统、回流系统等不可控的溶解氧内循环，难以监测；且前馈和反馈相隔时间长，达到18小时以上，包含了整个污水处理流程，滞后严重，无法真正实现精准曝气，对水厂运营带来了不便。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供用于污水处理的短程智能精确曝气控制方法、设备及系统，监控污水处理中的重要参数，摒弃难测、相关性低的参数，缩短前馈和反馈相隔的时间，实现短程精准曝气控制。