CN107500408A - 一种基于氨氮和溶解氧反馈的多级a/o工艺曝气控制系统 - Google Patents

一种基于氨氮和溶解氧反馈的多级a/o工艺曝气控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于氨氮和溶解氧反馈的多级A/O工艺曝气控制系统，包括AO生化反应池、PLC控制系统、中控系统、进水管及曝气管路，进水管上设有在线液位计，进水管与AO生化反应池的缺氧池顶部连接，曝气管路一端与AO生化反应池的好氧池底部连接，另一端与鼓风机连接，曝气管路上设有在线气体质量流量计、活塞型电动阀门及压力变送器，AO生化反应池内设有在线溶解氧仪和在线氨氮测定仪，在线液位计、在线气体质量流量计、压力变送器、在线溶解氧仪、在线氨氮测定仪均与PLC控制系统信号连接，活塞型电动阀门、鼓风机和中控系统与PLC控制系统信号和控制连接。本发明可以实现污水处理厂曝气量的自动控制，保证了生化系统的出水稳定达标，节省运行电耗。

Description

一种基于氨氮和溶解氧反馈的多级A/O工艺曝气控制系统
技术领域
本发明涉及污水处理厂节能降耗技术领域，具体来说，涉及一种基于氨氮和溶解氧反馈的多级A/O工艺曝气控制系统。
背景技术
污水处理属于能耗密集型行业，其消耗的能源主要包括电能、燃料及化学药剂等，其中电耗约占污水处理厂总能耗的60%-90%，而生化池电耗又是占比最高的处理单元，其电耗可达厂内总电耗的55%-70%。目前，国内大多数污水处理厂多数还停留在手动控制曝气的阶段，即根据操作经验，设置鼓风机风量和阀门开度等，保持稳定且富裕的曝气量。一般来说，过量曝气可以保证出水水质不发生明显波动，但存在明显的能耗浪费和过高的溶解氧浓度带来的不利影响。
分段进水多级A/O工艺是指缺氧池与好氧池交替连接，采用多段进水技术，将污水分别分配至各缺氧段，无需内回流，利用原水中的碳源提高脱氮效果。由于缺氧段与好氧段频繁交替，前一好氧段内污水的溶解氧浓度会对后续缺氧段内的反硝化反应造成较大影响，因而控制溶解氧使其既能够保证良好的硝化效果，同时可为后续反硝化过程提供缺氧环境就显得尤为重要。
另一方面，我国已成为地下污水处理厂保有量最高的国家。由于在地下厂（包括半地下厂）中，生化池采用密闭加盖设计，无法对其曝气情况进行观察，传统依靠经验进行曝气控制的方式不适用于地下污水处理厂。现有精确曝气控制系统通常采用溶解氧反馈控制，通过维持恒定的溶解氧值达到节省曝气量及稳定出水水质的目的，但其控制精度较低，延时性较大。
因此，有必要针对地下污水处理厂和多级A/O工艺的特殊性，开发一种基于氨氮和溶解氧反馈的多级A/O工艺曝气自动控制系统，进一步提高地下污水处理厂的抗冲击负荷能力，以实现污水处理过程的节能降耗。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种基于氨氮和溶解氧反馈的多级A/O工艺曝气控制系统，可以实现曝气量的自动控制，既保证了生化系统的出水稳定达标，又能够达到节省运行电耗的目的。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于氨氮和溶解氧反馈的多级A/O工艺曝气控制系统，包括AO生化反应池、PLC控制系统、中控系统、进水管及曝气管路，所述进水管上设有在线液位计，所述进水管与所述AO生化反应池的缺氧池顶部连接，所述曝气管路一端与所述AO生化反应池的好氧池底部连接，所述曝气管路另一端与鼓风机连接，所述曝气管路上设有在线气体质量流量计、活塞型电动阀门及压力变送器，所述AO生化反应池内设有在线溶解氧仪和在线氨氮测定仪；所述在线液位计、在线气体质量流量计、压力变送器、在线溶解氧仪、在线氨氮测定仪与所述PLC控制系统进行信号连接，所述活塞型电动阀门、鼓风机和中控系统与PLC控制系统进行信号连接和控制连接。。
进一步地，所述AO生化反应池依次包括第一缺氧池、第一好氧池、第二缺氧池、第二好氧池、第三缺氧池及第三好氧池，所述曝气管路包括与所述第一好氧池连接的第一支路，与所述第二好氧池连接的第二支路，与所述第三好氧池连接的第三支路及主管路，所述主管路与所述第一支路、第二支路及第三支路均连接，所述第一支路、第二支路及第三支路上均设有在线气体质量流量计、活塞型电动阀门及压力变送器。
进一步地，所述第一好氧池、第二好氧池及第三好氧池内均设有一个在线溶解氧仪，所述第三好氧池末端设有一个在线氨氮测定仪。
进一步地，所述进水管包括与所述第一缺氧池连接的第一水路、与所述第二缺氧池连接的第二水路、与所述第三缺氧池连接的第三水路及与所述第一水路、第二水路、第三水路均连接的主水路。
本发明的有益效果：（1）保证出水水质稳定达标，通过氨氮与溶解氧的双重反馈调节，避免了多级A/O工艺中前一好氧段对后续缺氧段的影响，提高了深度脱氮效率。（2）降低污水处理厂曝气能耗。通过该系统多种在线仪表的监测和控制模型的计算，实时精确控制曝气系统，在保证出水水质的情况下节省曝气能耗。（3）提高地下污水处理厂抗冲击负荷能力。通过在线液位计实时监测进水水量，根据水量波动前馈调节好氧段的曝气量，使地下污水处理厂具有一定的抗冲击负荷能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例所述的一种基于氨氮和溶解氧反馈的多级A/O工艺曝气控制系统的结构示意图；
图2是根据本发明实施例所述的一种基于氨氮和溶解氧反馈的多级A/O工艺曝气控制系统的信号连接示意图。
图中：1.AO生化反应池；2. PLC控制系统；3.中控系统；4.在线液位计；5.在线气体质量流量计；6.活塞型电动阀门；7.压力变送器；8.鼓风机；9.在线溶解氧仪；10.在线氨氮测定仪；11.第一好氧池；12.第二好氧池；13.第三好氧池；14.第一缺氧池；15.第二缺氧池；16.第三缺氧池。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-2所示，根据本发明实施例所述的一种基于氨氮和溶解氧反馈的多级A/O工艺曝气控制系统，包括AO生化反应池1、PLC控制系统2、中控系统3、进水管及曝气管路，所述进水管上设有在线液位计4，所述进水管与所述AO生化反应池1的缺氧池顶部连接，所述曝气管路一端与所述AO生化反应池1的好氧池底部连接，所述曝气管路另一端与鼓风机8连接，所述曝气管路上设有在线气体质量流量计5、活塞型电动阀门6及压力变送器7，所述AO生化反应池1内设有在线溶解氧仪9和在线氨氮测定仪10；如图2虚线所示，所述在线液位计4、在线气体质量流量计5、压力变送器7、在线溶解氧仪9、在线氨氮测定仪10与所述PLC控制系统2进行信号连接，所述活塞型电动阀门6、鼓风机8、中控系统3与所述PLC控制系统2进行信号和控制连接。
通过在线液位计4对AO生化反应池1进水量进行监测，其信号传输至中控系统3进行计算，根据进水量波动情况控制好氧池的曝气量；采用在线溶解氧仪对好氧池内溶解氧进行在线监测，采用在线氨氮测定仪10对出水端氨氮浓度进行在线监测，其信号传输至中控系统3进行计算，实时计算好氧池所需气量，再经PLC系统对电动阀门以及鼓风机进行开度调节，由此进行反馈控制。该系统可实现曝气量的自动控制，即保证了生化系统的出水稳定达标，又可达到节省运行电耗的目的。
作为本实施例的进一步改进，所述AO生化反应池1依次包括第一缺氧池14、第一好氧池11、第二缺氧池15、第二好氧池12、第三缺氧池16及第三好氧池13，所述曝气管路包括与所述第一好氧池11连接的第一支路，与所述第二好氧池12连接的第二支路，与所述第三好氧池13连接的第三支路及主管路，所述主管路与所述第一支路、第二支路及第三支路均连接，所述第一支路、第二支路及第三支路上均设有在线气体质量流量计5、活塞型电动阀门6及压力变送器7。由于每个好氧池的具体情况均有所不同，为了进一步降低能耗，第一支路、第二支路及第三支路上均设有在线气体质量流量计5、活塞型电动阀门6及压力变送器7，通过PLC控制系统和中控系统对每个好氧池的曝气量分别进行控制。
作为本实施例的进一步改进，所述第一好氧池11、第二好氧池12及第三好氧池13内均设有一个在线溶解氧仪9，所述第三好氧池13末端设有一个在线氨氮测定仪10。由于每个好氧池的具体情况均有所不同，为了进一步降低能耗，在每个好氧池内均设有一个在线溶解氧仪9，通过PLC控制系统和中控系统对每个好氧池的曝气量分别进行控制。
作为本实施例的进一步改进，所述进水管包括与所述第一缺氧池14连接的第一水路、与所述第二缺氧池15连接的第二水路、与所述第三缺氧池16连接的第三水路及与所述第一水路、第二水路、第三水路均连接的主水路。通过该结构，进水可以从3个缺氧池分别进入AO生化反应池进行反应，提高反应效率。
经过在某地下污水处理厂中连续6个月的应用，该系统运行稳定，出水水质满足《北京市城镇污水处理厂水污染物排放标准》（DB11 890-2012）B级标准，达标率高于95%。与应用该系统前相比，该厂鼓风机能耗显著降低21.1%，吨水电耗降低13.9%。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于氨氮和溶解氧反馈的多级A/O工艺曝气控制系统，其特征在于，包括AO生化反应池（1）、PLC控制系统（2）、中控系统（3）、进水管及曝气管路，所述进水管上设有在线液位计（4），所述进水管与所述AO生化反应池（1）的缺氧池顶部连接，所述曝气管路一端与所述AO生化反应池（1）的好氧池底部连接，所述曝气管路另一端与鼓风机（8）连接，所述曝气管路上设有在线气体质量流量计（5）、活塞型电动阀门（6）及压力变送器（7），所述AO生化反应池（1）内设有在线溶解氧仪（9）和在线氨氮测定仪（10）；所述在线液位计（4）、在线气体质量流量计（5）、压力变送器（7）、在线溶解氧仪（9）、在线氨氮测定仪（10）与所述PLC控制系统（2）进行信号连接，所述活塞型电动阀门（6）、鼓风机（8）和中控系统（3）与PLC控制系统（2）进行信号连接和控制连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于氨氮和溶解氧反馈的多级A/O工艺曝气控制系统，其特征在于，所述AO生化反应池（1）依次包括第一缺氧池（14）、第一好氧池（11）、第二缺氧池（15）、第二好氧池（12）、第三缺氧池（16）及第三好氧池（13），所述曝气管路包括与所述第一好氧池（11）连接的第一支路，与所述第二好氧池（12）连接的第二支路，与所述第三好氧池（13）连接的第三支路及主管路，所述主管路与所述第一支路、第二支路及第三支路均连接，所述第一支路、第二支路及第三支路上均设有在线气体质量流量计（5）、活塞型电动阀门（6）及压力变送器（7）。
3.根据权利要求2所述的一种基于氨氮和溶解氧反馈的多级A/O工艺曝气控制系统，其特征在于，所述第一好氧池（11）、第二好氧池（12）及第三好氧池（13）内均设有一个在线溶解氧仪（9），所述第三好氧池（13）末端设有一个在线氨氮测定仪（10）。
4.根据权利要求3所述的一种基于氨氮和溶解氧反馈的多级A/O工艺曝气控制系统，其特征在于，所述进水管包括与所述第一缺氧池（14）连接的第一水路、与所述第二缺氧池（15）连接的第二水路、与所述第三缺氧池（16）连接的第三水路及与所述第一水路、第二水路、第三水路均连接的主水路。
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