CN113480093A - 一种污水处理厂双加药耦合高负荷运行方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种污水处理厂双加药耦合高负荷运行方法及系统。该方法包括：测算药剂投加量与污泥沉降性能；依托模型模拟，输入所述药剂投加量与所述污泥沉降性能参数，评估污水处理厂的高负荷处理能力及优化运行参数；依据高负荷处理能力和运行参数进行在线控制与应急处理。该方法可经济高效的提高二沉池处理负荷，提升污泥絮凝沉降效果，降低运行成本与化学药剂消耗量，在有限碳源条件下耦合化学除磷系统，实现污水处理厂在安全、可控条件下稳定超量处理，充分挖掘排水设施潜能，削减溢流污染。

Description

一种污水处理厂双加药耦合高负荷运行方法及系统
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种污水处理厂双加药耦合高负荷运行方法及系统。
背景技术
随着《水污染防治行动计划》的有力执行，我国黑臭水体治理的阶段性任务趋于完成，直排点源污染得到有效控制，雨季面源及合流制溢流(CSO)污染成为河流水系的主要污染源，主要发达地区城市水污染治理重心逐步由点源排放治理过渡到面源、溢流污染治理。通过补短板和厂网提质增效进一步巩固污水收集处理效果，并应对溢流污染问题，是从黑臭水体治理向水体长效消劣达标的关键环节。
与源头减排、分流制改造等措施相比，充分挖掘千亿级存量污水处理设施潜能，实现雨天污水厂的稳定、可控高负荷处理，具有投资强度低、实施周期短、短期效果显著等特点。通过近百座污水处理厂调研，发现污泥沉降性能及二沉池的处理负荷是制约雨天污水处理厂水量提升的关键瓶颈问题之一。投加絮凝剂，特别是投加高分子絮凝剂，是原位提升污泥沉降性能的有效手段。但实际运行过程中发现，受水温、水质季节性水质变化等因素影响，污水处理厂在不同季节污泥沉降性能差异较大，部分工况投加高分子絮凝剂效果不明显，甚至会出现随投加量继续增大时污泥体积指数(SVI)值反而上升的情况，污泥沉降性变差，并未起到良好的水量提升效果，药剂投加经济性差，显著提高了污水处理厂运行费用。
此外，现阶段我国管网污水收集系统，混错接、漏接、破损严重，污水收集效能偏低，污水处理厂进水BOD/TN，BOD/TP偏低，污水处理厂碳源显著不足。生物除磷作为一种经济有效的除磷技术被广泛应用，但单纯依靠生物除磷较难达到污水深度除磷的要求。化学沉淀法除磷具有操作简单、除磷效率高、除磷效果稳定、抗冲击性强、工艺灵活，在实际工程中被广泛应用。但是化学沉淀法也存在着可能会引入新的化学物质对水体造成二次污染、产泥量大的缺点，人工成本较高。由于缺乏有效过程控制手段，部分污水处理厂在高化学药剂消耗量，高运行费用条件下实现了污水的同步脱氮除磷，但出水水质超标仍然频繁出现，过量药剂的投加及非稳定达标出水对收纳水体水质带来较大影响。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种污水处理厂双加药耦合高负荷运行方法及系统。解决了当前污水处理过程中药剂添加量不能确定的问题。
为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：
一种污水处理厂双加药耦合高负荷运行方法，包括：
测算药剂投加量与污泥沉降性能；
依托模型模拟，输入所述药剂投加量与所述污泥沉降性能参数，评估污水处理厂的高负荷处理能力及优化运行参数；
依据所述高负荷处理能力和所述运行参数进行在线控制与应急处理。
可选的，所述测算药剂投加量与污泥沉降性能，包括：
通过经济性分析核算单位水量药剂投加增量成本，并结合水厂历史污泥沉降性能与经济性分析结果，确定预设值a；当SVI>a，随处理水量提升加大高效絮凝剂投加量；当SVI<a，随处理水量提升加大除磷絮凝剂投加量；
结合当月/季度水厂污泥沉降性能及试验结果，确定当月/季度不同污泥浓度条件下的所述药剂投加量b；
通过试验测定体现污泥沉降性能的污泥沉降参数；所述污泥沉降参数包括未加药条件下的最大沉降速度V1和沉降参数K1，所述药剂投加量b条件下的最大沉降速度V2和沉降参数K2。
可选的，所述依托模型模拟，输入所述药剂投加量与所述污泥沉降性能参数，评估污水处理厂的高负荷处理能力及优化运行参数，包括：
结合Biowin、GPS-X、WEST模型，输入预先获知的二沉池最高泥位hmax，未加药条件下的所述最大沉降速度V1和所述沉降参数K1，应用修正后的Vesilind模型
Figure BDA0003158120650000031
组分运输模型
Figure BDA0003158120650000032
方程，求解在当前水质条件下及出水总氮浓度达标前提条件下，最大处理水量QNmax及同等工况条件下的优化运行参数MLSS浓度值X′0与回流量Q′R。
在最优运行参数MLSS浓度值X′0与回流量Q′R条件下，调整所述药剂投加量b条件下的所述最大沉降速度V2和所述沉降参数K2，应用修正后的Vesilind模型
Figure BDA0003158120650000033
组分运输模型
Figure BDA0003158120650000034
方程，Biowin、GPS-X、WEST模拟模型中求解二沉池最高泥位hmax条件下的最大处理水量Q沉max；
计算水厂高负荷处理能力Q高，Q高＝max(Q沉max,QNmax)。
可选的，所述依据所述高负荷处理能力和所述运行参数进行在线控制与应急处理，包括：
当QNmax≥Q沉max时，确定反应器处理水量的限速步骤为生化反应速率，结合污水处理厂中设置的进水磷酸盐浓度监测计与出水磷酸盐浓度监测计的在线监测结果，采用“前馈—反馈”相结合的算法，投加絮凝除磷药剂；
当QNmax<Q沉max时，存在两种工况：
当所述进水流量监测计监测的Q进小于高负荷处理水量QNmax时，污水处理厂双加药耦合高负荷运行系统在最优MLSS浓度值X′0与回流量Q′R条件下运行，并结合所述进水磷酸盐浓度监测计与所述出水磷酸盐浓度监测计的在线监测结果，采用“前馈—反馈”相结合算法，投加絮凝除磷药剂；
当QNmax<Q进<Q沉max时，污水处理厂双加药耦合高负荷运行系统采用所述药剂投加量随处理水量提升加大高效絮凝剂或除磷絮凝剂的投加量。
当Q进>Q高，或污水处理厂中污泥泥位计监测的二沉池污泥高度h泥>hmax、或出水磷酸盐浓度监测计监测的出水总磷TP超过设定值，或出水总氮浓度监测计监测的出水总氮TN超过设定值时，向运维人员发送异常报告，并降低处理水量至Q设。
一种污水处理厂双加药耦合高负荷运行系统，包括：
进水水量控制与水质在线监测模块、生化处理及出水水质在线监测模块、双加药智能控制模块和控制器；
所述控制器，分别与所述进水水量控制与水质在线监测模块、所述生化处理及出水水质在线监测模块和所述双加药智能控制模块连接，用于接收所述进水水量控制与水质在线监测模块发送的污水处理厂的进水水量和进水水质，及所述生化处理及出水水质在线监测模块发送的出水水质、污泥浓度和污泥泥位，以此确定当前所加药物，进而控制所述双加药智能控制模块执行加药操作；
所述双加药智能控制模块，与生化处理及出水水质在线监测模块连接，用于在所述生化处理及出水水质在线监测模块中添加所述当前所加药物。
可选的，所述进水水量控制与水质在线监测模块，包括：
顺序相连的进水管、变频泵站、进水水质在线监测设备；
所述进水水质在线监测设备包括进水流量监测计、进水磷酸盐浓度监测计和进水总氮浓度监测计。
可选的，所述生化处理及出水水质在线监测模块，包括：
顺序相连的生化反应器、污泥浓度在线监测仪、二沉池、污泥泥位计、出水水质在线监测设备、排水管；
所述生化反应器通过连接管道与所述进水水质在线监测设备连接；
所述二沉池的底部与外部的剩余污泥排放系统相连，所述二沉池通过连接管道与所述生化反应器的输入端连接，连接所述二沉池和所述生化反应器的所述连接管道上设有污泥回流泵，将污泥由所述二沉池回流至所述生化反应器；所述出水水质在线监测设备包括：出水磷酸盐浓度监测计与出水总氮浓度监测计。
可选的，所述双加药智能控制模块，包括：
高分子絮凝剂投加器和除磷絮凝药剂投加器；
所述高分子絮凝剂投加器，分别与所述生化反应器、所述二沉池连接，用于在所述生化反应器或所述二沉池中添加所述当前所加药物；
所述除磷絮凝药剂投加器，分别与所述生化反应器、所述二沉池连接，用于在所述生化反应器或所述二沉池中添加所述当前所加药物。
可选的，所述高分子絮凝剂投加器，包括：顺序相连的高分子絮凝剂原液罐、配有搅拌装置的稀释单元、高分子絮凝剂加药泵、补水口与稀释单元；所述补水口与所述稀释单元之间设有阀门；所述高分子絮凝剂加药泵与所述控制器通信连接；
所述除磷絮凝药剂投加器，包括顺序相连的絮凝除磷药剂原液罐和絮凝除磷加药泵；所述絮凝除磷加药泵与所述控制器通信连接。
本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本申请中公开一种污水处理厂双加药耦合高负荷运行方法，包括：测算药剂投加量与污泥沉降性能；依托模型模拟，输入所述药剂投加量与所述污泥沉降性能参数，评估污水处理厂的高负荷处理能力及优化运行参数；依据所述高负荷处理能力和所述运行参数进行在线控制与应急处理。上述方法中经济高效的提高二沉池处理负荷，提升污泥絮凝沉降效果，降低运行成本与化学药剂消耗量，在有限碳源条件下耦合化学除磷系统，实现污水处理厂在安全、可控条件下稳定超量处理，充分挖掘排水设施潜能，削减溢流污染。兼具应急报警调控措施，安全稳定，自动化程度高，操作简单，抗冲击性强。
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，下面将对实施例或现有技术描述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是本发明一实施例提供的污水处理厂双加药耦合高负荷运行方法的流程图；
图2是本发明一实施例提供的污水处理厂双加药耦合高负荷运行装置的模块图；
图3是本发明一实施例提供的污水处理厂双加药耦合高负荷运行系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
图1是本发明一实施例提供的污水处理厂双加药耦合高负荷运行方法的流程图。参见图1，一种污水处理厂双加药耦合高负荷运行方法，包括：
步骤101：测算药剂投加量与污泥沉降性能。
步骤102：依托模型模拟，输入所述药剂投加量与所述污泥沉降性能参数，评估污水处理厂的高负荷处理能力及优化运行参数。
步骤103：依据所述高负荷处理能力和所述运行参数进行在线控制与应急处理。
上述方法经济高效的提高二沉池处理负荷，提升污泥絮凝沉降效果，降低运行成本与化学药剂消耗量，在有限碳源条件下耦合化学除磷系统，实现污水处理厂在安全、可控条件下稳定超量处理，充分挖掘排水设施潜能，削减溢流污染。兼具应急报警调控措施，安全稳定，自动化程度高，操作简单，抗冲击性强。
为了更详细地介绍本申请中的双加药耦合高负荷运行的实现方法，现对该实现过程进行详细的介绍，具体如下。
首先，获取污水处理厂的SVI、监测得到的污泥沉降参数和设置在所述污水处理厂进水管上的进水流量计监测的进水水量。其中，SVI可通过对污水处理厂的检测得到，污泥沉降参数通过监测污水处理厂的运行状态，并进行试验测定得到。
再依据所述SVI确定当前所加药物；所述当前所加药物包括：高效絮凝剂和除磷絮凝剂。
在确定当前时间段污水处理厂在进行污水处理时，使用的药物为哪种时，首先通过经济性分析核算该污水处理厂可承受的单位水量药剂投加增量成本，结合污水处理厂历史SVI与经济性分析结果，确定污泥体积阈值，当SVI>污泥体积阈值，随处理水量提升加大高效絮凝剂投加量；当SVI<污泥体积阈值,随处理水量提升加大除磷絮凝剂投加量。
此处需要注意的是，污泥体积阈值的具体取值根据污水处理厂的各自运行情况而定。
同时，结合当月/季度污水处理厂SVI及试验结果，确定当月/季度不同污泥浓度条件下的最佳投药量。
然后依据所述污泥沉降参数计算得到所述污水处理厂在不加药状态下的最大处理水量和加药状态下的最大处理水量。
具体的，依据所述污泥沉降参数计算不加药状态下污泥的最大沉降速度V1和沉降参数K1，加药状态下的污泥的最大沉降速度V2和沉降参数K2。
结合Biowin、GPS-X、WEST等模型，输入二沉池最高泥位hmax，最大沉降速度V1,沉降参数K1，应用修正后的Vesilind模型
Figure BDA0003158120650000081
组分运输模型
Figure BDA0003158120650000082
等方程，求解在当前水质条件下及出水总氮浓度达标前提条件下，不加药状态下的最大处理水量QNmax及该工况条件下的优化运行参数浓度值X′0与回流量Q′R。
在最优运行参数浓度值X′0与回流量Q′R条件下，调整污泥沉降参数中的药剂投加量b条件下的最大沉降速度V2,沉降参数K2，应用修正后的Vesilind模型
Figure BDA0003158120650000083
组分运输模型
Figure BDA0003158120650000084
等方程，结合Biowin、GPS-X、WEST等模拟模型求解二沉池最高泥位hmax条件下的最大处理水量Q沉max。
同时，计算水厂高负荷处理能力Q高，Q高＝max(Q沉max,QNmax)。
此时判断不加药状态下的最大处理水量QNmax是否小于加药状态下的所述加药状态下的最大处理水量Q沉max。
在污水处理厂进行污水处理时，都会经历两个环节，一个是脱氮环节，一个是除磷环节。在进行污水处理时，脱氮和除磷任一环节出现问题，均会影响处理效率。
若所述不加药状态下的最大处理水量QNmax大于或等于所述加药状态下的最大处理水量Q沉max，此处所述限速环节为所述脱氮环节；
若所述不加药状态下的最大处理水量QNmax小于所述加药状态下的最大处理水量Q沉max，此处所述限速环节为所述除磷环节。
若不加药状态下的最大处理水量QNmax小于加药状态下的所述加药状态下的最大处理水量Q沉max，依据进水磷酸盐监测结果与出水磷酸盐监测结果投加除磷絮凝剂。其中进水磷酸盐监测结果由所述污水处理厂中预设的进水磷酸盐浓度监测计监测得到，出水磷酸盐监测结果由出水磷酸盐浓度监测计监测得到。
当QNmax≥Q沉max时，反应器处理水量的限速步骤为生化反应速率，即此时限速环节为脱氮环节。此时，并结合污水处理厂中设置的进水磷酸盐浓度监测计与出水磷酸盐浓度监测计在线监测结果，采用“前馈—反馈”相结合的算法，投加除磷絮凝剂。其中，进水磷酸盐浓度监测计用于检测进水磷酸盐监测结果，作为前馈，出水磷酸盐浓度监测计用于检测出水磷酸盐监测结果，作为反馈。此种状态下，此时添加的除磷絮凝剂的药量是先对较少的，此时添加除磷絮凝剂的目的是为了保证污水处理厂的正常运行,为脱氮提供所需的时间。
当不加药状态下的最大处理水量小于加药状态下的最大处理水量，判断进水水量是否小于不加药状态下的最大处理水量。
当QNmax<Q沉max时，此时表示当前限速环节为除磷环节。此时分别比较进水水量Q进与不加药状态下的最大处理水量QNmax和加药状态下的最大处理水量Q沉max的大小。
当进水水量小于不加药状态下的最大处理水量，则控制污水处理厂在浓度值和回流量的条件下运行，且结合进水磷酸盐监测结果和出水磷酸盐监测结果投加除磷絮凝剂。
若Q进<QNmax时，控制污水处理厂双加药耦合高负荷运行系统在最优浓度值X′0与回流量Q′R条件下运行，并结合进水磷酸盐浓度监测计与出水磷酸盐浓度监测计在线监测结果，采用“前馈—反馈”相结合算法，投加除磷絮凝剂。
当进水水量不小于不加药状态下的最大处理水量，则判断所述进水水量是否大于不加药状态下的最大处理水量，且小于加药状态下的最大处理水量。
若进水水量Q进大于水厂高负荷处理水量Q高发送异常警示至运维人员端，并控制污水处理厂降低处理水量。
更详细地，当Q进>Q高，或污水处理厂中污泥泥位计监测的二沉池污泥高度h泥>hmax、或出水磷酸盐浓度监测计监测的出水总磷TP超过设定值，或出水总氮浓度监测计监测的出水总氮TN超过设定值时，向运维人员发送异常报告，并降低处理水量至Q设。
若所述进水水量大于不加药状态下的最大处理水量，且小于加药状态下的最大处理水量，依据预设的最佳投药量计算所述当前所加药物的投加量。
当QNmax<Q进<Q沉max时，系统采用最佳投药量随处理水量提升加大高效絮凝剂或除磷絮凝剂的投加量。
最后依据投加量加入当前所加药物进行污水处理。
上述污水处理厂双加药耦合高负荷运行方法经济高效的提高二沉池处理负荷，提升污泥絮凝沉降效果，降低运行成本与化学药剂消耗量，在有限碳源条件下耦合化学除磷系统，实现污水处理厂在安全、可控条件下稳定超量处理，充分挖掘排水设施潜能，削减溢流污染。兼具应急报警调控措施，安全稳定，自动化程度高，操作简单，抗冲击性强。
为了更详细地介绍本申请中的上述方法的实现过程，现举例进行介绍，具体如下：
结合12月污水处理厂污泥沉降性能及试验结果，获知水厂冬季污泥沉降性能差，SVI>150，此种情况下投加高效絮凝剂为更优选择。然后通过试验测定污泥沉降参数，未加药条件下污泥的最大沉降速度V1为135m/d，沉降参数K1为0.55L/g。然后以最佳投药量20mL/m3为标准投加高效絮凝剂，此种情况下测得加药状态下的污泥的最大沉降速度V2为180m/d，沉降参数K2为0.42L/g。
结合Biowin、GPS-X、WEST等模型，输入二沉池最高泥位hmax为3m，最大沉降速度V1为135m/d，沉降参数K1为0.55L/g，应用修正后的Vesilind模型
Figure BDA0003158120650000111
组分运输模型
Figure BDA0003158120650000112
等方程，求解在当前水质条件下及出水总氮浓度达标前提条件下，最大处理水量QNmax为8.8万吨/d及此工况条件下的优化运行参数MLSS浓度值X′0为3200mg/L与回流量Q′R为100％。
在最优运行参数MLSS浓度值X′0与回流量Q′R条件下，调整污泥沉降参数，其中最大沉降速度V2为180m/d，沉降参数K2为0.42L/g。应用修正后的Vesilind模型
Figure BDA0003158120650000113
组分运输模型
Figure BDA0003158120650000114
等方程，结合Biowin、GPS-X、WEST等模拟模型中求解二沉池最高泥位hmax条件下的最大处理水量Q沉max为10.5万吨/d。
在上述状态下，在线控制与应急处理方法，包括三种工况，
1)当进水流量监测计监测的Q进<8.8万吨/d时，系统在最优MLSS浓度值3200mg/L与回流量Q′R100％条件下运行，并结合进水磷酸盐浓度监测计与出水磷酸盐浓度监测计在线监测结果，采用“前馈—反馈”相结合算法，投加絮凝除磷药剂；
2)当8.8万吨/d<Q进<10.5万吨/d时，系统采用最佳投药量20mL/m3随处理水量提升加大高效絮凝剂或除磷絮凝剂的投加量。
3)当Q进>10.5万吨/d，或污泥泥位计监测的二沉池污泥高度h泥>3m、或出水磷酸盐浓度监测计监测的出水总磷TP超过设定值0.3，或出水总氮浓度监测计监测的出水总氮TN超过设定值时，向运维人员发送异常报告，并降低处理水量至8万吨/d。
对应于本发明实施例提供的一种污水处理厂双加药耦合高负荷运行方法，本发明实施例还提供一种污水处理厂双加药耦合高负荷运行装置。请参见下文实施例。
图2是本发明一实施例提供的污水处理厂双加药耦合高负荷运行装置的模块图。参见图2，一种污水处理厂双加药耦合高负荷运行装置，包括：
测算模块201，用于测算药剂投加量与污泥沉降性能。
评估模块202，用于依托模型模拟，输入所述药剂投加量与所述污泥沉降性能参数，评估污水处理厂的高负荷处理能力及优化运行参数。
控制处理模块203，用于依据所述高负荷处理能力和所述运行参数进行在线控制与应急处理。
其中，测算模块201具体用于：通过经济性分析核算单位水量药剂投加增量成本，并结合水厂历史污泥沉降性能与经济性分析结果，确定预设值a；当SVI>a，随处理水量提升加大高效絮凝剂投加量；当SVI<a，随处理水量提升加大除磷絮凝剂投加量；结合当月/季度水厂污泥沉降性能及试验结果，确定当月/季度不同污泥浓度条件下的所述药剂投加量b；通过试验测定体现污泥沉降性能的污泥沉降参数；所述污泥沉降参数包括未加药条件下的最大沉降速度V1和沉降参数K1，所述药剂投加量b条件下的最大沉降速度V2和沉降参数K2。
评估模块202具体用于：结合Biowin、GPS-X、WEST模型，输入预先获知的二沉池最高泥位hmax，未加药条件下的所述最大沉降速度V1和所述沉降参数K1，应用修正后的Vesilind模型
Figure BDA0003158120650000121
组分运输模型
Figure BDA0003158120650000122
方程，求解在当前水质条件下及出水总氮浓度达标前提条件下，最大处理水量QNmax及同等工况条件下的优化运行参数MLSS浓度值X′0与回流量Q′R；在最优运行参数MLSS浓度值X′0与回流量Q′R条件下，调整所述药剂投加量b条件下的所述最大沉降速度V2和所述沉降参数K2，应用修正后的Vesilind模型
Figure BDA0003158120650000123
组分运输模型
Figure BDA0003158120650000124
方程，Biowin、GPS-X、WEST模拟模型中求解二沉池最高泥位hmax条件下的最大处理水量Q沉max；计算水厂高负荷处理能力Q高，Q高＝max(Q沉max,QNmax)。
控制处理模块203具体用于：当QNmax≥Q沉max时，确定反应器处理水量的限速步骤为生化反应速率，结合污水处理厂中设置的进水磷酸盐浓度监测计与出水磷酸盐浓度监测计的在线监测结果，采用“前馈—反馈”相结合的算法，投加絮凝除磷药剂；当QNmax<Q沉max时，存在两种工况：当所述进水流量监测计监测的Q进小于高负荷处理水量QNmax时，污水处理厂双加药耦合高负荷运行系统在最优MLSS浓度值X′0与回流量Q′R条件下运行，并结合所述进水磷酸盐浓度监测计与所述出水磷酸盐浓度监测计的在线监测结果，采用“前馈—反馈”相结合算法，投加絮凝除磷药剂；当QNmax<Q进<Q沉max时，污水处理厂双加药耦合高负荷运行系统采用所述药剂投加量随处理水量提升加大高效絮凝剂或除磷絮凝剂的投加量；当Q进>Q高，或污水处理厂中污泥泥位计监测的二沉池污泥高度h泥>hmax，或出水磷酸盐浓度监测计监测的出水总磷TP超过设定值，或出水总氮浓度监测计监测的出水总氮TN超过设定值时，向运维人员发送异常报告，并降低处理水量至Q设。
上述装置可提高二沉池处理负荷，提升污泥絮凝沉降效果，可精确获知污水处理厂在不同加药量的情况下的最大处理水量，并以此获知污水处理厂在实际运行中所加药物的投加量。
为了更清楚地介绍实现本发明实施例的硬件系统，对应于本发明实施例提供的一种污水处理厂双加药耦合高负荷运行方法，本发明实施例还提供一种污水处理厂双加药耦合高负荷运行系统。请参见下文实施例。
图3是本发明一实施例提供的污水处理厂双加药耦合高负荷运行系统的结构示意图。参见图3，一种污水处理厂双加药耦合高负荷运行系统，包括：
进水水量控制与水质在线监测模块1、生化处理及出水水质在线监测模块2、双加药智能控制模块3和控制器3.14。
其中，进水水量控制与水质在线监测模块1，包括顺序相连的进水管1.1、可实时调节流量的变频泵站1.2、连接管道1.3、进水水质在线监测设备1.4，其中进水水质在线监测设备1.4包含但不限于进水流量监测计1.4.1、进水磷酸盐浓度监测计1.4.2与进水总氮浓度监测计1.4.3等。
生化处理及出水水质在线监测模块2包括顺序相连的连接管道1.5、生化反应器2.1、污泥浓度在线监测仪2.2、连接管道2.3、沉淀池2.4、污泥泥位计2.5、连接管道2.6、出水水质在线监测设备2.7、排水管2.8，二沉池2.4底部，与剩余污泥排放系统2.9相连，同时二沉池2.4底部通过连接管道2.10与生化反应器2.1连接，其中在连接管道2.10上设有污泥回流泵2.11，通过连接管道2.10和污泥回流泵2.11将污泥回流至生化反应器2.1前端，其中出水水质在线监测设备2.7包含但不限于出水磷酸盐浓度监测计2.7.1与出水总氮浓度监测计2.7.2等。
双加药智能控制模块3包括高分子絮凝剂投加系统、絮凝除磷药剂投加系统，高分子絮凝剂投加器与絮凝除磷药剂投加器，分别通过连接管道3.8与连接管道3.11连接至投药单元，药剂投加点位为生化反应器2.1，或二沉池2.4前端。
高分子絮凝剂投加器，包含顺序相连的高分子絮凝剂原液罐3.1、连接管道3.2、配有搅拌装置3.4的稀释单元3.3、高分子絮凝剂加药泵3.7，补水口3.5与设有阀门的连接管道3.6连接至稀释单元3.3。
所述絮凝除磷药剂投加器，包含顺序相连的絮凝除磷药剂原液罐3.9、絮凝除磷加药泵3.10、连接管道3.11。
控制器3.14，具体分别与所述进水水质在线监测设备1.4、污泥浓度在线监测仪2.2、污泥泥位计2.5、出水水质在线监测设备2.7相连，实现对系统流量、水质、污泥性状的在线监测，根据上述方法实施例中介绍的智能控制算法，通过变频泵站1.2、污泥回流泵2.11、搅拌装置3.4、阀门3.6、高分子絮凝剂加药泵3.7、絮凝除磷加药泵3.10，调节系统进水量，污泥回流量，高分子絮凝剂加药量及絮凝除磷加药量。
上述系统中通过试验计算污水处理厂在加药和不加药状态下的最大处理水量，依据该最大处理水量及实时监测污水处理厂设备的检测结果，对污水处理厂的运行情况进行分析，然后精确计算污水处理厂在污水处理过程中的加药种类及药剂的投加量。以此提高二沉池处理负荷，提升污泥絮凝沉降效果，降低运行成本与化学药剂消耗量。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种污水处理厂双加药耦合高负荷运行方法，其特征在于，包括：
测算药剂投加量与污泥沉降性能；
依托模型模拟，输入所述药剂投加量与所述污泥沉降性能参数，评估污水处理厂的高负荷处理能力及优化运行参数；
依据所述高负荷处理能力和所述运行参数进行在线控制与应急处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测算药剂投加量与污泥沉降性能，包括：
通过经济性分析核算单位水量药剂投加增量成本，并结合水厂历史污泥沉降性能与经济性分析结果，确定预设值a；当SVI>a，随处理水量提升加大高效絮凝剂投加量；当SVI<a，随处理水量提升加大除磷絮凝剂投加量；
结合当月/季度水厂污泥沉降性能及试验结果，确定当月/季度不同污泥浓度条件下的所述药剂投加量b；
通过试验测定体现污泥沉降性能的污泥沉降参数；所述污泥沉降参数包括未加药条件下的最大沉降速度V1和沉降参数K1，所述药剂投加量b条件下的最大沉降速度V2和沉降参数K2。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依托模型模拟，输入所述药剂投加量与所述污泥沉降性能参数，评估污水处理厂的高负荷处理能力及优化运行参数，包括：
结合Biowin、GPS-X、WEST模型，输入预先获知的二沉池最高泥位hmax，未加药条件下的所述最大沉降速度V1和所述沉降参数K1，应用修正后的Vesilind模型
Figure FDA0003158120640000011
组分运输模型
Figure FDA0003158120640000012
方程，求解在当前水质条件下及出水总氮浓度达标前提条件下，最大处理水量QNmax及同等工况条件下的优化运行参数MLSS浓度值X′0与回流量Q′R；
在最优运行参数MLSS浓度值X′0与回流量Q′R条件下，调整所述药剂投加量b条件下的所述最大沉降速度V2和所述沉降参数K2，应用修正后的Vesilind模型
Figure FDA0003158120640000021
组分运输模型
Figure FDA0003158120640000022
方程，Biowin、GPS-X、WEST模拟模型中求解二沉池最高泥位hmax条件下的最大处理水量Q沉max；
计算水厂高负荷处理能力Q高，Q高＝max(Q沉max,QNmax)。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述依据所述高负荷处理能力和所述运行参数进行在线控制与应急处理，包括：
当QNmax≥Q沉max时，确定反应器处理水量的限速步骤为生化反应速率，结合污水处理厂中设置的进水磷酸盐浓度监测计与出水磷酸盐浓度监测计的在线监测结果，采用“前馈—反馈”相结合的算法，投加絮凝除磷药剂；
当QNmax<Q沉max时，存在两种工况：
当所述进水流量监测计监测的Q进小于高负荷处理水量QNmax时，污水处理厂双加药耦合高负荷运行系统在最优MLSS浓度值X′0与回流量Q′R条件下运行，并结合所述进水磷酸盐浓度监测计与所述出水磷酸盐浓度监测计的在线监测结果，采用“前馈—反馈”相结合算法，投加絮凝除磷药剂；
当QNmax<Q进<Q沉max时，污水处理厂双加药耦合高负荷运行系统采用所述药剂投加量随处理水量提升加大高效絮凝剂或除磷絮凝剂的投加量；
当Q进>Q高，或污水处理厂中污泥泥位计监测的二沉池污泥高度h泥>hmax，或出水磷酸盐浓度监测计监测的出水总磷TP超过设定值，或出水总氮浓度监测计监测的出水总氮TN超过设定值时，向运维人员发送异常报告，并降低处理水量至Q设。
5.一种污水处理厂双加药耦合高负荷运行系统，其特征在于，包括：
进水水量控制与水质在线监测模块、生化处理及出水水质在线监测模块、双加药智能控制模块和控制器；
所述控制器，分别与所述进水水量控制与水质在线监测模块、所述生化处理及出水水质在线监测模块和所述双加药智能控制模块连接，用于接收所述进水水量控制与水质在线监测模块发送的污水处理厂的进水水量和进水水质，及所述生化处理及出水水质在线监测模块发送的出水水质、污泥浓度和污泥泥位，以此确定当前所加药物，进而控制所述双加药智能控制模块执行加药操作；
所述双加药智能控制模块，与生化处理及出水水质在线监测模块连接，用于在所述生化处理及出水水质在线监测模块中添加所述当前所加药物。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述进水水量控制与水质在线监测模块，包括：
顺序相连的进水管、变频泵站、进水水质在线监测设备；
所述进水水质在线监测设备包括进水流量监测计、进水磷酸盐浓度监测计和进水总氮浓度监测计。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述生化处理及出水水质在线监测模块，包括：
顺序相连的生化反应器、污泥浓度在线监测仪、二沉池、污泥泥位计、出水水质在线监测设备、排水管；
所述生化反应器通过连接管道与所述进水水质在线监测设备连接；
所述二沉池的底部与外部的剩余污泥排放系统相连，所述二沉池通过连接管道与所述生化反应器的输入端连接，连接所述二沉池和所述生化反应器的所述连接管道上设有污泥回流泵，将污泥由所述二沉池回流至所述生化反应器；所述出水水质在线监测设备包括：出水磷酸盐浓度监测计与出水总氮浓度监测计。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述双加药智能控制模块，包括：
高分子絮凝剂投加器和除磷絮凝药剂投加器；
所述高分子絮凝剂投加器，分别与所述生化反应器、所述二沉池连接，用于在所述生化反应器或所述二沉池中添加所述当前所加药物；
所述除磷絮凝药剂投加器，分别与所述生化反应器、所述二沉池连接，用于在所述生化反应器或所述二沉池中添加所述当前所加药物。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，
所述高分子絮凝剂投加器，包括：顺序相连的高分子絮凝剂原液罐、配有搅拌装置的稀释单元、高分子絮凝剂加药泵、补水口与稀释单元；所述补水口与所述稀释单元之间设有阀门；所述高分子絮凝剂加药泵与所述控制器通信连接；
所述除磷絮凝药剂投加器，包括顺序相连的絮凝除磷药剂原液罐和絮凝除磷加药泵；所述絮凝除磷加药泵与所述控制器通信连接。
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