CN113562935A - 一种降低煤制气工业废水泡沫的人工智能控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及降低煤制气工业废水泡沫的人工智能控制系统，包括厌氧池、缺氧池、好氧池、泥水分离池和人工智能控制系统；所述厌氧池、缺氧池、好氧池和泥水分离池依次相连；所述人工智能控制系统包括数据采集模块、废水掺入系统实时控制模块、生物曝气模块、污泥回流泵及排泥泵实时控制模块、水喷淋泵实时控制模块和喷淋启停时间控制模块；水喷淋泵实时控制模块包括喷淋系统装置。本发明的有益效果是：本发明控制生化处理系统的进水COD浓度以及好氧池内污泥浓度和溶解氧浓度，生化系统中的泡沫体积减少了40％‑50％，同时在生化处理过程中COD去除效果提升15％‑25％，氨氮去除效果提升25％‑35％，总磷去除效果提升20％‑30％。
Description
技术领域
本发明涉及一种降低煤制气工业废水泡沫的人工智能控制系统及方法，属于工业废水处理技术领域。
背景技术
煤制气工业废水处理过程中常出现泡沫污染，一般将这种泡沫污染分为两类：化学泡沫污染和生物泡沫污染。化学泡沫是在曝气或搅拌条件下由废水中的起泡物质(如表面活性剂、某些悬浮物质等)所引起的。生物泡沫则是一个由气-水-微生物形成的稳定三相系统，其直接原因是由于丝状菌(主要为诺卡氏菌和微丝菌)的大量繁殖，丝状菌基本呈丝状或枝状，容易捕捉悬浮颗粒和气泡浮到水面，形成较为稳定的生物泡沫。生化池中的泡沫若不及时处理就会对废水处理的正常运行产生较大的影响，主要包括以下几个方面：(1)泡沫具有粘滞性，会将活性污泥等悬浮物卷入漂浮泡沫层，即一方面会影响微生物的繁殖，另一方面还会影响曝气池的充氧效率；(2)泡沫会跟随废水流动进入二级沉淀池，形成大量浮渣，影响出水水质；(3)泡沫大量堆积后会溢出至甲板及相关设备上，容易造成设备的损坏，影响仪表的正常显示，同时影响运行检修，伴随着较大的安全隐患；(4)泡沫质轻且多携带有有机物，不仅影响环境，更容易产生无组织挥发性有机物，造成大气污染。传统的降低泡沫的技术主要有物理消泡法和化学消泡法，但这两种方法都有其局限性和危害。
物理消泡法：通过物理手段改变泡沫外部的理化条件，破坏泡沫的稳定性，但是不会改变发泡成分的化学性质，一般包括：水力喷射、变温法、变压法、机械法等。目前国内污水处理中应用较多的物理消泡法是水力喷射消泡技术，其优点是设备简单、管理运行方便。但是水力喷射消泡技术一方面会消耗大量的水，造成资源浪费，尤其是水资源缺乏区域不宜使用，另一方面容易导致水体负荷增加，其消泡喷嘴也很容易造成堵塞，需要定期清理更换。
化学消泡法：一般是通过投加混凝剂、消毒剂或消泡剂等化学药剂来实现泡沫的消除或抑制其产生。投加混凝剂是利用其吸附凝聚能力，改变污泥的沉降性能，从而达到控制泡沫的目的。投加消毒剂是通过抑制丝状菌生长从而减少泡沫的形成，但是需要控制消毒剂的剂量在一定范围内，才能避免对污水处理能力造成影响。而消泡剂则是针对不同的泡沫体系，通过破坏泡沫稳定因素，降低泡沫表面张力，促使液膜破裂，从而实现消泡。目前针对废水处理泡沫的问题，消泡剂的使用较为普遍，但消泡剂存在成本较高，同时容易增加水体有机负荷、影响出水水质及后续深度处理等诸多问题。消泡剂主要为有机物，在煤化工废水处理过程中利用消泡剂处理生化池的泡沫主要有以下几个危害：(1)目前所用的消泡剂主要成分为大分子有机物，难降解，容易增加水体负荷，尤其是增加废水中的COD和SS等水质指标；(2)有机硅等内含物质影响废水后续深度处理，易造成微滤膜、反渗透膜等膜的堵塞，影响膜的运行及使用寿命；(3)影响出水水质。
目前，污水处理厂的运行大多是依靠经验以人工操作为主，仅有设备的启停和故障报警存在自动控制；在当前的污水处理厂中，鼓风机、回流泵、排泥泵等都无法做到真正的智能化和量化控制，无法真正降低污水处理厂的能耗。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种降低煤制气工业废水泡沫的人工智能控制系统及方法，消除传统化学消泡剂给煤化工废水处理带来的危害；解决传统喷淋消耗大量水资源的问题，并提高废水循环利用效率；采用智能化控制，高效地保证污水生物处理系统的最佳工艺运行条件，从源头上减少泡沫产量的同时，提高生化处理效果及稳定性；能有效降低控制泡沫污染措施的运行成本。
这种降低煤制气工业废水泡沫的人工智能控制系统，包括厌氧池、缺氧池、好氧池、泥水分离池和人工智能控制系统；所述厌氧池、缺氧池、好氧池和泥水分离池依次相连；所述人工智能控制系统包括数据采集模块、废水掺入系统实时控制模块、生物曝气模块、污泥回流泵及排泥泵实时控制模块、水喷淋泵实时控制模块和喷淋启停时间控制模块；
所述生物曝气模块包括曝气系统装置；好氧池设置有曝气系统装置，所述曝气系统装置包括变频鼓风机、消声止回阀、曝气管和微孔曝气头；所述曝气管出气口设置微孔曝气头，微孔曝气头均匀分布在好氧池底端，所述曝气管的进气口连接变频鼓风机，曝气管上设置消声止回阀；
所述污泥回流泵及排泥泵实时控制模块包括污泥回流和污泥排放系统装置；污泥回流和污泥排放系统装置包括污泥回流管、厌氧池污泥回流管、缺氧池污泥回流管、电动蝶阀、污泥回流泵、排泥管和排泥泵；所述污泥回流管与泥水分离池底部连接，所述污泥回流管上设置污泥回流泵，污泥回流管与厌氧池污泥回流管和缺氧池污泥回流管连接，所述厌氧池污泥回流管连接至厌氧池，并在厌氧池污泥回流管上设置有电动蝶阀，所述缺氧池污泥回流管连接至缺氧池，并在缺氧池污泥回流管上设置有电动蝶阀；所述排泥管与泥水分离池底部连接，所述排泥管上设置电动蝶阀和排泥泵；
所述水喷淋泵实时控制模块包括喷淋系统装置；所述好氧池设置喷淋系统装置，所述喷淋系统装置包括上清液回流喷淋管、喷淋头、电动蝶阀和回流喷淋泵；泥水分离池顶部通过上清液回流喷淋管连接至泥水分离池上部，所述喷淋头安装在上清液回流喷淋管出水口，所述上清液回流喷淋管上设置有电动蝶阀和回流喷淋泵；
所述喷淋启停时间控制模块包括回流喷淋泵和时间继电器；所述回流喷淋泵连接时间继电器。
作为优选：所述数据采集模块包括进水流量计、pH监测装置、温度监测装置、氨氮浓度监测装置、总磷监测装置、COD监测装置、硝酸盐浓度监测装置、污泥浓度监测装置、溶解氧浓度监测装置、总氮浓度监测装置、回流喷淋流量计和喷淋启停计时器。
作为优选：所述废水掺入系统实时控制模块包括厌氧池进水管、废水掺入管和厌氧池出水管；所述厌氧池设有厌氧池进水管和厌氧池出水管；所述厌氧池进水管上连接有废水掺入管，厌氧池进水管管口和废水掺入管管口分别设置有进水泵和废水掺入泵；厌氧池进水口设置进水流量计、COD监测装置、氨氮浓度监测装置和总磷监测装置；厌氧池进水管与废水掺入管连接处后端设置调节池，调节池设置药品投加装置、温度调节装置和pH监测装置。
作为优选：所述好氧池通过硝化液回流管连接至缺氧池，所述硝化液回流管上设置有回流泵和硝酸盐浓度监测装置。
作为优选：所述喷淋头采用锥形喷淋头。
作为优选：所述时间继电器安装在控制电箱内。
这种降低煤制气工业废水泡沫的人工智能控制系统的控制方法，包括以下步骤：
S1、在生化处理前的预处理过程中首先对废水进行加药调节，使得生化系统进水pH值为6.5-8.5，温度控制在20℃-40℃；
S2、废水依次经过厌氧池、缺氧池、好氧池和泥水分离池；好氧池中的硝化液通过硝化液回流管回流至缺氧池；通过曝气系统装置对好氧池进行均匀曝气；泥水分离池底部的污泥通过污泥回流管分别回流至厌氧池和缺氧池，泥水分离池内剩余污泥通过排泥管排放；利用泥水分离池的上清液通过喷淋系统装置对好氧池进行喷淋；
S3、数据采集模块采集废水水质数据及各设备运行参数，并由以下模块进行控制：
废水掺入系统实时控制模块根据进水COD值控制原废水掺入量，进水COD范围为C1≤COD≤C2，其中C1的范围为200-500mg/L，C2的范围为500-800mg/L；
生物曝气模块根据好氧池溶解氧浓度控制好氧池总进气量，好氧池DO值范围为A1≤DO≤A2，其中A1的范围为2-3mg/L，A2的范围为3-4mg/L；
污泥回流泵及排泥泵实时控制模块根据好氧池的污泥浓度控制污泥回流量及排泥量，好氧池污泥浓度MLSS的范围为M1≤MLSS≤M2，其中M1的范围为3500-5000mg/L，M2的范围为5000-6500mg/L；
水喷淋泵实时控制模块根据回流喷淋管的流量控制喷淋强度，每平方米的喷头流量Q范围为q1≤Q≤q2，其中q1的范围为0.5-0.75m3/h，q2的范围为0.75-1.0m3/h；
喷淋启停时间控制模块根据喷淋启停时间控制喷淋周期，喷淋启动时间T1的范围为t1≤T1≤t2，其中t1的范围为3-5min，t2的范围为5-7min；喷淋停止时间T2的范围为t3≤T2≤t4，其中t3的范围为5-15min，t4的范围为15-25min。
作为优选：步骤S3中，废水水质数据包括进水pH、进水温度、进水氨氮、进水总磷、进水COD、好氧池溶解氧浓度、缺氧池出水硝态氮含量、好氧池出水硝态氮含量、好氧池出水氨氮含量、好氧池出水总磷含量、处理出水总氮含量、处理出水总磷含量、处理出水COD和好氧池污泥浓度；各设备运行参数包括水喷淋流量和喷淋启停时间。
本发明的有益效果是：
1、本发明控制生化处理系统的进水COD浓度以及好氧池内污泥浓度和溶解氧浓度，生化系统中的泡沫体积减少了40％-50％，同时在生化处理过程中COD去除效果提升15％-25％，氨氮去除效果提升25％-35％，总磷去除效果提升20％-30％。
2、本发明在好氧池上端设置间歇式水喷淋系统，喷淋系统共设置两排锥形喷头，能有效实现全覆盖式喷淋，能够对好氧池内的泡沫进行物理破坏；同时在泥水分离池上设置上清液回流喷淋管，使用泥水分离池中的上清液对好氧池进行喷淋消泡。好氧池内泡沫体积减少了80％-90％；与化学消泡法相比，每立方米废水消泡成本可节约35％-40％。
3、本发明通过设置数据采集模块与各实时控制系统模块之间进行配合操作，数据采集模块能够对处理前后的水质进行监测，并对实时数据进行分析，同时将数据传输给控制模块，由控制模块先分析判断数据是否合格，若不合格则启动控制系统驱动废水掺入泵、变频鼓风机、污泥回流泵、排泥泵、上清液回流喷淋泵和时间继电器，进行再次处理，操作方便，运行成本低。该人工智能控制系统能较为精准地控制废水生物处理系统能够处于最佳的运行条件，从而保证了处理出水达标；大多生化处理工艺无需人工操作，降低了运行成本。
附图说明
图1为降低煤制气工业废水泡沫的人工智能控制方法示意图；
图2为降低煤制气工业废水泡沫的人工智能控制系统示意图；
图3为好氧池喷淋装置示意图；
图4为污泥浓度对泡沫体积的影响示意图；
图5为溶解氧浓度对泡沫体积的影响示意图；
图6为COD浓度对泡沫体积的影响示意图；
图7为喷淋时间对泡沫体积的影响示意图。
附图标记说明：变频鼓风机1、消声止回阀2、曝气管3、微孔曝气头4、污泥回流管5、厌氧池污泥回流管6、缺氧池污泥回流管7、电动蝶阀8、污泥回流泵9、排泥管10、排泥泵11、上清液回流喷淋管12、喷淋头13、回流喷淋泵14、时间继电器15、厌氧池16、缺氧池17、好氧池18、泥水分离池19、硝化液回流管20。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
实施例一
本申请实施例一提供一种降低煤制气工业废水泡沫的人工智能控制系统，用于采用以AAO工艺为基础的污水处理厂，包括厌氧池16、缺氧池17、好氧池18、泥水分离池19和人工智能控制系统。所述厌氧池16、缺氧池17、好氧池18、泥水分离池19均可为常规设置，并依次相连。所述人工智能控制系统包括数据采集模块、废水掺入系统实时控制模块、生物曝气模块、污泥回流泵及排泥泵实时控制模块、水喷淋泵实时控制模块和喷淋启停时间控制模块。
所述数据采集模块包括进水流量计、pH监测装置、温度监测装置、氨氮浓度监测装置、总磷监测装置、COD监测装置、硝酸盐浓度监测装置、污泥浓度监测装置、溶解氧浓度监测装置、总氮浓度监测装置、回流喷淋流量计和喷淋启停计时器。
所述废水掺入系统实时控制模块包括厌氧池进水管、废水掺入管和厌氧池出水管。所述厌氧池16设有厌氧池进水管和厌氧池出水管。所述厌氧池进水管上连接有废水掺入管，厌氧池进水管管口和废水掺入管管口分别设置有用于调节进水流量的进水泵和废水掺入泵，可以通过调节进水泵和废水掺入泵来控制进水流量和废水掺入量。在厌氧池进水口设置进水流量计、COD监测装置、氨氮浓度监测装置、总磷监测装置，用于实时监测厌氧池进水流量、COD值、氨氮浓度、总磷浓度。所述厌氧池进水管与废水掺入管连接处后端设置调节池，调节池内设置药品投加装置和温度调节装置，同时设置pH监测装置和温度监测装置，可以通过投加药剂和控制温度调节装置来调节进水pH值和温度。
所述好氧池18通过硝化液回流管20连接至缺氧池17。所述硝化液回流管20上设置有用于调节回流流量的回流泵或阀门，以及用于监测回流硝化液中硝酸盐含量的硝酸盐浓度监测装置，可以通过调节回流泵或阀门控制硝化液回流比，同时通过硝酸盐浓度监测装置实时监测硝化液回流管内硝酸盐浓度。
所述生物曝气模块包括曝气系统装置。好氧池18设置有曝气系统装置，所述曝气系统装置包括变频鼓风机1、消声止回阀2、曝气管3和微孔曝气头4；所述曝气管3出气口设置微孔曝气头4，使其均匀分布在好氧池底端，微孔曝气头可以通过扩大曝气面积达到均匀曝气的目的。所述曝气管3的进气口连接变频鼓风机1用于调节好氧池曝气系统的进气总量，同时曝气管3上设置消声止回阀2用于调节微孔曝气头的进气量，可以通过调节变频鼓风机的工作频率和消声止回阀来控制好氧池内的溶解氧浓度。好氧池内设置溶解氧浓度监测装置，用于实时监测好氧池溶解氧浓度。
所述污泥回流泵及排泥泵实时控制模块包括污泥回流和污泥排放系统装置。污泥回流和污泥排放系统装置包括污泥回流管5、厌氧池污泥回流管6、缺氧池污泥回流管7、电动蝶阀8、污泥回流泵9、排泥管10和排泥泵11。所述污泥回流管5与生化处理后端的泥水分离池19底部连接，用于回流泥水分离池底端的污泥。所述污泥回流管5上设置污泥回流泵9，污泥回流管5与厌氧池污泥回流管6和缺氧池污泥回流管7连接，污泥回流泵用于调节厌氧池和缺氧池污泥回流总量。所述厌氧池污泥回流管6连接至厌氧池16，并在厌氧池污泥回流管6上设置电动蝶阀8，用于控制厌氧池污泥回流量。所述缺氧池污泥回流管7连接至缺氧池17，并在缺氧池污泥回流管7上设置电动蝶阀8，用于控制缺氧池污泥回流量。所述排泥管10与泥水分离池19底部连接，用于泥水分离池内剩余污泥的排放，所述排泥管10上设置电动蝶阀8和排泥泵11用于调节和控制剩余污泥的排放。可以通过调节污泥回流泵、排泥泵和电动蝶阀来调节系统污泥浓度。
所述水喷淋泵实时控制模块包括喷淋系统装置。所述好氧池18设置喷淋系统装置，所述喷淋系统装置包括上清液回流喷淋管12、喷淋头13、电动蝶阀8、回流喷淋泵14。所述喷淋头13采用锥形喷淋头，共设置两排安装在上清液回流喷淋管12出水口，实现对好氧池喷淋的全覆盖。所述上清液回流喷淋管12连接至泥水分离池19上部，使得喷淋系统用水采用生化处理后端泥水分离池的上清液。所述上清液回流喷淋管12上设置有用于调节喷淋流量的电动蝶阀8和回流喷淋泵14，可以通过调节电动蝶阀和回流喷淋泵调节喷头流量。
所述喷淋启停时间控制模块包括回流喷淋泵14和时间继电器15。所述回流喷淋泵14连接时间继电器15，时间继电器15安装在控制电箱内用于控制回流喷淋泵的启停时间，可以通过设定时间继电器参数来控制喷淋系统的启停周期。
实施例二
本申请实施例二提供一种降低煤制气工业废水泡沫的人工智能控制系统的控制方法，包括以下步骤：
S1、在生化处理前(厌氧池前)的预处理过程中首先对废水进行加药调节，使得生化系统进水pH值为6.5-8.5，温度控制在20℃-40℃。
S2、废水依次经过厌氧池、缺氧池、好氧池和泥水分离池；好氧池中的硝化液通过硝化液回流管回流至缺氧池；通过曝气系统装置对好氧池进行均匀曝气；泥水分离池底部的污泥通过污泥回流管分别回流至厌氧池和缺氧池，泥水分离池内剩余污泥通过排泥管排放；利用泥水分离池的上清液通过喷淋系统装置对好氧池进行喷淋。
S3、数据采集模块采集废水水质数据及各设备运行参数，其中废水水质数据包括进水pH、进水温度、进水氨氮、进水总磷、进水COD、好氧池溶解氧浓度、缺氧池出水硝态氮含量、好氧池出水硝态氮含量、好氧池出水氨氮含量、好氧池出水总磷含量、处理出水总氮含量、处理出水总磷含量、处理出水COD和好氧池污泥浓度；各设备运行参数包括水喷淋流量和喷淋启停时间。并由以下模块进行控制：
废水掺入系统实时控制模块根据进水COD值控制原废水掺入量，进水COD范围为C1≤COD≤C2，其中C1的范围为200-500mg/L，C2的范围为500-800mg/L。由图6可知，进水COD浓度范围在300-800mg/L时，泡沫体积能控制在3.4-7.2m3。
生物曝气模块根据好氧池溶解氧浓度控制好氧池总进气量，好氧池DO值范围为A1≤DO≤A2，其中A1的范围为2-3mg/L，A2的范围为3-4mg/L。由图5可知，溶解氧浓度范围在2-4mg/L时，泡沫体积能控制在4.8-7m3。
污泥回流泵及排泥泵实时控制模块根据好氧池的污泥浓度控制污泥回流量及排泥量，好氧池污泥浓度MLSS的范围为M1≤MLSS≤M2，其中M1的范围为3500-5000mg/L，M2的范围为5000-6500mg/L。由图4可知，污泥浓度范围在3500-5500mg/L时，泡沫体积能控制在4.25-6.0m3。
水喷淋泵实时控制模块根据回流喷淋管的流量控制喷淋强度，每平方米的喷头流量Q范围为q1≤Q≤q2，其中q1的范围为0.5-0.75m3/h，q2的范围为0.75-1.0m3/h。
喷淋启停时间控制模块根据喷淋启停时间控制喷淋周期，喷淋启动时间T1的范围为t1≤T1≤t2，其中t1的范围为3-5min，t2的范围为5-7min；喷淋停止时间T2的范围为t3≤T2≤t4，其中t3的范围为5-15min，t4的范围为15-25min。由图7可知，当喷淋时间范围在3-6min时，泡沫体积能控制在1.0-3.0m3。
实施例三
本申请实施例三提供一种降低煤制气工业废水泡沫的人工智能控制方法，包括以下步骤：
S1、在生化处理前的预处理过程中首先对废水进行加药调节，使得生化系统进水pH值为7.0，温度控制在35℃。
S2、废水依次经过厌氧池、缺氧池、好氧池和泥水分离池；好氧池中的硝化液通过硝化液回流管回流至缺氧池；通过曝气系统装置对好氧池进行均匀曝气；泥水分离池底部的污泥通过污泥回流管分别回流至厌氧池和缺氧池，泥水分离池内剩余污泥通过排泥管排放；利用泥水分离池的上清液通过喷淋系统装置对好氧池进行喷淋。
S3、数据采集模块采集废水水质数据及各设备运行参数，并由以下模块进行控制：
废水掺入系统实时控制模块根据进水COD浓度控制原废水掺入量，进水COD浓度控制在400mg/L；
生物曝气模块根据好氧池溶解氧浓度控制好氧池总进气量，溶解氧浓度DO控制在3.0mg/L；
污泥回流泵及排泥泵实时控制模块根据好氧池污泥浓度控制污泥回流量及排泥量，使好氧池污泥浓度MLSS控制在4500mg/L；
水喷淋泵实时控制模块根据喷流管道流量控制喷淋强度，每平方米的喷头流量Q控制在0.5m3/h；
喷淋启停时间控制模块根据水喷淋启停时间长短控制喷淋周期，喷淋启动时间T1控制在4min，喷淋停止时间T2控制在10min。
与传统AAO工艺相比，本方法使得好氧池内的泡沫体积减少了80％，生化池COD、氨氮和总磷的去除效果分别提升了15％、25％和20％；与化学消泡法相比，其每立方米废水消泡的运行成本下降了40％左右。
实施例四
本申请实施例四提供一种降低煤制气工业废水泡沫的人工智能控制方法，包括以下步骤：
S1、在生化处理前的预处理过程中首先对废水进行加药调节，使得生化系统进水pH值为8.0，温度控制在30℃。
S2、废水依次经过厌氧池、缺氧池、好氧池和泥水分离池；好氧池中的硝化液通过硝化液回流管回流至缺氧池；通过曝气系统装置对好氧池进行均匀曝气；泥水分离池底部的污泥通过污泥回流管分别回流至厌氧池和缺氧池，泥水分离池内剩余污泥通过排泥管排放；利用泥水分离池的上清液通过喷淋系统装置对好氧池进行喷淋。
S3、数据采集模块采集废水水质数据及各设备运行参数，并由以下模块进行控制：
废水掺入系统实时控制模块根据进水COD浓度控制原废水掺入量，进水COD浓度控制在600mg/L；
生物曝气模块根据好氧池溶解氧浓度控制好氧池总进气量，溶解氧浓度DO控制在3.5mg/L；
污泥回流泵及排泥泵实时控制模块根据好氧池污泥浓度控制污泥回流量及排泥量，使好氧池污泥浓度MLSS控制在5500mg/L；
水喷淋泵实时控制模块根据喷流管道流量控制喷淋强度，每平方米的喷头流量Q控制在1.0m3/h；
喷淋启停时间控制模块根据水喷淋启停时间长短控制喷淋周期，喷淋启动时间T1控制在6min，喷淋停止时间T2的控制在20min。
与传统AAO工艺相比，该方法使得好氧池内的泡沫体积减少了90％，生化池COD、氨氮和总磷的去除效果分别提升了25％、35％和30％；与化学消泡法相比，其每立方米废水消泡的运行成本下降了35％左右。
实施例五
本申请实施例五提供一种降低煤制气工业废水泡沫的人工智能控制方法，包括以下步骤：
S1、在生化处理前的预处理过程中首先对废水进行加药调节，使得生化系统进水pH值为8.5，温度控制在28℃。
S2、废水依次经过厌氧池、缺氧池、好氧池和泥水分离池；好氧池中的硝化液通过硝化液回流管回流至缺氧池；通过曝气系统装置对好氧池进行均匀曝气；泥水分离池底部的污泥通过污泥回流管分别回流至厌氧池和缺氧池，泥水分离池内剩余污泥通过排泥管排放；利用泥水分离池的上清液通过喷淋系统装置对好氧池进行喷淋。
S3、数据采集模块采集废水水质数据及各设备运行参数，并由以下模块进行控制：
废水掺入系统实时控制模块根据进水COD浓度控制原废水掺入量，进水COD浓度控制在350mg/L；
生物曝气模块根据好氧池溶解氧浓度控制好氧池总进气量，溶解氧浓度DO控制在2.0mg/L；
污泥回流泵及排泥泵实时控制模块根据好氧池污泥浓度控制污泥回流量及排泥量，使好氧池污泥浓度MLSS控制在5000mg/L；
水喷淋泵实时控制模块根据喷流管道流量控制喷淋强度，每平方米的喷头流量Q控制在0.8m3/h；
喷淋启停时间控制模块根据水喷淋启停时间长短控制喷淋周期，喷淋启动时间T1控制在4.5min，喷淋停止时间T2的控制在12min。
与传统AAO工艺相比，该方法使得好氧池内的泡沫体积减少了84％，生化池COD、氨氮和总磷的去除效果分别提升了19％、28％和25％；与化学消泡法相比，其每立方米废水消泡的运行成本下降了38％左右。
本发明控制生化处理系统的进水COD浓度以及好氧池内污泥浓度和溶解氧浓度。生化系统中的泡沫体积减少了40％-50％，同时在生化处理过程中COD去除效果提升15％-25％，氨氮去除效果提升25％-35％，总磷去除效果提升20％-30％。其原理是：1)根据泡沫产生原因分析可知，当污泥浓度升高时，菌胶团正常生长，丝状菌生长速率缓慢，无明显优势，从而减少了生化泡沫的产生；另一方面，当菌胶团正常发挥其功效时，水体中的表面活性剂被大量消耗，导致化学泡沫也相应的减少；因此，当活性污泥在一定范围内浓度上升时，可有效减少好氧池内泡沫的产生。2)当好氧池中溶解氧不足时，菌胶团不能正常生长，丝状菌成为优势菌种，导致泡沫体积略微增多；当溶解氧浓度升高至一定值时，可以满足好氧微生物的正常繁殖，消耗水中的有机物及活性物质，从而减少泡沫的产生。3)COD浓度下降意味着水体中活性物质减少，尤其当酚类物质减少的时候，则不会导致化学泡沫的大量产生；另一方面，COD浓度下降会减少水体中菌胶团对溶解氧的消耗，保持水中溶解氧浓度正常，降低了生物泡沫的增加。4)好氧池中污泥浓度和溶解氧浓度的上升，增加了池内好氧微生物的浓度及活性，从而促进了污染物的去除；而进水COD浓度的降低会使好氧池内的有毒有机物浓度下降，减少了污染物对微生物的毒害作用。
本发明在好氧池上端设置间歇式水喷淋系统，喷淋系统共设置两排锥形喷头，能有效实现全覆盖式喷淋，能够对好氧池内的泡沫进行物理破坏；同时在泥水分离池上设置上清液回流喷淋管，使用泥水分离池中的上清液对好氧池进行喷淋消泡。好氧池内泡沫体积减少了80％-90％；与化学消泡法相比，每立方米废水消泡成本可节约35％-40％。其原理是：1)采用喷淋的物理消泡法改变泡沫外部的理化条件，破坏泡沫的稳定性，以达到快速消泡的目的。2)水喷淋消泡采用的是生化后端的上清液作喷淋液，因此没有药剂成本，其运行成本主要为喷淋泵的能耗，而采用的间歇式喷淋又能有效降低水资源消耗及能源消耗。
本发明通过设置数据采集模块与各实时控制系统模块之间进行配合操作，数据采集模块能够对处理前后的水质进行监测，并对实时数据进行分析。同时将数据传输给控制模块，由控制模块先分析判断数据是否合格，若不合格则启动控制系统驱动废水掺入泵、变频鼓风机、污泥回流泵、排泥泵、上清液回流喷淋泵和时间继电器，进行再次处理，操作方便，运行成本低。该人工智能控制系统能较为精准地控制废水生物处理系统能够处于最佳的运行条件，从而保证了处理出水达标；大多生化处理工艺无需人工操作，降低了运行成本。
Claims (8)
1.一种降低煤制气工业废水泡沫的人工智能控制系统，其特征在于：包括厌氧池(16)、缺氧池(17)、好氧池(18)、泥水分离池(19)和人工智能控制系统；所述厌氧池(16)、缺氧池(17)、好氧池(18)和泥水分离池(19)依次相连；所述人工智能控制系统包括数据采集模块、废水掺入系统实时控制模块、生物曝气模块、污泥回流泵及排泥泵实时控制模块、水喷淋泵实时控制模块和喷淋启停时间控制模块；
所述生物曝气模块包括曝气系统装置；好氧池(18)设置有曝气系统装置，所述曝气系统装置包括变频鼓风机(1)、消声止回阀(2)、曝气管(3)和微孔曝气头(4)；所述曝气管(3)出气口设置微孔曝气头(4)，微孔曝气头(4)均匀分布在好氧池底端，所述曝气管(3)的进气口连接变频鼓风机(1)，曝气管(3)上设置消声止回阀(2)；
所述污泥回流泵及排泥泵实时控制模块包括污泥回流和污泥排放系统装置；污泥回流和污泥排放系统装置包括污泥回流管(5)、厌氧池污泥回流管(6)、缺氧池污泥回流管(7)、电动蝶阀(8)、污泥回流泵(9)、排泥管(10)和排泥泵(11)；所述污泥回流管(5)与泥水分离池(19)底部连接，所述污泥回流管(5)上设置污泥回流泵(9)，污泥回流管(5)与厌氧池污泥回流管(6)和缺氧池污泥回流管(7)连接，所述厌氧池污泥回流管(6)连接至厌氧池(16)，并在厌氧池污泥回流管(6)上设置有电动蝶阀(8)，所述缺氧池污泥回流管(7)连接至缺氧池(17)，并在缺氧池污泥回流管(7)上设置有电动蝶阀(8)；所述排泥管(10)与泥水分离池(19)底部连接，所述排泥管(10)上设置电动蝶阀(8)和排泥泵(11)；
所述水喷淋泵实时控制模块包括喷淋系统装置；所述好氧池(18)设置喷淋系统装置，所述喷淋系统装置包括上清液回流喷淋管(12)、喷淋头(13)、电动蝶阀(8)和回流喷淋泵(14)；泥水分离池(19)顶部通过上清液回流喷淋管(12)连接至泥水分离池(19)上部，所述喷淋头(13)安装在上清液回流喷淋管(12)出水口，所述上清液回流喷淋管(12)上设置有电动蝶阀(8)和回流喷淋泵(14)；
所述喷淋启停时间控制模块包括回流喷淋泵(14)和时间继电器(15)；所述回流喷淋泵(14)连接时间继电器(15)。
2.根据权利要求1所述的降低煤制气工业废水泡沫的人工智能控制系统，其特征在于：所述数据采集模块包括进水流量计、pH监测装置、温度监测装置、氨氮浓度监测装置、总磷监测装置、COD监测装置、硝酸盐浓度监测装置、污泥浓度监测装置、溶解氧浓度监测装置、总氮浓度监测装置、回流喷淋流量计和喷淋启停计时器。
3.根据权利要求1所述的降低煤制气工业废水泡沫的人工智能控制系统，其特征在于：所述废水掺入系统实时控制模块包括厌氧池进水管、废水掺入管和厌氧池出水管；所述厌氧池(16)设有厌氧池进水管和厌氧池出水管；所述厌氧池进水管上连接有废水掺入管，厌氧池进水管管口和废水掺入管管口分别设置有进水泵和废水掺入泵；厌氧池进水口设置进水流量计、COD监测装置、氨氮浓度监测装置和总磷监测装置；厌氧池进水管与废水掺入管连接处后端设置调节池，调节池设置药品投加装置、温度调节装置和pH监测装置。
4.根据权利要求1所述的降低煤制气工业废水泡沫的人工智能控制系统，其特征在于：所述好氧池(18)通过硝化液回流管(20)连接至缺氧池(17)，所述硝化液回流管(20)上设置有回流泵和硝酸盐浓度监测装置。
5.根据权利要求1所述的降低煤制气工业废水泡沫的人工智能控制系统，其特征在于：所述喷淋头(13)采用锥形喷淋头。
6.根据权利要求1所述的降低煤制气工业废水泡沫的人工智能控制系统，其特征在于：所述时间继电器(15)安装在控制电箱内。
7.一种如权利要求1所述的降低煤制气工业废水泡沫的人工智能控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在生化处理前的预处理过程中首先对废水进行加药调节，使得生化系统进水pH值为6.5-8.5，温度控制在20℃-40℃；
S2、废水依次经过厌氧池、缺氧池、好氧池和泥水分离池；好氧池中的硝化液通过硝化液回流管回流至缺氧池；通过曝气系统装置对好氧池进行均匀曝气；泥水分离池底部的污泥通过污泥回流管分别回流至厌氧池和缺氧池，泥水分离池内剩余污泥通过排泥管排放；利用泥水分离池的上清液通过喷淋系统装置对好氧池进行喷淋；
S3、数据采集模块采集废水水质数据及各设备运行参数，并由以下模块进行控制：
废水掺入系统实时控制模块根据进水COD值控制原废水掺入量，进水COD范围为C1≤COD≤C2，其中C1的范围为200-500mg/L，C2的范围为500-800mg/L；
生物曝气模块根据好氧池溶解氧浓度控制好氧池总进气量，好氧池DO值范围为A1≤DO≤A2，其中A1的范围为2-3mg/L，A2的范围为3-4mg/L；
污泥回流泵及排泥泵实时控制模块根据好氧池的污泥浓度控制污泥回流量及排泥量，好氧池污泥浓度MLSS的范围为M1≤MLSS≤M2，其中M1的范围为3500-5000mg/L，M2的范围为5000-6500mg/L；
水喷淋泵实时控制模块根据回流喷淋管的流量控制喷淋强度，每平方米的喷头流量Q范围为q1≤Q≤q2，其中q1的范围为0.5-0.75m3/h，q2的范围为0.75-1.0m3/h；
喷淋启停时间控制模块根据喷淋启停时间控制喷淋周期，喷淋启动时间T1的范围为t1≤T1≤t2，其中t1的范围为3-5min，t2的范围为5-7min；喷淋停止时间T2的范围为t3≤T2≤t4，其中t3的范围为5-15min，t4的范围为15-25min。
8.根据权利要求7所述的降低煤制气工业废水泡沫的人工智能控制系统的控制方法，其特征在于：步骤S3中，废水水质数据包括进水pH、进水温度、进水氨氮、进水总磷、进水COD、好氧池溶解氧浓度、缺氧池出水硝态氮含量、好氧池出水硝态氮含量、好氧池出水氨氮含量、好氧池出水总磷含量、处理出水总氮含量、处理出水总磷含量、处理出水COD和好氧池污泥浓度；各设备运行参数包括水喷淋流量和喷淋启停时间。
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