CN115373256A - 碳源投加动态调整方法、装置、电子设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种碳源投加动态调整方法、装置、电子设备及介质。该方法包括：实时监控计算数据，设定时间间隔；每达到时间间隔，计算碳源的体积投配浓度；根据碳源的体积投配浓度，计算碳源投加流量；以碳源投加流量为目标数值，通过PID控制，调整加药泵频率，耦合匹配目标数值，实现动态调整。本发明通过进出水在线据采集，根据不同的生产条件设定不同的参数，根据实际情况实现不同的投加模式，通过模拟计算碳源投加流量，然后输出至加药泵进行PID频率调整，实现碳源投加的自动调控，并且调整合适的间隔计算时间，及时更新新的生产数据，从而控制出水总氮稳定在控制区间内，达到优化碳源投加同时稳定出水水质的效果。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，更具体地，涉及一种碳源投加动态调整方法、装置、电子设备及介质。
背景技术
随着人们生活水平的提高，对于生态环境的要求也越来越高，对于污水处理厂出水水质的要求也越来越高。污水处理厂担负着收集生活污水，并将其中的污染物进行净化的功能。污水中主要的污染物有COD、氨氮、总氮、总磷和SS等。随着水质标准的提升，大量污水处理厂原有的二级处理工艺已经不能满足出水水质的要求，因此需要提标改造，进行深度处理。经过二级处理工艺后，二级出水的水质中COD和氨氮已经几乎消耗殆尽，主要的污染物为总氮、总磷和少量SS。
污水处理厂出水中的总氮主要包括氨氮、有机氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮以及氮氧化合物。经过污水处理厂的各个处理单元的净化，出水中的总氮主要为硝酸盐氮，还有少部分的氨氮和有机氮等，因此可以通过硝酸盐氮数据反应污水处理中总氮的浓度水平。可以通过硝酸盐氮的去除来表征污水中总氮的去除水平。
为了去除二级出水中的硝酸盐氮，一般采用生物滤池等工艺，进行生物脱氮处理。由于此时二级出水中COD已经很少，几乎没有易于生物利用的碳源，因此需要外加碳源进行反硝化脱氮。当前深度处理单元碳源的投加一般通过加药泵定频投加，而由于进水水量与水质的波动变化叫频繁，为了保障出水稳定达标，需要频繁的人工调整，或者过量投加碳源，来保证出水总氮数值在控制区间内。此外人工调整由于客观条件，不同人调整的经验和方式相差很多，且普遍存在一定的滞后性，这就造成了碳源浪费或者出水波动大等问题的出现。
因此，有必要开发一种碳源投加动态调整方法、装置、电子设备及介质。
公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明提出了一种碳源投加动态调整方法、装置、电子设备及介质，其能够通过进出水在线据采集，通过模拟计算，输出当前生产条件下的模拟的碳源投加流量，然后输出至加药泵进行PID频率调整，实现碳源投加的自动调控，并且调整合适的间隔计算时间，及时更新新的生产数据，从而控制出水总氮稳定在控制区间内，达到优化碳源投加同时稳定出水水质的效果。
第一方面，本公开实施例提供了一种碳源投加动态调整方法，包括：
实时监控计算数据，设定时间间隔；
每达到所述时间间隔，计算碳源的体积投配浓度；
根据所述碳源的体积投配浓度，计算碳源投加流量；
以所述碳源投加流量为目标数值，通过加药泵PID控制，调整加药泵频率，耦合匹配所述目标数值，实现动态调整。
优选地，所述计算数据包括进水中硝酸盐氮的浓度、出水中硝酸盐氮的浓度、进水中亚硝酸盐氮的浓度、进水中溶解氧的浓度、近期进水硝酸盐氮的平均浓度、进水流量、碳源的药剂浓度、碳源的药剂密度。
优选地，通过公式(1)计算碳源的体积投配浓度：
C药＝K1·P1(C进-C设)+P2·C亚硝进+P3·CDO+K2·P1(C出-C设)+K3·P1(C平均-C设) (1)
其中，C药为碳源的体积投配浓度，C进为进水中硝酸盐氮的浓度，C出为出水中硝酸盐氮的浓度，C设为设定的出水硝酸盐氮目标浓度，C亚硝进为进水中亚硝酸盐氮的浓度，CDO为进水中溶解氧的浓度，C平均为近期进水硝酸盐氮的平均浓度，K1为根据进水硝酸盐氮浓度调整碳源投配率的修正系数，K2为根据出水硝酸盐氮浓度调整碳源投配率的修正系数，K3为根据近期平均进水硝酸盐氮浓度调整碳源投配率的修正系数，P1为去除水中单位质量硝酸盐氮需要消耗碳源的理论质量，P2为去除水中单位质量亚硝酸盐氮需要消耗碳源的理论质量，P3为去除水中单位质量溶解氧需要消耗碳源的理论质量。
优选地，K1、K2、K3的赋值范围均为0-10。
优选地，若K1的赋值范围为1-10，K2和K3赋值为0，则所述碳源投加流量的影响因素包括进水硝酸盐氮浓度；
若K1和K2的赋值范围为1-10，K3赋值为0，则所述碳源投加流量的影响因素包括进出水硝酸盐氮浓度；
若K1赋值为0，K2和K3的赋值范围为1-10，则所述碳源投加流量的影响因素包括出水硝酸盐氮浓度与近期进水硝酸盐氮平均值；
若K1和K2赋值为0，K3的赋值范围为1-10，则所述碳源投加流量的影响因素包括近期进水硝酸盐氮浓度均值。
优选地，通过公式(2)计算所述碳源投加流量：
Q药＝Q进水×C药×ω药×ρ药 (2)
其中，Q药为碳源投加流量，进水为进水流量，C药为碳源的体积投配浓度，ω药为碳源的药剂浓度，ρ药为碳源的药剂密度。
优选地，还包括：
监控进水COD数值，防止来水COD浓度高造成进水碳源突然增加，对碳源投加流量计算造成影响。
第二方面，本公开实施例还提供了一种碳源投加动态调整装置，包括：
进水流量计，设置于进水通路上；
进水硝酸盐氮浓度计、出水硝酸盐氮浓度计，分别设置于所述进水通路与出水通路上；
其中，所述进水流量计、所述进水硝酸盐氮浓度计、所述出水硝酸盐氮浓度计用于实时监控计算数据；
深度处理单元构筑物，用于处理污水；
碳源加药泵，连接碳源储药罐以及所述深度处理单元构筑物，用于将所述碳源储药罐中的碳源投加至所述深度处理单元构筑物中；
碳源投加流量计，连接所述碳源加药泵，用于计量碳源投加流量；
碳源投加自动控制系统终端，分别与所述进水流量计、所述进水硝酸盐氮浓度计、所述出水硝酸盐氮浓度计、所述碳源加药泵通信连接，实现以下步骤：
设定时间间隔；
每达到所述时间间隔，根据所述计算数据，计算碳源的体积投配浓度；
根据所述碳源的体积投配浓度，计算碳源投加流量；
以所述碳源投加流量为目标数值，通过所述碳源加药泵的PID控制，调整所述碳源加药泵的频率，耦合匹配所述目标数值，实现动态调整。
优选地，所述计算数据包括进水中硝酸盐氮的浓度、出水中硝酸盐氮的浓度、进水中亚硝酸盐氮的浓度、进水中溶解氧的浓度、近期进水硝酸盐氮的平均浓度、进水流量、碳源的药剂浓度、碳源的药剂密度。
优选地，通过公式(1)计算碳源的体积投配浓度：
C药＝K1·P1(C进-C设)+P2·C亚硝进+P3·CDO+K2·P1(C出-C设)+K3·P1(C平均-C设) (1)
其中，C药为碳源的体积投配浓度，C进为进水中硝酸盐氮的浓度，C出为出水中硝酸盐氮的浓度，C设为设定的出水硝酸盐氮目标浓度，C亚硝进为进水中亚硝酸盐氮的浓度，CDO为进水中溶解氧的浓度，C平均为近期进水硝酸盐氮的平均浓度，K1为根据进水硝酸盐氮浓度调整碳源投配率的修正系数，K2为根据出水硝酸盐氮浓度调整碳源投配率的修正系数，K3为根据近期平均进水硝酸盐氮浓度调整碳源投配率的修正系数，P1为去除水中单位质量硝酸盐氮需要消耗碳源的理论质量，P2为去除水中单位质量亚硝酸盐氮需要消耗碳源的理论质量，P3为去除水中单位质量溶解氧需要消耗碳源的理论质量。
优选地，K1、K2、K3的赋值范围均为0-10。
优选地，若K1的赋值范围为1-10，K2和K3赋值为0，则所述碳源投加流量的影响因素包括进水硝酸盐氮浓度；
若K1和K2的赋值范围为1-10，K3赋值为0，则所述碳源投加流量的影响因素包括进出水硝酸盐氮浓度；
若K1赋值为0，K2和K3的赋值范围为1-10，则所述碳源投加流量的影响因素包括出水硝酸盐氮浓度与近期进水硝酸盐氮平均值；
若K1和K2赋值为0，K3的赋值范围为1-10，则所述碳源投加流量的影响因素包括近期进水硝酸盐氮浓度均值。
优选地，通过公式(2)计算所述碳源投加流量：
Q药＝Q进水×C药×ω药×ρ药 (2)
其中，Q药为碳源投加流量，Q进水为进水流量，C药为碳源的体积投配浓度，ω药为碳源的药剂浓度，ρ药为碳源的药剂密度。
优选地，还包括：
监控进水COD数值，防止来水COD浓度高造成进水碳源突然增加，对碳源投加流量计算造成影响。
第三方面，本公开实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括：
存储器，存储有可执行指令；
处理器，所述处理器运行所述存储器中的所述可执行指令，以实现所述的碳源投加动态调整方法。
第四方面，本公开实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的碳源投加动态调整方法。
其有益效果在于：
(1)本发明可以根据水质在线数值，实现碳源加药的自动化调整，同时精细化碳源投加，防止过量投加造成碳源浪费，节省药剂费用；根据情况控制出水硝酸盐氮的浓度区间，实现精细化调控，避免人工调整的滞后性和波动大的不足。
(2)本发明调整不同的修正系数，可以实现前反馈投加模式、后反馈投加模式、前后反馈优化投加模式、定投配率投加模式等，应对不同的生产情况。
本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一个实施例的PID控制的示意图。
图2示出了根据本发明的一个实施例的碳源投加动态调整方法的步骤的流程图。
图3示出了根据本发明的一个实施例的碳源投加动态调整装置的示意图。
附图标记说明：
1、进水流量计；2、深度处理单元构筑物；3、进水硝酸盐氮浓度计；4、碳源投加流量计；5、碳源加药泵；6、碳源储药罐；7、进水硝酸盐氮浓度计；8、碳源投加自动控制系统终端。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。
本发明提供一种碳源投加动态调整方法，包括：
实时监控计算数据，设定时间间隔；
每达到时间间隔，计算碳源的体积投配浓度；
根据碳源的体积投配浓度，计算碳源投加流量；
以碳源投加流量为目标数值，通过加药泵PID控制，调整加药泵频率，耦合匹配目标数值，实现动态调整。
在一个示例中，计算数据包括进水中硝酸盐氮的浓度、出水中硝酸盐氮的浓度、进水中亚硝酸盐氮的浓度、进水中溶解氧的浓度、近期进水硝酸盐氮的平均浓度、进水流量、碳源的药剂浓度、碳源的药剂密度。
在一个示例中，通过公式(1)计算碳源的体积投配浓度：
C药＝K1·P1(C进-C设)+P2·C亚硝进+P3·CDO+K2·P1(C出-C设)+K3·P1(C平均-C设) (1)
其中，C药为碳源的体积投配浓度，C进为进水中硝酸盐氮的浓度，C出为出水中硝酸盐氮的浓度，C设为设定的出水硝酸盐氮目标浓度，C亚硝进为进水中亚硝酸盐氮的浓度，CDO为进水中溶解氧的浓度，C平均为近期进水硝酸盐氮的平均浓度，K1为根据进水硝酸盐氮浓度调整碳源投配率的修正系数，K2为根据出水硝酸盐氮浓度调整碳源投配率的修正系数，K3为根据近期平均进水硝酸盐氮浓度调整碳源投配率的修正系数，P1为去除水中单位质量硝酸盐氮需要消耗碳源的理论质量，P2为去除水中单位质量亚硝酸盐氮需要消耗碳源的理论质量，P3为去除水中单位质量溶解氧需要消耗碳源的理论质量，P1、P2、P3的赋值范围均为对应理论数值常数，P1根据K1、K2、K3的赋值，碳源投加流量的影响因素包括进水硝酸盐氮浓度、出水硝酸盐氮浓度或者近期进水硝酸盐氮平均值；P2、P3的赋值则表示所述碳源投加流量的影响因素包括进水亚硝酸盐氮浓度和进水溶解氧浓度。
在一个示例中，K1、K2、K3的赋值范围均为0-10。
在一个示例中，若K1的赋值范围为1-10，K2和K3赋值为0，则碳源投加流量的影响因素包括进水硝酸盐氮浓度；
若K1和K2的赋值范围为1-10，K3赋值为0，则碳源投加流量的影响因素包括进出水硝酸盐氮浓度；
若K1赋值为0，K2和K3的赋值范围为1-10，则碳源投加流量的影响因素包括出水硝酸盐氮浓度与近期进水硝酸盐氮平均值；
若K1和K2赋值为0，K3的赋值范围为1-10，则碳源投加流量的影响因素包括近期进水硝酸盐氮浓度均值。
在一个示例中，通过公式(2)计算碳源投加流量：
Q药＝Q进水×C药×ω药×ρ药 (2)
其中，Q药为碳源投加流量，Q进水为进水流量，C药为碳源的体积投配浓度，ω药为碳源的药剂浓度，ρ药为碳源的药剂密度。
在一个示例中，还包括：
监控进水COD数值，防止来水COD浓度高造成进水碳源突然增加，对碳源投加流量计算造成影响。
具体地，在污水处理厂深度处理单元进出水渠道中设置在线监测仪表，实时监控计算数据，并将计算数据传输至自动控制系统。在进水端设置的仪表主要有：进水流量计、进水COD在线监测仪表、进水硝酸盐氮仪表、出水硝酸盐氮仪表、碳源投加流量计。
根据生产实际情况，以及进出水水质硝酸盐氮仪表的数值进行数据采集，选择其监测间隔时间为15min。可以根据实际情况调整水质仪表的监测周期。进出水硝酸盐氮仪表可以快速检测进出水中硝酸盐氮的数值，在二级处理出水中的总氮大部分是硝酸盐氮，可以通过硝酸盐氮数值指示进出水中总氮的水平。还考虑了进水携带的溶解氧、进水中由于前端处理单元氧化不完全存在的少量亚硝酸盐氮、还有占进水和出水中的硝酸盐氮。
为了更好的对碳源投加做出调控，除了采用DO、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮的理论消耗碳源量的比例系数，同时引入了各个因素的修正系数，使实际加药量与模拟数值相匹配。
为了优化碳源投加，减少碳源投加过量造成的浪费，使得出水总氮水质数值稳定在控制区间内，既低于保障出水水质的安全数值上限，又高于过量投加碳源的下限数值。为了达到合适效果，设定出水目标硝酸盐氮浓度为10mg/L，可以稳定出水硝氮数值在10-12mg/L区间。
不同的碳源投加利用的系数有所差异，可以根据实际药剂代入相关系数进行计算。
根据计算数据，通过公式(1)计算碳源的体积投配浓度。公式(1)中，进水亚硝酸盐氮浓度可以根据近期手工检测数值带入计算，一般情况下深度处理单元进水中亚硝酸盐氮浓度为0mg/L；进水中溶解氧的浓度可以根据近期手工检测的溶解氧数值带入计算，生物滤池等深度处理单元由于进水渠道有较高的跌落，因此进水中溶解氧一般都是饱和溶解氧，可以达到6-8mgL。
为了与实际投加情况匹配，公式(1)加入了K1、K2和K3三个修正系数，对理论数值进行修正计算，实际应用中可以根据经验进行赋值，赋值范围为0-10，此外由于进水温度、反冲洗参数、进水COD和SS等因素的影响，可以人工根据出水水质波动进行辅助调节修正。修正后得到的即是输出的模拟投加量，加药泵通过PID调控频率，输出实际投加加药量与模拟投加量在允许误差内，从而实现加药泵的自动调控。
K1为根据进水硝酸盐氮调整的修正系数，主要仪表是进水硝酸盐氮仪表数据；K2为根据出水硝酸盐氮调整的系数，主要仪表是出水硝酸盐氮仪表数据；K3为根据近期进水硝酸盐氮平均值调整的系数，其数值是自定义输入来赋值，在进水硝氮仪表异常时采用，可以实现定投配率进行投加。选择不同的参数组合可以得到不同的投加逻辑效果。具体如下：
1)K1赋值1-10，K2和K3赋值为0，则碳源投加浓度计算考虑因素有进水硝酸盐氮浓度，进水亚硝酸盐氮浓度，以及进水溶解氧的影响。可以实现前反馈调整，将根据进水水质水量变化情况实现自控调整；
2)K1和K2赋值1-10，K3赋值0，计算碳源投加浓度主要考虑进出水硝酸盐氮仪表，可以实现前反馈投加模式的基础上，后反馈微调。可以双重保障下进行加药调控，调控效果更有保障；
3)K1赋值为0，K2赋值1-10，K3赋值1-10，计算碳源浓度主要考虑出水硝酸盐氮仪表，可以实现后反馈调整。同时通过K3可以根据近期进水硝酸盐氮平均值，替代进水硝酸盐氮仪表进行调控，适用于进水硝酸盐氮仪表故障的情况下使用；
4)K1和K2赋值为0，K3赋值1-10，计算碳源浓度主要考虑近期进水硝酸盐氮浓度均值，可达到定投配率投加的效果，可以在进出水硝酸盐氮仪表故障时使用，可实现相对稳定的投配率，减少人工的高频次调整。
可以根据不同的参数调整，采用前端进水仪表反馈调控，或者后端仪表反馈调控，或者前端仪表和反馈为主后端仪表反馈微调的优化控制方式。
根据碳源的体积投配浓度，通过公式(2)计算碳源投加流量。碳源的投加采用变频流量计投加，根据PLC计算得到的碳源投加流量，采用PID控制，经过模拟量模块采用4-20mA的方式输出至变频器等执行机构，根据实际流量反馈周期性调整实际投加药剂流量、匹配计算模拟数值。
图1示出了根据本发明的一个实施例的PID控制的示意图。
PID调节分为比例调节、积分调节、微分调节；在实际的控制过程中，由于执行机构和测量装置的延迟，系统有可能是一个纯滞后过程。如对于流量的控制其延迟时间可能多达10多秒钟，碳源投加进入系统后还有一定时间的反应时间，到出水仪表数值有反馈也有一定的延迟。这种滞后性质常引起被控对象产生超调或振荡，造成系统不容易达到稳定过程。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。
比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系，为了应对滞后性质，在碳源优化投加系统中我们将比例控制数值缩小，让其保留其功能的同时尽可能减少超调和振荡的几率；然而系统当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。积分控制中控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对碳源投加控制系统，如果投加的实际流量与计算值在正方范围稳态后存在稳态偏差，则称这个控制系统是有稳态误差的。为了消除稳态误差，系统中增加积分控制器功能在，积分对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分同样会增大。这样对于流量类的滞后性质依然会造成超调或振荡，我们同样将此值缩小，也就是时间周期增加，从而它推动控制器的输出使稳态误差进一步减小，直到等于零或者在设定死区范围内。水质处理中的流量、液位、温度等PID控制不会在反馈速度上较为迅速，所以微分控制很难起到作用，反而在流量波动或者仪表准确度存在问题时增加振荡和超调的几率和幅度，从而此系统中微分控制器不作为主要控制使用。
根据理论碳源投加数值定为加药泵目标数值，然后通过加药泵PID控制逻辑，调整加药泵频率，耦合匹配目标数值。为了精确加药量，使药剂流量的变化能够匹配进水流量，加药量变化的间隔越短越好，由于进水提升泵根据泵房液位变频运行，为了避免水量快速波动对碳源投加变频泵的频繁调整，加药量变化的间隔越长越好。为了平衡这两点，根据实际情况可以调试加药量变化的时间间隔，得到较优化的调整间隔为2min，能够使设备稳定，减少磨损，不频繁调整。
在调整合适的加药泵变化间隔的前提下，进一步优化变化条件。由于目标数值与PID调整频率后得到的实际数值有一定偏差，为了稳定加药泵的运行，设定当前流量数值与目标数值之间的误差容许值，这样当加药泵流量数值与目标值相差数值在误差容许值允许范围内时不再调整加药泵流量，等到下一个判断周期再计算和判断。
为了保障甲醇加药泵的安全运行，加药泵设定最低频率，一般为10Hz，即只要开启则最低甲醇加药量不能小于此最低数值，当进水硝酸盐氮低于设定目标数值范围的时候，则需要人工关闭系统，否则会以最低加药流量投加，会有一定的药剂过量投加，造成出水硝酸盐氮偏低。
进水可设置COD仪表，主要监控进水COD数值，防止来水COD浓度偏高造成进水可利用碳源突然增加，对投加碳源药剂的投加计算造成影响，该数据不参与计算，为保障预警仪表。
由于不同应用场景下，生物处理单元进出水水质变化情况不同，因此不同的时间段需要根据实际运行情况对水质水量参数，以及各项参数等指标进行调整，使其能够适应生产情况的变化，同时进行数据积累，使其参数更加符合生产实际。在这个过程中需要花费一定的时间来进行参数积累和调试的过程，从而实现碳源的稳定投加，出水的稳定达标。
为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出四个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。
实施例1
图2示出了根据本发明的一个实施例的碳源投加动态调整方法的步骤的流程图。
如图2所示，该碳源投加动态调整方法包括：步骤101，实时监控计算数据，设定时间间隔；步骤102，每达到时间间隔，计算碳源的体积投配浓度；步骤103，根据碳源的体积投配浓度，计算碳源投加流量；步骤104，以碳源投加流量为目标数值，通过加药泵PID控制，调整加药泵频率，耦合匹配目标数值，实现动态调整。
在某再生水厂二级处理出水后的生物滤池单元应用本自控加药系统。由于前端二级处理已将污水中的大部分污染物去除，本处理单元主要在反硝化生物滤池去除总氮。生物滤池单元进水水质如表1所示。
表1
| 水质指标 | COD | 氨氮 | SS | 总氮 | 总磷 |
| 浓度范围(mg/L) | 10-40 | 0.1-3 | 2.5-12 | 8-21 | 0.05-0.9 |
生物滤池处理单元全年的COD均较低，主要是难降解有机物，无法提供反硝化需要的碳源，而进水中的总氮全年大部分时间段在15mg/L以上，略高于出水标准15mg/L。为了保证出水稳定达标，因此需要持续投加碳源甲醇，将出水总氮控制在10-13mg/L的安全区间内，对应生物滤池出水硝酸盐氮就需要控制在10-12mg/L。
设定计算判定间隔为2min，甲醇流量允许误差值为10L/h。进水硝酸盐氮数值的检测间隔设定为15min，出水硝酸盐氮数值的检测间隔设定为15min，设定的出水硝酸盐氮目标数值为10mg/L，进水溶解氧数值设定为6.5mg/L，由于未发现亚硝酸盐氮积累，进水中亚硝酸盐氮的浓度为0mg/L，碳源甲醇的药剂浓度为99％，碳源甲醇的药剂密度为0.79kg/m3，去除水中单位质量硝酸盐氮，理论需要消耗碳源的质量为2.47mg CH3OH/mg
去除水中单位质量亚硝酸盐氮，理论需要消耗碳源的质量为1.51mg CH3OH/mg
去除水中单位质量溶解氧，理论需要消耗碳源的质量为0.87mg CH3OH/mg O2。
采用前后端优化反馈模式，K1和K2赋值1-10，K3赋值0，计算甲醇浓度主要考虑进出水硝酸盐氮浓度。
设定后每2min模拟计算一次，系统将实际投加流量与模拟数值比对，在误差范围内则不再调整，超过误差范围则通过PID重新调整加药泵频率使加药流量与模拟流量进行匹配，从而实现甲醇加药的动态调整。
经过两周的运行调整，运行效果与人工调整相比，在进水水质情况相似的情况下，出水水质区间更小，运行更平稳。以出水日均混合样品的检测数值进行对比，人工调整出水总氮的范围为9.8-12.4mg/L；采用自控投加系统后出水总氮区间为11.4-12.6mg/L。人工投加系统的出水总氮变化范围△TN为2.6mg/L，自动投加系统的出水总氮变化区间△TN为1.2mg/L，自动投加系统的变化区间较人工调整缩小了53.8％。处理水量和进水水质相似的情况下，人工投加日均用药量2.63t，而自控投加日均用药2.27t，自动投加系统较人工调整日均节省加药量约13.7％。
实施例2
图3示出了根据本发明的一个实施例的一种碳源投加动态调整装置的示意图。
如图3所示，该碳源投加动态调整装置，包括：
进水流量计1，设置于进水通路上；
进水硝酸盐氮浓度计3、出水硝酸盐氮浓度计7，分别设置于进水通路与出水通路上；
其中，进水流量计1、进水硝酸盐氮浓度计3、出水硝酸盐氮浓度计7用于实时监控计算数据；
深度处理单元构筑物2，用于处理污水；
碳源加药泵5，连接碳源储药罐6以及深度处理单元构筑物2，用于将碳源储药罐6中的碳源投加至深度处理单元构筑物2中；
碳源投加流量计4，连接碳源加药泵5，用于计量碳源投加流量；
碳源投加自动控制系统终端8，分别与进水流量计1、进水硝酸盐氮浓度计3、出水硝酸盐氮浓度计7、碳源加药泵5通信连接，实现以下步骤：
设定时间间隔；
每达到时间间隔，根据计算数据，计算碳源的体积投配浓度；
根据碳源的体积投配浓度，计算碳源投加流量；
以碳源投加流量为目标数值，通过碳源加药泵5的PID控制，调整碳源加药泵5的频率，耦合匹配目标数值，实现动态调整。
在一个示例中，计算数据包括进水中硝酸盐氮的浓度、出水中硝酸盐氮的浓度、进水中亚硝酸盐氮的浓度、进水中溶解氧的浓度、近期进水硝酸盐氮的平均浓度、进水流量、碳源的药剂浓度、碳源的药剂密度。
在一个示例中，通过公式(1)计算碳源的体积投配浓度：
C药＝K1·P1(C进-C设)+P2·C亚硝进+P3·CDO+K2·P1(C出-C设)+K3·P1(C平均-C设) (1)
其中，C药为碳源的体积投配浓度，C进为进水中硝酸盐氮的浓度，C出为出水中硝酸盐氮的浓度，C设为设定的出水硝酸盐氮目标浓度，C亚硝进为进水中亚硝酸盐氮的浓度，CDO为进水中溶解氧的浓度，C平均为近期进水硝酸盐氮的平均浓度，K1为根据进水硝酸盐氮浓度调整碳源投配率的修正系数，K2为根据出水硝酸盐氮浓度调整碳源投配率的修正系数，K3为根据近期平均进水硝酸盐氮浓度调整碳源投配率的修正系数，P1为去除水中单位质量硝酸盐氮需要消耗碳源的理论质量，P2为去除水中单位质量亚硝酸盐氮需要消耗碳源的理论质量，P3为去除水中单位质量溶解氧需要消耗碳源的理论质量。
在一个示例中，K1、K2、K3的赋值范围均为0-10。
在一个示例中，若K1的赋值范围为1-10，K2和K3赋值为0，则碳源投加流量的影响因素包括进水硝酸盐氮浓度、进水亚硝酸盐氮浓度以及进水溶解氧；
若K1和K2的赋值范围为1-10，K3赋值为0，则碳源投加流量的影响因素包括进出水硝酸盐氮浓度；
若K1赋值为0，K2和K3的赋值范围为1-10，则碳源投加流量的影响因素包括出水硝酸盐氮浓度与近期进水硝酸盐氮平均值；
若K1和K2赋值为0，K3的赋值范围为1-10，则碳源投加流量的影响因素包括近期进水硝酸盐氮浓度均值。
在一个示例中，通过公式(2)计算碳源投加流量：
Q药＝Q进水×C药×ω药×ρ药 (2)
其中，Q药为碳源投加流量，Q进水为进水流量，C药为碳源的体积投配浓度，ω药为碳源的药剂浓度，ρ药为碳源的药剂密度。
在一个示例中，还包括：
监控进水COD数值，防止来水COD浓度高造成进水碳源突然增加，对碳源投加流量计算造成影响。
实施例3
本公开提供一种电子设备包括，该电子设备包括：存储器，存储有可执行指令；处理器，处理器运行存储器中的可执行指令，以实现上述碳源投加动态调整方法。
根据本公开实施例的电子设备包括存储器和处理器。
该存储器用于存储非暂时性计算机可读指令。具体地，存储器可以包括一个或多个计算机程序产品，该计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。该易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。该非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。
该处理器可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其它形式的处理单元，并且可以控制电子设备中的其它组件以执行期望的功能。在本公开的一个实施例中，该处理器用于运行该存储器中存储的该计算机可读指令。
本领域技术人员应能理解，为了解决如何获得良好用户体验效果的技术问题，本实施例中也可以包括诸如通信总线、接口等公知的结构，这些公知的结构也应包含在本公开的保护范围之内。
有关本实施例的详细说明可以参考前述各实施例中的相应说明，在此不再赘述。
实施例4
本公开实施例提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的碳源投加动态调整方法。
根据本公开实施例的计算机可读存储介质，其上存储有非暂时性计算机可读指令。当该非暂时性计算机可读指令由处理器运行时，执行前述的本公开各实施例方法的全部或部分步骤。
上述计算机可读存储介质包括但不限于：光存储介质(例如：CD－ROM和DVD)、磁光存储介质(例如：MO)、磁存储介质(例如：磁带或移动硬盘)、具有内置的可重写非易失性存储器的媒体(例如：存储卡)和具有内置ROM的媒体(例如：ROM盒)。
本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (10)
1.一种碳源投加动态调整方法，其特征在于，包括：
实时监控计算数据，设定时间间隔；
每达到所述时间间隔，计算碳源的体积投配浓度；
根据所述碳源的体积投配浓度，计算碳源投加流量；
以所述碳源投加流量为目标数值，通过加药泵PID控制，调整加药泵频率，耦合匹配所述目标数值，实现动态调整。
2.根据权利要求1所述的碳源投加动态调整方法，其中，所述计算数据包括进水中硝酸盐氮的浓度、出水中硝酸盐氮的浓度、进水中亚硝酸盐氮的浓度、进水中溶解氧的浓度、近期进水硝酸盐氮的平均浓度、进水流量、碳源的药剂浓度、碳源的药剂密度。
3.根据权利要求1所述的碳源投加动态调整方法，其中，通过公式(1)计算碳源的体积投配浓度：
C药＝K1·P1(C进-C设)+P2·C亚硝进+P3·CDO+K2·P1(C出-C设)+K3·P1(C平均-C设) (1)
其中，C药为碳源的体积投配浓度，C进为进水中硝酸盐氮的浓度，C出为出水中硝酸盐氮的浓度，C设为设定的出水硝酸盐氮目标浓度，C亚硝进为进水中亚硝酸盐氮的浓度，CDO为进水中溶解氧的浓度，C平均为近期进水硝酸盐氮的平均浓度，K1为根据进水硝酸盐氮浓度调整碳源投配率的修正系数，K2为根据出水硝酸盐氮浓度调整碳源投配率的修正系数，K3为根据近期平均进水硝酸盐氮浓度调整碳源投配率的修正系数，P1为去除水中单位质量硝酸盐氮需要消耗碳源的理论质量，P2为去除水中单位质量亚硝酸盐氮需要消耗碳源的理论质量，P3为去除水中单位质量溶解氧需要消耗碳源的理论质量。
4.根据权利要求3所述的碳源投加动态调整方法，其中，K1、K2、K3的赋值范围均为0-10。
5.根据权利要求4所述的碳源投加动态调整方法，其中，若K1的赋值范围为1-10，K2和K3赋值为0，则所述碳源投加流量的影响因素包括进水硝酸盐氮浓度；
若K1和K2的赋值范围为1-10，K3赋值为0，则所述碳源投加流量的影响因素包括进出水硝酸盐氮浓度；
若K1赋值为0，K2和K3的赋值范围为1-10，则所述碳源投加流量的影响因素包括出水硝酸盐氮浓度与近期进水硝酸盐氮平均值；
若K1和K2赋值为0，K3的赋值范围为1-10，则所述碳源投加流量的影响因素包括近期进水硝酸盐氮浓度均值。
6.根据权利要求1所述的碳源投加动态调整方法，其中，通过公式(2)计算所述碳源投加流量：
Q药＝Q进水×C药×ω药×ρ药 (2)
其中，Q药为碳源投加流量，进水为进水流量，C药为碳源的体积投配浓度，药为碳源的药剂浓度，药为碳源的药剂密度。
7.根据权利要求1所述的碳源投加动态调整方法，其中，还包括：
监控进水COD数值，防止来水COD浓度高造成进水碳源突然增加，对碳源投加流量计算造成影响。
8.一种碳源投加动态调整装置，其特征在于，包括：
进水流量计，设置于进水通路上；
进水硝酸盐氮浓度计、出水硝酸盐氮浓度计，分别设置于所述进水通路与出水通路上；
其中，所述进水流量计、所述进水硝酸盐氮浓度计、所述出水硝酸盐氮浓度计用于实时监控计算数据；
深度处理单元构筑物，用于处理污水；
碳源加药泵，连接碳源储药罐以及所述深度处理单元构筑物，用于将所述碳源储药罐中的碳源投加至所述深度处理单元构筑物中；
碳源投加流量计，连接所述碳源加药泵，用于计量碳源投加流量；
碳源投加自动控制系统终端，分别与所述进水流量计、所述进水硝酸盐氮浓度计、所述出水硝酸盐氮浓度计、所述碳源加药泵通信连接，实现以下步骤：
设定时间间隔；
每达到所述时间间隔，根据所述计算数据，计算碳源的体积投配浓度；
根据所述碳源的体积投配浓度，计算碳源投加流量；
以所述碳源投加流量为目标数值，通过所述碳源加药泵的PID控制，调整所述碳源加药泵的频率，耦合匹配所述目标数值，实现动态调整。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
存储器，存储有可执行指令；
处理器，所述处理器运行所述存储器中的所述可执行指令，以实现权利要求1-7中任一项所述的碳源投加动态调整方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的碳源投加动态调整方法。
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