CN116605990A - 一种生物脱氮系统及其污水进水调度分配控制方法 - Google Patents
一种生物脱氮系统及其污水进水调度分配控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116605990A CN116605990A CN202310567025.9A CN202310567025A CN116605990A CN 116605990 A CN116605990 A CN 116605990A CN 202310567025 A CN202310567025 A CN 202310567025A CN 116605990 A CN116605990 A CN 116605990A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sewage
- unit
- period
- inflow
- value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000010865 sewage Substances 0.000 title claims abstract description 407
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 168
- 238000009826 distribution Methods 0.000 title claims abstract description 92
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 228
- 230000009615 deamination Effects 0.000 claims abstract description 162
- 238000006481 deamination reaction Methods 0.000 claims abstract description 162
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 146
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 30
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims abstract description 25
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 59
- WQYVRQLZKVEZGA-UHFFFAOYSA-N hypochlorite Chemical compound Cl[O-] WQYVRQLZKVEZGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 58
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 47
- 239000003814 drug Substances 0.000 claims description 43
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 32
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims description 26
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 26
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims description 23
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 21
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYSA-N hypochlorous acid Chemical compound ClO QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims description 19
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims description 16
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 15
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 14
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 13
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000005273 aeration Methods 0.000 claims description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 8
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 8
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 7
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 6
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 6
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims description 6
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 claims description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims description 2
- 238000005422 blasting Methods 0.000 claims description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 3
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 3
- 101100286416 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) FUN12 gene Proteins 0.000 description 2
- 101100228904 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) GIP4 gene Proteins 0.000 description 2
- 101100033097 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) RBG1 gene Proteins 0.000 description 2
- 238000005276 aerator Methods 0.000 description 2
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 206010021143 Hypoxia Diseases 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 1
- 238000004176 ammonification Methods 0.000 description 1
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000010840 domestic wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000001647 drug administration Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 230000007954 hypoxia Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 1
- 238000006396 nitration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001546 nitrifying effect Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
- G06F17/10—Complex mathematical operations
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Algebra (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- Software Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Abstract
本发明属于污水处理领域，本发明为解决传统生物脱氮工艺中抗负荷能力差、氨氮出水不稳定以及碳源投加需求导致的运行成本过高的问题提供一种基于活性污泥法和氨氮物化去除方法的生物脱氮系统以及该系统污水进水调度分配控制方法。本发明系统由物化脱氨子系统、生物脱氮子系统和控制调度子系统组成；污水进水调度分配控制方法包括污水水量变化典型过程库设定、实时污水进水量过程监测、下时段污水来水量的预测、下时段污水处理总进水量设定、下时段污水进水量分配设定、下时段流量控制六大步骤。为在污水处理设施建设、提标改造和应急处理中，面临土地资源紧张、污水负荷波动较大以及氨氮出水要求提高的现实情况下，提供改良方案。
Description
技术领域
本发明属于污水处理领域，具体涉及一种基于活性污泥法和氨氮物化去除方法的生物脱氮系统以及该系统污水进水调度分配控制方法。
背景技术
由于21世纪以来社会经济迅猛发展，对居民集聚区的生活污水处理要求和水量变化也发生了极大的变化，原有的生活污水处理设施建设逐渐无法满足快速发展的需要。尤其是对于早期建成的中小型污水处理站，如高速公路服务区污水处理站、城乡居民集聚区污水处理站、分散式污水处理站等，将面临下一步升级改造需求，不仅面对人口增加和人员流动频繁导致的水力负荷压力，也将面临对氮磷污染指标的稳定去除和生态环境部门对于出水水质要求提高的问题。这些污水处理站由于处理规模较小、位置偏远或分散，往往有较好的运营成本控制和较简单的运行管理专业化要求。
对于废水中氨氮的常用去除包括人工湿地技术、活性污泥法、MAP法、吹脱法、氯化法、吸附法等技术，其中活性污泥法作为生物脱氮技术，具有技术成熟、处理效果较好、运行管理简单等特点，被广泛应用于生活污水的氨氮的处理工艺中。其中活性污泥法中反硝化反应要求为反硝化微生物提供大量的有机质电子供体才能完成反应实现氨氮的去除，而大多废水原水中可提供电子供体的有机质均较少，很难保证缺氧中的反硝化作用反应充分，因此需要额外投加大量人工碳源(通常为较为昂贵的甲醇、葡萄糖等)，不仅增加了运行成本，对生物脱氮工艺也易造成如污泥膨胀、上浮等二次污染。同时，硝化和反硝化微生物受温度影响较大，通常细菌活性的最佳温度范围为约25至35℃，随着温度降低，微生物的活性下降，污染物去除需要更长的时间即延长停留时间来弥补活性减弱的影响，这使得在低温情况下生物脱氮工艺的除氮效率大大降低从而出现出水氨氮指标不稳定和超标情况。
发明内容
本发明生物脱氮工艺系统是在活性污泥法的基础上在氨化反应后和硝化反应前增加高效除氨工艺，解决传统生物脱氮工艺中抗负荷能力差、氨氮出水不稳定以及碳源投加需求导致的运行成本过高的问题。同时，本发明还包括利用历史经验数据和实时监测数据实现对工艺单元进水量的分配和调度方法。具体技术方案如下：
一种生物脱氮系统，该系统由物化脱氨子系统、生物脱氮子系统和控制调度子系统组成；
所述物化脱氨子系统包括物化脱氨单元，所述物化脱氨单元由进水管、出水管、沸石布置装置、投药与回收装置和鼓风装置组成；所述沸石布置装置主体为空腔结构放置沸石，并设置布水管和布气管；所述投药与回收装置由次氯酸储药容器、回收储药容器、投药设备和回收泵组成，投药设备连接次氯酸储药容器与回收储药容器投药控制阀，汇合后连接至沸石布置装置内的布水管；回收泵连接设置在沸石布置装置底部的回收池和回收储药容器；鼓风装置为曝气或吹风装置，其出风管道连接至布气管；
所述生物脱氮子系统包括调节单元、流量分配池Ⅰ、缺氧单元、流量分配池Ⅱ、好氧单元和沉淀出水单元组成，所述调节单元设置有进水流量或水位的监测设备，所述流量分配池Ⅰ和流量分配池Ⅱ均为污水临时蓄水池体，所述缺氧单元内设置有搅拌装置和生态填料，所述好氧单元设置曝气装置和生态填料，并设置有上清液回流管连接好氧单元和调节单元，所述沉淀出水单元设置有污泥回流管连接至缺氧单元；
所述控制调度子系统包括污水水量的监测感知设备、分析与控制中枢设备以及控制设备；所述污水水量的监测感知设备为系统中调节单元的进水流量或水位的监测设备；所述分析与控制中枢设备为基于PLC的控制平台；所述控制设备包括污水连接管线、上清液回流管及污泥回流管的流量泵和流量控制阀，鼓风装置的流量控制阀、搅拌装置的控制阀、投药与回收装置的投药控制阀。
进一步的，所述物化脱氨单元设置有两个，物化脱氨单元Ⅰ和物化脱氨单元Ⅱ，所述物化脱氨单元Ⅰ设置在调节单元和缺氧单元之间，所述物化脱氨单元Ⅱ设置在缺氧单元与好氧单元之间；所述流量分配池Ⅰ设置于调节单元后，并设置有2个出水管，一个出水管连接至缺氧单元，另一个出水管连接至物化脱氨单元Ⅰ；所述流量分配池Ⅱ于缺氧单元后，并设置有2个出水管，一个出水管连接至好氧单元，另一个出水管连接至物化脱氨单元Ⅱ。
进一步的，所述物化脱氨单元Ⅰ和物化脱氨单元Ⅱ分别由2个及以上的反应装置采用并联结构连接形成。可采用交替的方式进行运行，即当其中一个物化脱氨子单元结构装置停止进水流程时，另有一个结构装置启动进水流程，以此确保污水处理的完整性，并保证物化脱氨子单元对氨氮去除的稳定性和高效性，同时便于定期维护。
本发明生物脱氮系统的污水处理方法，其流程如下：原水进入调节单元，与好氧单元上清液回流管的回流液混合；调节单元出水由流量泵控制，将污水送至流量分配池Ⅰ；流量分配池Ⅰ内设置2个出水管，其中一个出水管由流量泵控制将污水送至缺氧单元，另一个出水管连接物化脱氨单元Ⅰ，并由物化脱氨单元Ⅰ内的污水阀门控制；物化脱氨单元Ⅰ设置有多个关联的反应装置，物化脱氨单元Ⅰ中的污水经脱氨和调蓄后，与流量分配池Ⅰ的污水汇合进入缺氧单元；污水在缺氧单元进行缺氧生物除氮后，出水由流量泵控制，将污水送至流量分配池Ⅱ；流量分配池Ⅱ内设置2个出水管，其中一个出水管由流量泵控制将污水送至好氧单元，另一个出水管连接物化脱氨单元Ⅱ，并由物化脱氨单元Ⅱ内的污水阀门控制；进入物化脱氨单元Ⅱ的污水再次进行物化脱氨后，与流量分配池Ⅱ的污水汇合进入好氧单元进行好氧生物除氮，最终进入沉淀出水单元；好氧单元中上清液部分按一定回流比由流量泵控制回流至调节池；沉淀出水单元的污泥按一定流量由污泥泵控制回流至缺氧单元。
进一步的，物化脱氨单元的反应装置采用非连续进水方式进行污水处理，依次分为进水与污水静置吸附时段、污水排空时段、次氯酸盐投加与除氨时段、次氯酸盐回收时段和鼓风与沸石再生时段5个依次操作时段；进水与污水静置吸附时段：相应反应装置的污水阀门开启使流量分配池待处理污水注入物化脱氨单元，一定流量后关闭污水阀门使污水与沸石充分接触并完成吸附；污水排空时段：开启出水管排空物化脱氨单元内的全部污水；次氯酸盐投加与除氨时段：关闭出水管，启动投药与回收装置，将次氯酸储药容器和回收储药容器按一定比例投加次氯酸盐混合反应液，利用次氯酸盐去除沸石中吸附的氨氮；次氯酸盐回收时段：启动投药与回收装置的回收泵，将反应后的次氯酸盐溶液全部抽回至储药容器中，再次排空反应容器；鼓风与沸石再生时段：启动物化脱氨单元鼓风装置，向沸石充分鼓风使沸石再生，并进一步去除沸石中吸附的氨氮。
进一步的，投药与回收装置采用过量投加次氯酸盐的方式进行投药；次氯酸储药容器存储为较高浓度的次氯酸盐溶液，用于保证次氯酸盐对氨氮的去除效果；回收储药容器存储反应后的回收的次氯酸盐溶液，对回收储药容器中多次使用且浓度过低的次氯酸盐进行更换；同时，进水与污水静置吸附时段、次氯酸盐投加与除氨时段和鼓鼓风与沸石再生时段的时间长度均不低于30分钟。
本发明生物脱氮系统的污水水量控制方法，包括污水水量变化典型过程库设定步骤、实时污水进水量过程监测步骤、下时段污水来水量的预测步骤、下时段污水处理总进水量设定步骤、下时段污水进水量分配设定步骤、下时段流量控制步骤6个主要步骤。
进一步的，污水水量变化典型过程库设定步骤是预先设定不同污水水量典型过程的时间序列数据库，每个污水水量典型过程用于表征一类普遍发生的具有代表性典型特征的污水来水过程，并采用相同的固定的时间间隔。每个污水水量典型过程的时间序列数据库均由污水来水量瞬时值的时间序列数据库、若干个特征时段污水总量的时间序列数据库和若干个特征时段污水平均值的时间序列数据库等多个子数据库组成。同时设定每个污水水量典型过程的调节系数；
所述，调节系数为反应典型过程发生概率和污水调控重要性的参数，可由根据历史数据统计出典型过程发生的统计学概率值或由其发生的概率分布置信区间的概率值计算得出。
所述，特征时段用于表征典型过程中污水水量具有某一规律特征的固定时间长度，如1个完整自然日(0时至24时的24个小时)、白天(6～18时的12个小时)与夜间(18时～第二天6时的12个小时)、工作日(星期一至星期五5天)与周末(星期六至星期日2天)、3天(连续的72小时)；通常设定多个具有代表性的特征时段，同时每个特征时段对应设置权重系数，根据该特征时段对进水预测值的影响程度人为设定，并应使所有特征时段的权重系数加和应为1；
所述，调节系数为反应典型过程发生概率和污水调控重要性的参数，可基于历史或经验数据统计出典型过程发生的统计学概率值或由其发生的概率分布在某一置信区间的概率值进行设定，也可依据该污水水量典型过程的调控重要程度，在试运行过程中率定和修正。
所述瞬时值的时间序列数据库，为时间连续的污水水量瞬时监测值组成的数值集；代表不同典型的污水产生周期情况下污水来水量的变化规律和平均特征，例如不同生产周期下的污水典型排放过程，如居民生活污水昼、夜排放的典型过程，雨季与旱季典型污水排放过程，节假日高峰期等某些特殊时段的爆发式典型污水排放过程等。
所述特征时段污水总量的时间序列数据库，为每个时刻开始后特征时段长度内污水瞬时监测值加和所组成的数值集，可由瞬时值的时间序列数据库通过滑动累加计算得到；
所述特征时段污水平均值的时间序列数据库，为每个时刻开始的特征时段长度内污水瞬时监测值平均值所组成的数据集，可由瞬时值的时间序列数据库通过滑动平均计算得到。
进一步的，污水来水量瞬时监测值的时间序列(WDi(t))；特征时段污水总量的时间序列(WDLi[XEk](t))和特征时段污水平均值的时间序列(WDJi[XEk](t))，具体关系和计算方式如下式。
WDJi[XEk](Tj)＝WDLi[XEk](Tj)/XEk
式中Tj：为典型过程中第j个时刻。XEk：为第k个特征时段长。WDi为第i个典型污水来水过程瞬时监测值的时间序列。WDJi[XEk]、WDLi[XEk]：为第i个典型污水来水过程中Tj时刻及此前XEk时段长度间污水量的平均值和总水量。
进一步的，所述实时污水进水量过程监测为读取调节单元中污水来水量的监测设备的实时监测数据和污水实际的来水水量，记录形成实际污水过程时间序列，包括实时污水进水量的瞬时值的时间序列、实时污水进水量的特征时段污水总量的时间序列和实时污水进水量的特征时段污水平均值的时间序列。基于实时监测数据得出污水进水量的瞬时值的时间序列值(W(t))，并按下式计算出实时污水进水量的特征时段污水总量的时间序列(WL[XEk](t))和实时污水进水量的特征时段污水平均值的时间序列(WJ[XEk](t))。
WJ[XEk](Tj)＝WL[XEk](Tj)/XEk
式中WJ(Tj)：为实时污水来水过程中Tj时刻及此前XEk时段间污水量的平均值。WL[XEk](Tj)：为实时污水来水过程Tj时刻及此前XEk时段间的污水来水量总水量。
进一步的，所述下时段污水来水量的预测步骤的具体流程为，根据当前实际污水来水量监测值、特征时段污水总量值、特征时段污水平均值，计算出与各个典型过程的时间序列数据库的统计距离，选择统计距离值与调节系数乘积中最小值对应的典型过程及所在时段的序号作为当前污水来水量所属的典型过程类型及其所位置，并顺推下时段污水来水量为该典型过程及所在时段的序号的下个时间序号对应的污水水量值；
所述的统计距离，为采用欧式距离计算式、曼哈顿距离计算式、或皮尔逊相关系数计算式等统计学公式计算得到的统计距离值，包括实时污水过程的瞬时值的时间序列值与各典型过程库中瞬时值的时间序列库的统计距离值、实时污水过程特征时段污水总量的时间序列值与各典型过程中特征时段污水总量的时间序列数据库的统计距离值、实时污水过程的特征时段污水平均值的时间序列值与各典型过程库中特征时段污水平均值的时间序列数据库的统计距离值。
其中欧式距离值判定式和采用距离最小方法判定下时段污水来水量对应的典型过程序号如下公式。
PI(t)＝I∈min{FUN11(t)×M1,FUN12(t)×M1,…,FUN21(t)×M2,…,FUNij(t)×Mi}
PJ(t)＝J∈min{FUN11(t)×M1,FUN12(t)×M1,…,FUN21(t)×M2,…,FUNij(t)×Mi}
式中：FUNij(t)为t时刻实时监测的污水来水量值与第i个典型过程中第j个时刻污水量的欧式距离值；PI(t)、PJ(t)为当前污水过程中t时刻判定所属典型过程的序列及其所在时刻的序号；Mi为第i个典型过程的调节系数。为预测下一时刻所属的典型过程序号，/>为预测下一时刻所属的典型过程中所在的时刻序号；其它参数与前述步骤中的含义相同。
进一步的，下时段污水处理总进水量设定步骤为根据下时段污水来水量的预测步骤，结合当前调节池水量和容纳能力，确定下时段进入流量分配池Ⅰ的总水量；具体流程为：读取调节单元水位或水量监测设备的实时数据，获取调节单元当前水量；计算出调节单元剩余的污水容纳容积；计算出各特征时段的污水来水量预测值和各特征时段污水进水量的预测值；采用权重法设定出下时段污水处理总进水量预测值，即由各特征时段污水进水量的预测值与该特征时段的权重系数的乘积计算出得。
所述调节单元剩余的污水容纳容积，由调节单元设计最佳运行容积与调节单元当前水量之差计算得出；其中调节单元设计最佳运行容积为调节单元的设计参数，根据预先设定获取。
所述特征时段的污水来水量预测值，为下时段污水来水量的预测步骤中得到的下时段始，及之后特征时段内所有时刻的污水来水量值加和。
所述特征时段的污水进水量预测值，为基于总量平衡原则，在下时段污水来水量的预测结果的基础上，以调节单元污水水量处于设计的最佳运行水量为平衡目标，所对应的进入污水处理系统的进水流量；即为特征时段污水来水量与调节单元剩余的污水容纳容积之差，并除以该特征时段长度，以流量的单位计算得到。
所述调节单元剩余的污水容纳容积CS(t)、特征时段污水来水量预测值WF[XEk](t+1)和特征时段污水进水量的预测值Q[XEk](t+1)、下时段污水处理总进水量预测值Q(t+1)的计算式如下公式。
CS(t)＝CM-C(t)
Q[XEk](t+1)＝{WF[XEk](t+1)-CS(t)}/XEk
Q(t+1)＝x1×Q[XE1])t+1)+…+xk×Q[XEk](t+1)
式中：CS(t)为调节单元剩余的污水容纳容积，C(t)为当前时刻调节池内的污水量，CM为调节池设计最高水位对应的容量；WF[XEk](t)为下个时刻第k特征时段污水来水量预测值，Q[XEk](t+1)为下个时刻第k个特征时段污水进水水量(流量)预测值；Q(t+1)为下时段污水处理总进水量(流量)预测值。XEk为第k个特征时段的时间长度；x1，…，xk为各个特征时段的权重系数；其它参数与前述步骤中的含义相同。
进一步的，下时段污水进水量分配设定步骤是基于下时段污水处理总进水量步骤中计算得出的下时段污水处理总进水量预测值，将下时段污水处理总进水量预测值分配至缺氧单元、物化脱氨单元Ⅰ，即确定下时段缺氧单元进水水量值、物化脱氨单元Ⅰ的进水水量值；好氧单元的进水水量值与缺氧单元相同，物化脱氨单元Ⅰ的进水水量值与物化脱氨单元Ⅱ相同。通常以减少生物脱氨子系统进水量波动为目标，即在满足下时段污水处理总进水量预测值的情况下，最大限度地减少下时段与当前时段进入缺氧单元的污水水量变化差值，增加或减少下时段进入物化脱氨单元Ⅰ的污水水量；具体流程为：首先，读取当前时段污水处理总进水量值、当前时段进入缺氧单元的污水水量值、物化脱氨单元Ⅰ的设计最大处理量，计算的超量污水负荷与污水波动系数2个中间参数；然后，计算并设定下时段进入缺氧单元的污水水量值，即当超量污水负荷为负值时，下时段进入缺氧单元的污水水量值设定与当前时段相同；当超量污水负荷为正值时，下时段进入缺氧单元的污水水量值取为当前时段进入缺氧单元的污水水量值与污水波动系数的乘积；当当前时段进入缺氧单元的污水水量值高于下时段污水处理总进水量预测值时，下时段进入缺氧单元的污水水量值取为下时段污水处理总进水量预测值；最后，计算下时段进入物化脱氨单元Ⅰ的污水水量值，即下时段污水处理总进水量预测值与下时段进入缺氧单元的污水水量值的差值。
所述超量污水负荷，计算方式为上时段回流液进入调节单元的污水量、下时段污水处理总进水量预测值的加和，减去物化脱氨单元Ⅰ的设计最大处理量和当前时段污水处理总进水量值；
所述污水波动系数，计算方式为下时段污水处理总进水量预测值与当前时段污水处理总进水量的比值。
所述超量污水负荷QS(t+1)和污水波动系数δ的计算公式，以及下时段缺氧单元进水量Q1(t+1)和物化脱氨单元Ⅰ的污水进水量Q2(t+1)的分配方案如下计算式。
QS(t+1)＝Q(t+1)+QH(t)-Q2max-Q(t)
式中：QS(t+1)为下时段的超量污水负荷参数；δ(t+1)为下时段的污水波动系数；Q2max为物化脱氨单元设计最大处理污水量；QH(t)为上时段回流液进入调节单元的污水量；
Q1(t+1)为下时段进入缺氧单元的污水水量值；Q2(t+1)为下时段进入物化脱氨单元Ⅰ的污水水量值；其它参数与前述步骤中的含义相同。
进一步的，下时段污水流量控制步骤是控制调度子系统根据下时段进水水量分配设定结果，对系统中污水水量的调控操作和工艺参数的调控操作。
所述污水水量调控操作为流量分配池Ⅰ与缺氧单元的进水流量泵、流量分配池Ⅱ与好氧单元的进水流量泵、物化脱氨Ⅰ单元污水阀进水，物化脱氨Ⅱ单元进水污水阀等水量控制设施根据前述步骤结果进行调节控制，具体为：缺氧单元的进水流量泵和好氧单元的进水流量泵按下时段污水进水量分配设定步骤中得出的下时段缺氧单元进水水量值分别将流量分配池Ⅰ和流量分配池Ⅱ中的污水抽至缺氧单元和好氧单元中；物化脱氨Ⅰ单元进水污水阀和物化脱氨Ⅱ单元进水污水阀打开至与下时段污水进水量分配设定步骤中得出下时段进入物化脱氨单元Ⅰ的污水水量值对应开度；
所述工艺参数的调控操作，包括物化脱氨单元Ⅰ和物化脱氨单元Ⅱ的次氯酸储药容器投药控制阀和回收储药容器投药控制阀的控制，物化脱氨单元Ⅰ和物化脱氨单元Ⅱ的鼓风装置功率或鼓风量的控制，上清液回流泵水量的控制，污泥回流泵流量的控制，缺氧单元搅拌装置功率或搅拌强度的控制，好氧单元曝气装置功率或曝氧强度的控制；具体为：计算各控制设施下时段工艺设施控制强度参数，各工艺设施依据下时段工艺设施控制强度参数值对上述控制设施进行调控。
所述下时段工艺设施控制强度参数为当前时段控制强度、下时段污水波动系数、工艺设施运行调整参数三者的乘积；其中工艺设施运行调整参数用于反映相关设施所在工艺段应对污水波动的调节能力，具体根据经验、设计规模和试行调试率定得到，在试运行中建立工艺设施运行调整参数与进水流量的数学关系，或设定为固定值，通常取值范围为0.5～1.0。
所述下时段工艺设施控制强度参数MQ[x](t+1)计算式如下。
MQ[x](t+1)＝MQ[x](t)×δ(t+1)×L[x]
MQ[x](t+1)、MQ[x](t)为下时段和当前时刻x工艺设施控制强度参数值，指代控制设备的运行功率、搅拌速度、开阀时间长度等；δ(t+1)为上述计算得到的下时段污水波动系数；L[x]为x工艺设施的运行调整参数。
本发明充分利用物理化学除氮和生物除氮工艺方法的优势进行互补，提供具有易于管理、抗负荷冲击性强、稳定氨氮出水、对碳源需求小的生物脱氮工艺系统和控制方法。一方面解决生物脱氮工艺中污水水力负荷和污染负荷变动对工艺系统的冲击和损害的技术问题，一方面解决生态脱氧工艺的反硝化过程中碳源不足导致氨氮出水超标的问题，以及受低温(0-10℃)影响导致氨氮去除不充分的问题；此外，通过结构和分配方式的优化，减少污水处理工艺占地，解决生态脱氮工艺设施在提标扩容中受到用地限制的现实问题；为在污水处理设施建设、提标改造中，面临土地资源紧张、污水负荷日益加大以及出水要求提高的现实情况下，提供新的解决方案。
附图说明
图1本发明的生物脱氮系统示意图；
图2本发明的污水水量控制流程图。
附图标记：
1-调节单元，2-缺氧单元，3-好氧单元，4-沉淀出水单元，5-物化脱氨单元Ⅰ-1，6-物化脱氨单元Ⅱ-1，7-水位(流量)监测仪，8-流量分配池Ⅰ的出水流量控制泵，9-缺氧单元搅拌器，10-流量分配池Ⅱ的出水流量控制泵，11-好氧单元曝气机，12-污泥回流泵，13-上清液回流泵，14-物化脱氨单元Ⅰ-1进水控制阀，15-物化脱氨单元Ⅱ-1污水控制阀，16-物化脱氨单元Ⅰ鼓风装置，17-物化脱氨单元Ⅰ投药控制阀，18-物化脱氨单元Ⅰ投药控制阀，19-物化脱氨单元Ⅰ回收泵，20-物化脱氨单元Ⅰ次氯酸储药容器，21-物化脱氨单元Ⅰ回收储药容器，22-物化脱氨单元Ⅱ鼓风装置，23-物化脱氨单元Ⅱ投药控制阀，24-物化脱氨单元Ⅱ投药控制阀，25-物化脱氨单元Ⅱ回收泵，26-物化脱氨单元Ⅱ次氯酸储药容器，27-物化脱氨单元Ⅱ回收储药容器，28-物化脱氨单元Ⅰ-2，29-物化脱氨单元Ⅱ-2，30-物化脱氨单元Ⅰ-2污水控制阀，31-物化脱氨单元Ⅱ-2污水控制阀，32-流量分配池Ⅰ的进水流量控制泵，33-流量分配池Ⅱ的进水流量控制泵，34-流量分配池Ⅰ，35-流量分配池Ⅱ。
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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示：生物脱氮系统包括调节单元1，流量分配池Ⅰ34，缺氧单元2，流量分配池Ⅱ35，好氧单元3；沉淀出水单元4；以及物化脱氨单元Ⅰ5、物化脱氨单元Ⅰ28和物化脱氨单元Ⅱ6、物化脱氨单元Ⅱ29。
调节单元1为污水水量调蓄池体，其内设置调节单元的水位(流量)监测仪7；流量分配池Ⅰ34为调节单元1、缺氧单元2、物化脱氨单元Ⅰ5之间的临时蓄水池体；流量分配池Ⅱ35为缺氧单元2、好氧单元3、物化脱氨单元Ⅰ28之间的临时蓄水池体；缺氧单元2为反硝化反应的池体内，其内布置有生态填料和反硝化污泥，并设置搅拌器9；流量分配池Ⅰ34与调节单元1间设置流量控制泵32；流量分配池Ⅰ34与缺氧单元2间设置流量控制泵8；好氧单元3为微生物硝化反应的池体，布置有填料和好氧污泥，并设置曝气机11；缺氧单元2与流量分配池Ⅱ35间设置流量控制泵3；好氧单元3与流量分配池Ⅱ35间设置流量控制泵10；好氧单元3与调节单元1间设置上清液回流泵13；沉淀出水单元4为反应后污泥沉淀池体，沉淀出水单元4与缺氧单元2间设置污泥回流泵12。物化脱氨单元Ⅰ5、物化脱氨单元Ⅰ28为物化脱氨单元Ⅰ内的结构并联装置，分别由污水控制阀14和污水控制阀30连接流量分配池Ⅰ34；物化脱氨单元Ⅱ6、物化脱氨单元Ⅱ29为为物化脱氨单元Ⅱ内的结构并联装置，分别由污水控制阀15和污水控制阀31连接流量分配池Ⅱ35；物化脱氨单元Ⅰ的出水进入缺氧单元2；物化脱氨单元Ⅱ的出水进入好氧单元3。
物化脱氨单元Ⅰ的5、28和物化脱氨单元Ⅱ的6、29为均完全相同结构。物化脱氨单元Ⅰ的5、28采用并联结构，分别设置进水控制阀14、30，设置相同的鼓风装置16，设置相同的次氯酸储药容器20和投药控制阀18，回收储药容器21和投药控制阀18，次氯酸储药容器20盛有较高浓度的次氯酸盐，回收储药容器内盛有回收使用的次氯酸盐反应液并进行定期处理；连接物化脱氨单元与回收储药容器的回收泵19。物化脱氨单元Ⅱ的6、29设置分别进水控制阀15、31，设置相同的鼓风装置22，设置相同的次氯酸储药容器26和投药控制阀23，回收储药容器27和投药控制阀24；连接物化脱氨单元与回收储药容器的回收泵25。
本发明示例的处理流程为：待处理污水进入调节单元1内，由液位在线监测仪7实时监测调节单元1的水位，由后台控制系统进行记录，并进行分析后确定污水进水总量，以及进水流量控制泵8、流量控制泵10、流量控制泵32、流量控制泵33发布进水流量的控制指令，进水流量泵32按指令将调节单元内的污水抽至流量分配池Ⅰ34，流量泵8按指令将流量分配池Ⅰ34内的污水抽至缺氧单元2，流量泵33按指令将缺氧单元2内的污水抽至流量分配池Ⅱ35，流量泵10按指令将流量分配池Ⅱ35抽至好氧单元3。同时，依据物化脱氨单元Ⅰ和物化脱氨单元Ⅱ内反应装置的空闲情况，启动空间反应装置的进水污水控制阀，按流量指令将污水放至物化脱氨单元内。后台控制系统依据流量控制泵8、流量控制泵10、流量控制泵32、流量控制泵33的设定值大小，调整搅拌装置9、曝气装置10、上清液回流泵13、污泥回流泵12的运行功率以维持相应流量下的处理能力。
本发明示例中后台控制系统还实时收集分析物化脱氨单元Ⅰ5、物化脱氨单元Ⅰ28、物化脱氨单元Ⅱ6、物化脱氨单元Ⅱ29的运行状态，并依据物化脱氨单元的进水流量设定值，向物化脱氨单元Ⅰ、Ⅱ的次氯酸储药容器投药控制阀17、23；物化脱氨单元Ⅰ、Ⅱ的收储药容器投药控制阀18、24发布投加量指令。物化脱氨单元Ⅰ5、物化脱氨单元Ⅰ28、物化脱氨单元Ⅱ6、物化脱氨单元Ⅱ29的处理流程相同。以物化脱氨单元Ⅰ为例，当流量分配池Ⅰ34内的污水进入物化脱氨单元Ⅰ后，依据物化脱氨单元Ⅰ5或物化脱氨单元Ⅰ28空闲状态，由污水控制阀19或20将污水释放至空闲状态下的物化脱氨单元Ⅰ5或物化脱氨单元Ⅰ28，达到流量设定值后关闭污水控制阀，物化脱氨单元Ⅰ5或物化脱氨单元Ⅰ28进入运行状态；污水在运行状态的物化脱氨单元Ⅰ中静置吸附一定时间后全部被排出至缺氧单元2的进水管；污水排空后由，次氯酸储药容器投药控制阀17、回收储药容器投药控制阀18按指令投加次氯酸盐溶液；次氯酸盐与沸石充分混合一定时间后回收泵19将反应液全部抽回至回收储药容器21内；随后启动鼓风装置16对物化脱氨单元Ⅰ进行鼓风吹干，随即进入自然风干和空闲状态。
实施例2
本发明所指一种污水量控制方法。
首先根据污水来源和类型人为向后台控制系统预先设定2个污水来水量的典型过程，包括日常(1天)典型来水过程WDN(i)、高峰段节假日(3天至5天)典型来水过程WDH(i)，根据2个典型过程出现的频率，预先设定典型过程的调节系数Mn和Mh，以及权重系数Xn＝1，Xh＝0。时间序列总时长均为7天(168小时)，最小时段(固定时间间隔)为1小时；并设定2个特征时段，即24小时、48小时。录入工艺设备的相关设计参数，包括调节池设计最高水位对应的容量CM；物化脱氨单元最大处理污水量Q2max；流量分配池Ⅰ与缺氧单元的进水流量泵、流量分配池Ⅱ与好氧单元的进水流量泵、物化脱氨Ⅰ单元进水污水阀、物化脱氨Ⅱ单元进水污水阀、物化脱氨单元Ⅰ和物化脱氨单元Ⅱ的次氯酸储药容器投药控制阀和回收储药容器投药控制阀、物化脱氨单元Ⅰ和物化脱氨单元Ⅱ的鼓风装置、上清液回流泵、污泥回流泵、缺氧单元搅拌装置、好氧单元曝气装置等设施的运行调整参数L[x]。同时按下式计算并记录典型来水过程WDN(i)、WDH(i)的特征时段时间序列：特征24小时平均值时间序列WDNJ[24](i)、WDHJ[24](i)，特征24小时累计值时间序列WDNL[24](i)、WDHL[24](i)；特征48小时平均值时间序列WDNJ[48](i)、WDNL[48](i)，特征48小时累计值时间序列WDNJ[48](i)、WDHJ[48](i)。
每小时监测读取污水处理设施调节池内的水位值，根据当前(i)时刻和前1小时(i-1)的水位值差，计算得到当前i时刻的污水来水量W(i)，同时按下式计算出24小时内的平均值和累计值WJ[24](i)、WL[24](i)，和48小时内的平均值和累计值WJ[48](i)、WL[48](i)。
利用欧式距离计算式计算当前时刻与2个典型污水过程序列的距离值FUNN[i](t)、FUNH[i](t)，采用如下式按最小距离判定污水来水过程所处的典型过程和具体位置。并由此顺推出下一时刻污水来水量，以及计算出该时刻后24小时、48小时特征时刻的污水量WF[24](i)、WF[48](i)。
AN[i]＝min{FUNN[i](1),……,FUNN[i](168)}；
AH[i]＝min{FUNH[i](1),……,FUNH[i](168)}；
PI[i+1]、PJ[i+1]∈min{Mn×AN[i],Mh×AH[i]}；
上式中AN[i]、AH[i]为实际i时刻与日常(1天)典型来水过程、高峰段节假日(3天至5天)典型来水过程的最小欧式距离；PI[i+1]、PJ[i+1]为预测下一时刻(i+1)所在的典型过程序号和所在时刻序号。
读取当前调节池污水量C(i)，按下式计算出下一时刻进入污水处理系统的流量值Q(i+1)。
下一步对进入污水处理系统的流量值Q(i+1)分配至生物脱氧系统和物化脱氨系统。首先读取上时段回流液进入调节池的污水量QH(i)，如下式计算出下一时段的超量污水负荷QS(i+1)，污水波动系数δ；然后根据超量污水负荷值，优先对生物脱氧系统的污水水量进行分配，超量的波动污水分配至物化脱氨系统，下时段流入缺氧单元和好氧单元的污水水量Q1(i+1)和下时段流入物化脱氨Ⅰ和Ⅱ单元的污水水量Q2(i+1)分配方式如下式。
QS(i+1)＝Q(i+1)+QH(i)-Q2max-Q(i)
最后，根据分配结果，控制调度子系统对下时段污水处理工艺的水量控制设施和工艺参数控制设施发布运行控制指令。控制指令包括：流量分配池Ⅰ与缺氧单元的进水流量泵、流量分配池Ⅱ与好氧单元的进水流量泵的流量；物化脱氨Ⅰ单元进水污水阀、物化脱氨Ⅱ单元进水污水阀流量对应开度；物化脱氨单元Ⅰ和物化脱氨单元Ⅱ的次氯酸储药容器投药控制阀和回收储药容器投药控制阀开度；物化脱氨单元Ⅰ和物化脱氨单元Ⅱ的鼓风装置功率或鼓风量；上清液回流泵水量的流量；污泥回流泵流量的流量；缺氧单元搅拌装置功率或搅拌强度；好氧单元曝气装置功率或曝氧强度。控制指令值由当前时段控制指令值、下时段污水波动系数、工艺设施运行调整参数三者的乘积计算得出，如下式。
MQ[x](t+1)＝MQ[x](t)×δ(t+1)×L[x]
MQ[x](t+1)、MQ[x](t)为下时段和当前时刻x工艺设施控制强度参数值，指代控制设备的运行功率、搅拌速度、开阀时间长度等；δ(t+1)为前述步骤中计算得到的下时段污水波动系数；L[x]为x工艺设施的运行调整参数。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (8)
1.一种生物脱氮系统，其特征在于：该系统由物化脱氨子系统、生物脱氮子系统和控制调度子系统组成；
所述物化脱氨子系统包括物化脱氨单元，所述物化脱氨单元由进水管、出水管、沸石布置装置、投药与回收装置和鼓风装置组成；所述沸石布置装置主体为空腔结构放置沸石，并设置布水管和布气管；所述投药与回收装置由次氯酸储药容器、回收储药容器、投药设备和回收泵组成，投药设备连接次氯酸储药容器与回收储药容器投药控制阀，汇合后连接至沸石布置装置内的布水管；回收泵连接沸石布置装置底部的回收池和回收储药容器；鼓风装置为曝气或吹风装置，其出风管道连接至布气管；
所述生物脱氮子系统包括调节单元、流量分配池Ⅰ、缺氧单元、流量分配池Ⅱ、好氧单元和沉淀出水单元组成，所述调节单元设置有进水流量或水位的监测设备，所述流量分配池Ⅰ和流量分配池Ⅱ均为污水临时蓄水池体，所述缺氧单元内设置有搅拌装置和生态填料，所述好氧单元设置曝气装置和生态填料，并设置有上清液回流管连接好氧单元和调节单元，所述沉淀出水单元设置有污泥回流管连接至缺氧单元；
所述控制调度子系统包括污水水量的监测感知设备、分析与控制中枢设备以及控制设备；所述污水水量的监测感知设备为系统中调节单元的进水流量或水位的监测设备；所述分析与控制中枢设备为基于PLC的控制平台；所述控制设备包括污水连接管、上清液回流管及污泥回流管的流量泵和流量控制阀、鼓风装置的流量控制阀、搅拌装置的控制阀、投药与回收装置的投药控制阀。
2.根据权利要求1所述的一种生物脱氮系统，其特征在于：所述物化脱氨单元设置有两个，物化脱氨单元Ⅰ和物化脱氨单元Ⅱ，所述物化脱氨单元Ⅰ设置在调节单元和缺氧单元之间，所述物化脱氨单元Ⅱ设置在缺氧单元与好氧单元之间；所述流量分配池Ⅰ设置于调节单元后，并设置有2个出水管，一个出水管连接至缺氧单元，另一个出水管连接至物化脱氨单元Ⅰ；所述流量分配池Ⅱ于缺氧单元后，并设置有2个出水管，一个出水管连接至好氧单元，另一个出水管连接至物化脱氨单元Ⅱ。
3.根据权利要求2所述的一种生物脱氮系统，其特征在于：所述物化脱氨单元Ⅰ和物化脱氨单元Ⅱ分别由2个或以上的反应装置采用并联结构连接形成。
4.权利要求2或3所述的生物脱氮系统的污水处理方法，其特征在于：原水进入调节单元，与好氧单元上清液回流管的回流液混合；调节单元出水由流量泵控制，将污水送至流量分配池Ⅰ；流量分配池Ⅰ内的2个出水管均由物化脱氨单元Ⅰ内的污水阀门控制；物化脱氨单元Ⅰ中的污水经脱氨和调蓄后，与流量分配池Ⅰ的污水汇合进入缺氧单元；污水在缺氧单元进行缺氧生物除氮后，出水由流量泵控制，将污水送至流量分配池Ⅱ；流量分配池Ⅱ的2个出水管均由物化脱氨单元Ⅱ内的污水阀门控制；进入物化脱氨单元Ⅱ的污水再次进行物化脱氨后，与流量分配池Ⅱ的污水汇合进入好氧单元进行好氧生物除氮，最终进入沉淀出水单元；好氧单元中上清液经上清液回流泵回流至调节池；沉淀出水单元的污泥经污泥回流泵回流至缺氧单元。
5.根据权利要求4所述的污水处理方法，其特征在于：物化脱氨单元采用非连续进水方式进行污水处理，依次分为进水与污水静置吸附时段、污水排空时段、次氯酸盐投加与除氨时段、次氯酸盐回收时段和鼓风与沸石再生时段5个依次操作时段；
进水与污水静置吸附时段：污水阀门开启使流量分配池待处理污水注入物化脱氨单元，注满后关闭污水阀门；
污水排空时段：开启出水管排空物化脱氨单元内的全部污水；
次氯酸盐投加与除氨时段：关闭出水管，启动投药与回收装置，次氯酸储药容器和回收储药容器按比例投加次氯酸盐混合反应液，利用次氯酸盐去除沸石中吸附的氨氮；
次氯酸盐回收时段：启动投药与回收装置的回收泵，将反应后的次氯酸盐溶液全部抽回至回收储药容器中，再次排空反应容器；
鼓风与沸石再生时段：启动物化脱氨单元鼓风装置，向沸石充分鼓风使沸石再生，并去除沸石中吸附的氨氮。
6.根据权利要求5所述的污水处理方法，其特征在于：投药与回收装置采用过量投加次氯酸盐的方式进行投药；次氯酸储药容器存储为次氯酸盐原溶液，用于保证次氯酸盐对氨氮的去除效果；回收储药容器存储反应后的回收的次氯酸盐溶液，对回收储药容器中多次使用次氯酸盐回收液进行更换；同时，进水与污水静置吸附时段、次氯酸盐投加与除氨时段和鼓鼓风与沸石再生时段的时间长度均不低于30分钟。
7.根据权利要求2或3所述的生物脱氮系统的污水进水调度分配控制方法，其特征在于：包括污水水量变化典型过程库设定步骤、实时污水进水量过程监测步骤、下时段污水来水量的预测步骤、下时段污水处理总进水量设定步骤、下时段污水进水量分配设定步骤、下时段流量控制步骤6个主要步骤。
8.根据权利要求7所述的污水进水调度分配控制方法，其特征在于：
所述污水水量变化典型过程库设定步骤是预先设定不同污水来水量典型过程的时间序列数据库，每个污水水量典型过程用于表征一类普遍发生的具有代表性典型特征的污水来水过程，并采用相同的固定的时间间隔；每个污水水量典型过程的时间序列数据库均由污水来水量瞬时值的时间序列数据库、若干个特征时段污水总量的时间序列数据库和若干个特征时段污水平均值的时间序列数据库等多个子数据库组成；同时设定每个污水水量典型过程的调节系数；
所述特征时段用于表征典型过程中污水水量具有某一规律特征的固定时间长度；设定多个具有代表性的特征时段，同时每个特征时段对应设置权重系数，用于反映该特征时段对进水预测值的重要程度和代表程度，取值为0～1，人为设定，并应使所有特征时段的权重系数加和应为1；
所述调节系数为反应典型过程发生概率和污水调控重要性的参数，取值为历史或经验数据统计出的典型过程发生的统计学概率值或由其发生的概率分某一布置信区间的概率值，并依据该污水水量典型过程的调控重要程度在试运行过程中率定和人为修正；
所述瞬时值的时间序列数据库，为时间连续的污水水量瞬时监测值组成的数值集；
所述特征时段污水总量的时间序列数据库，为每个时刻开始后特征时段长度内污水瞬时监测值加和所组成的数值集，由瞬时值的时间序列数据库通过滑动累加计算得到；
所述特征时段污水平均值的时间序列数据库，为每个时刻开始的特征时段长度内污水瞬时监测值平均值所组成的数据集，由瞬时值的时间序列数据库通过滑动平均计算得到；
所述实时污水进水量过程监测步骤为读取调节单元中污水来水量的监测设备的实时监测数据和污水实际的来水水量，记录形成实际污水过程时间序列，包括实时污水进水量的瞬时值的时间序列、实时污水进水量的特征时段污水总量的时间序列和实时污水进水量的特征时段污水平均值的时间序列；其中特征时段取值和时间序列的计算方式与污水水量变化典型过程库设定步骤中的相同；
所述下时段污水来水量的预测步骤的具体流程为，根据当前实际污水来水量监测值、特征时段污水总量值、特征时段污水平均值，计算出与各个典型过程的时间序列数据库的统计距离，选择统计距离值与调节系数乘积中最小值对应的典型过程及所在时段的序号作为当前污水来水量所属的典型过程类型及其所在位置，并顺推下时段污水来水量为该典型过程及所在时段的序号的下个时间序号对应的污水水量值；
所述的统计距离，为采用欧式距离计算式、曼哈顿距离计算式或皮尔逊相关系数计算式计算得到的统计距离值，包括实时污水过程的瞬时值的时间序列值与各典型过程库中瞬时值的时间序列库的统计距离值、实时污水过程特征时段污水总量的时间序列值与各典型过程中特征时段污水总量的时间序列数据库的统计距离值、实时污水过程的特征时段污水平均值的时间序列值与各典型过程库中特征时段污水平均值的时间序列数据库的统计距离值；
所述下时段污水处理总进水量设定步骤为根据下时段污水来水量的预测步骤，结合当前调节池水量和容纳能力，确定下时段进入流量分配池Ⅰ的总进水量；具体流程为：读取调节单元水位或水量监测设备的实时数据，获取调节单元当前水量；计算出调节单元剩余的污水容纳容积；计算出各特征时段的污水来水量预测值和各特征时段污水进水量的预测值；采用权重法设定出下时段污水处理总进水量预测值，即由各特征时段污水进水量的预测值与该特征时段的权重系数的乘积计算出得；
所述调节单元剩余的污水容纳容积，由调节单元设计最佳运行容积与调节单元当前水量之差计算得出；其中调节单元设计最佳运行容积为调节单元的设计参数，根据预先设定获取；
所述特征时段的污水来水量预测值，为下时段污水来水量的预测步骤中得到的下时段始，及之后特征时段内所有时刻的污水来水量值加和；
所述特征时段的污水进水量预测值，为基于总量平衡原则，在下时段污水来水量的预测结果的基础上，以调节单元污水水量处于设计的最佳运行水量为平衡目标，所对应的进入污水处理系统的进水流量；即为特征时段污水来水量与调节单元剩余的污水容纳容积之差，并除以该特征时段长度，以流量的单位计；
所述下时段污水进水量分配设定步骤是基于下时段污水处理总进水量步骤中计算得出的下时段污水处理总进水量预测值，将下时段污水处理总进水量预测值分配至缺氧单元、物化脱氨单元Ⅰ，即确定下时段缺氧单元进水水量值、物化脱氨单元Ⅰ的进水水量值；好氧单元的进水水量值与缺氧单元相同，物化脱氨单元Ⅰ的进水水量值与物化脱氨单元Ⅱ相同；以减少生物脱氨子系统进水量波动为目标，即在满足下时段污水处理总进水量预测值的情况下，最大限度地减少下时段与当前时段进入缺氧单元的污水水量变化差值，增加或减少下时段进入物化脱氨单元Ⅰ的污水水量；具体流程为：首先，读取当前时段污水处理总进水量值、当前时段进入缺氧单元的污水水量值、物化脱氨单元Ⅰ的设计最大处理量，计算的超量污水负荷与污水波动系数2个中间参数；然后，计算并设定下时段进入缺氧单元的污水水量值，即当超量污水负荷为负值时，下时段进入缺氧单元的污水水量值设定与当前时段相同；当超量污水负荷为正值时，下时段进入缺氧单元的污水水量值取为当前时段进入缺氧单元的污水水量值与污水波动系数的乘积；当当前时段进入缺氧单元的污水水量值高于下时段污水处理总进水量预测值时，下时段进入缺氧单元的污水水量值取为下时段污水处理总进水量预测值；最后，计算下时段进入物化脱氨单元Ⅰ的污水水量值，即下时段污水处理总进水量预测值与下时段进入缺氧单元的污水水量值的差值；
所述超量污水负荷，计算方式为上时段回流液进入调节单元的污水量、下时段污水处理总进水量预测值的加和，减去物化脱氨单元Ⅰ的设计最大处理量和当前时段污水处理总进水量值；
所述污水波动系数，计算方式为下时段污水处理总进水量预测值与当前时段污水处理总进水量的比值；
所述下时段污水流量控制步骤是控制调度子系统根据下时段进水水量分配设定结果，对系统中污水水量的调控操作和工艺参数的调控操作；
所述污水水量调控操作具体为流量分配池Ⅰ与缺氧单元的流量泵、流量分配池Ⅱ与好氧单元的流量泵、物化脱氨Ⅰ单元污水阀，物化脱氨Ⅱ单元污水阀进行控制；即缺氧单元的流量泵和好氧单元的流量泵按下时段污水进水量分配设定步骤中得出的下时段缺氧单元进水水量值分别将流量分配池Ⅰ和流量分配池Ⅱ抽至缺氧单元和好氧单元中；物化脱氨Ⅰ单元污水阀和物化脱氨Ⅱ单元污水阀打开至与下时段污水进水量分配设定步骤中得出下时段进入物化脱氨单元Ⅰ的污水水量值对应开度；
所述工艺参数的调控操作，包括物化脱氨单元Ⅰ和物化脱氨单元Ⅱ的次氯酸储药容器投药控制阀和回收储药容器投药控制阀的控制，物化脱氨单元Ⅰ和物化脱氨单元Ⅱ的鼓风装置功率或鼓风量的控制，上清液回流泵水量的控制，污泥回流泵流量的控制，缺氧单元搅拌装置功率或搅拌强度的控制，好氧单元曝气装置功率或曝氧强度的控制；具体为：计算各控制设施下时段工艺设施控制强度参数，各工艺设施依据下时段工艺设施控制强度参数值对上述控制设施进行调控；
所述下时段工艺设施控制强度参数为当前时段控制强度、下时段污水波动系数、工艺设施运行调整参数三者的乘积；其中工艺设施运行调整参数用于反映相关设施所在工艺段应对污水波动的调节能力，具体根据经验、设计规模和试行调试率定得到，在试运行中建立工艺设施运行调整参数与进水流量的数学关系，或设定为固定值，取值范围为0.5～1.0。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310567025.9A CN116605990B (zh) | 2023-05-19 | 2023-05-19 | 一种生物脱氮系统及其污水进水调度分配控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310567025.9A CN116605990B (zh) | 2023-05-19 | 2023-05-19 | 一种生物脱氮系统及其污水进水调度分配控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116605990A true CN116605990A (zh) | 2023-08-18 |
| CN116605990B CN116605990B (zh) | 2023-11-24 |
Family
ID=87682984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310567025.9A Active CN116605990B (zh) | 2023-05-19 | 2023-05-19 | 一种生物脱氮系统及其污水进水调度分配控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116605990B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117003356A (zh) * | 2023-09-28 | 2023-11-07 | 广东科创智水科技有限公司 | 一种应用于脱氮除磷水处理工艺的智能加药系统 |
| CN117342689A (zh) * | 2023-12-06 | 2024-01-05 | 安徽新宇环保科技股份有限公司 | 一种污水厂智能脱氮方法及系统 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR970026948A (ko) * | 1995-11-29 | 1997-06-24 | 최훈 | 연속재생 가능한 제오라이트와 미생물의 순환을 통한 질소와 인의 동시제거를 위한 폐수의 생물학적 처리방법 |
| KR19990074576A (ko) * | 1998-03-12 | 1999-10-05 | 박호군 | 분말형 제올라이트의 생물학적 처리조 내에서의 연속 순환/재생에 의한 폐수의 생물학적 처리 방법 |
| JP2007111597A (ja) * | 2005-10-19 | 2007-05-10 | Hitachi Zosen Corp | 水質浄化装置および水質浄化方法 |
| JP2008307494A (ja) * | 2007-06-18 | 2008-12-25 | Metawater Co Ltd | 下水処理方法及び下水処理装置 |
| CN113415950A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-09-21 | 四川大学 | 一种高氨氮小流量农村污水处理方法及装置 |
-
2023
- 2023-05-19 CN CN202310567025.9A patent/CN116605990B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR970026948A (ko) * | 1995-11-29 | 1997-06-24 | 최훈 | 연속재생 가능한 제오라이트와 미생물의 순환을 통한 질소와 인의 동시제거를 위한 폐수의 생물학적 처리방법 |
| KR19990074576A (ko) * | 1998-03-12 | 1999-10-05 | 박호군 | 분말형 제올라이트의 생물학적 처리조 내에서의 연속 순환/재생에 의한 폐수의 생물학적 처리 방법 |
| JP2007111597A (ja) * | 2005-10-19 | 2007-05-10 | Hitachi Zosen Corp | 水質浄化装置および水質浄化方法 |
| JP2008307494A (ja) * | 2007-06-18 | 2008-12-25 | Metawater Co Ltd | 下水処理方法及び下水処理装置 |
| CN113415950A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-09-21 | 四川大学 | 一种高氨氮小流量农村污水处理方法及装置 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117003356A (zh) * | 2023-09-28 | 2023-11-07 | 广东科创智水科技有限公司 | 一种应用于脱氮除磷水处理工艺的智能加药系统 |
| CN117003356B (zh) * | 2023-09-28 | 2023-12-15 | 广东科创智水科技有限公司 | 一种应用于脱氮除磷水处理工艺的智能加药系统 |
| CN117342689A (zh) * | 2023-12-06 | 2024-01-05 | 安徽新宇环保科技股份有限公司 | 一种污水厂智能脱氮方法及系统 |
| CN117342689B (zh) * | 2023-12-06 | 2024-02-02 | 安徽新宇环保科技股份有限公司 | 一种污水厂智能脱氮方法及系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116605990B (zh) | 2023-11-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN116605990B (zh) | 一种生物脱氮系统及其污水进水调度分配控制方法 | |
| CN101369135B (zh) | 污水处理智能管理系统 | |
| CN113011662B (zh) | 一种区域企厂网河一体化联合优化调度的系统及方法 | |
| Vanrolleghem et al. | Integration of wastewater treatment plant design and operation—a systematic approach using cost functions | |
| Olsson et al. | Operation and control of wastewater treatment—a Scandinavian perspective over 20 years | |
| CN113072183A (zh) | 一种通过传统活性污泥实现主流厌氧氨氧化原位富集的方法与装置 | |
| CN113159387B (zh) | 一种工业园区污水近零排放的水资源优化配置系统及方法 | |
| CN111072140B (zh) | 一种基于缺氧池反硝化过程的碳源投加量在线计算方法 | |
| CN105906032A (zh) | 污水处理厂拟人化经验管理控制系统及方法 | |
| CN110156177B (zh) | 间歇式垂直流人工湿地脱氮模拟实验装置及实验方法 | |
| CN115010255A (zh) | 一种基于aoa工艺增强污泥颗粒化处理系统及调试方法 | |
| CN110540293A (zh) | 适用于水量大幅波动的污水处理装置及其处理方法 | |
| CN111484124A (zh) | 一种污水处理智能控制与生化工艺集约方法及系统 | |
| CN117023841A (zh) | 智慧水厂的水处理系统及方法 | |
| CN114956332B (zh) | 一种智能化垂直流aooa污水处理装置和方法 | |
| CN106968291B (zh) | 防止二次供水水箱中水质二次污染的方法 | |
| CN115602258A (zh) | 污水处理厂中好氧池内曝气设定值计算方法 | |
| CN113089790B (zh) | 一种提升污染治理设施运行效能的排水系统及调度方法 | |
| CN212770334U (zh) | 一种一体化污水处理装置 | |
| CN114538538A (zh) | 一种用于污水厂的总氮控制系统及方法 | |
| CN106477721B (zh) | 一种硝化反硝化脱氮生物反应器及其工艺调控方法 | |
| CN220926516U (zh) | 一体自动控制供气的分散式mabr处理装备 | |
| CN220976739U (zh) | 一种节能高效农村生活污水处理系统 | |
| CN114804518B (zh) | 一种一站式农村分散污水处理设备及其处理方法 | |
| Canale et al. | Optimal cost control strategies for attached algae |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |