技术领域
[0001] 本
发明涉及污
水处理领域，特别是涉及一种污水生化处理系统及控制方法。
背景技术
[0002] 目前国内外
污水处理过程池中生化反应池的曝气量的分配和供应、溶解
氧和
碳源分配投加量及生化池内
微生物状态的控制始终是个难题。污水处理工艺中溶解氧的分布情况，直接影响污水处理的效果及
污泥活性性状甚至出水水质。大多数污水处理厂对曝气量的分配和供应仍靠远地手控，容易产生差错；有些污水处理厂采用自动化控制系统，以生化池溶解氧
信号为
控制信号，自动
阀门为执行元件，定值调节
曝气池内溶解氧的浓度。这两种方法控制
精度低、溶解氧
波动大、能耗和生化池微生物生存
环境控制效果都不理想。
[0003] 污水生化处理系统中存在着复杂的
氧化还原反应体系，反映出体系氧化还原能
力的相对程度，同时反应了系统中化合物质的组成、pH(即酸
碱度)和
温度等对系统氧化还原能力的影响。溶解氧在线分析装置在厌氧和缺氧环境中难以发挥功能性作用，而氧化还原电位可以为过程控制和生化状态评估提供可靠的信息，反映水族系统中的生态环境。氧化还原电位是污水处理厂自动控制技术和厌氧、缺氧精确控制研究的重要方向，对于节约
能源、控制微生物的代谢途径及改善处理效果具有重要意义。污水处理过程中水质、水量的波动幅度较大，污水处理系统易受到冲击，其中曝气量和碳源投加量也应根据测量点的水质检测仪反馈数值适时准确的做出调整，以适应水质的变化，使生化池环境保持相对的动态稳定的同时降低能耗及运行
费用。另外针对目前国内污水处理厂的污染物控制指标
氨氮、总氮、总磷的提高的现状，传统的生化处理工艺运行控制方法无法确保总氮和总磷稳定达标，从而要求对生化处理工艺中生化池厌氧和缺氧段的氧化还原电位进行精确控制，掌握微生物状态变化情况，及时调整硝化液回流比，确保出水水质参数达标。以上方面均对污水处理工艺生化反应池的运行状态控制提出了更高的要求，需要对过程指标进行精确控制。
发明内容
[0004] (一)要解决的技术问题
[0005] 本发明
实施例的目的是提供一种污水生化处理系统及控制方法，以解决
现有技术中污水处理系统存在的控制不精确的技术问题。
[0006] (二)技术方案
[0007] 为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种污水生化处理系统，包括：生化反应池、第一控制子系统、第二控制子系统和第三控制子系统；其中，
[0008] 所述第一控制子系统包括氧化还原电位在线分析装置、硝化液回流控制装置和
控制器，所述氧化还原电位在线分析装置设于所述生化反应池的缺氧段，所述硝化液回流控制装置设于所述生化反应池的好氧段且与所述生化反应池的缺氧段连通，所述氧化还原电位在线分析装置和所述硝化液回流控制装置分别与所述控制器连接；
[0009] 所述第二控制子系统包括进水流量计、
化学需氧量在线分析装置、溶解氧在线分析装置、曝气装置和控制器，所述进水流量计和所述化学需氧量在线分析装置均设于所述生化反应池的进水口处，所述溶解氧在线分析装置设于所述生化反应池的出水口，所述进水流量计、所述化学需氧量在线分析装置、所述溶解氧在线分析装置和所述曝气装置分别与所述控制器连接；
[0010] 所述第三控制子系统包括总氮在线分析装置、碳源投加装置、进水流量计和控制器，所述总氮在线分析装置设于所述生化反应池的进水口处，所述总氮在线分析装置和所述碳源投加装置分别与所述控制器连接。
[0011] 其中，所述硝化液回流控制装置包括硝化液回流
泵。
[0012] 其中，所述生化反应池的缺氧段与所述生化反应池的好氧段通过
回流管道连接，所述硝化液回流泵位于所述生化反应池的好氧段且设于所述回流管道的入口处。
[0013] 其中，所述污水生化处理系统还包括第三
变频器，所述第三变频器连接于所述控制器与所述硝化液回流泵之间。
[0014] 其中，所述污水生化处理系统还包括第一变频器，所述碳源投加装置包括碳源投加泵，所述第一变频器连接于所述控制器与所述碳源投加泵之间。
[0015] 其中，所述污水生化处理系统还包括第二变频器，所述曝气装置包括
风机，所述第二变频器连接于所述控制器与所述风机之间。
[0016] 其中，所述进水流量计、所述总氮在线分析装置和所述化学需氧量在线分析装置按照污水入流方向依次连接于所述生化反应池的进水口处。
[0017] 其中，所述控制器为可编程逻辑控制器。
[0018] 本发明还公开一种利用如本发明的污水生化处理系统的控制方法，包括：
[0019] 所述控制器接收所述氧化还原电位在线分析装置监测到的缺氧段的氧化还原电位，并控制所述硝化液回流控制装置调节硝化液回流流量；
[0020] 所述控制器接收所述进水流量计监测到的进水流量、所述化学需氧量在线分析装置监测到的化学需氧量以及所述溶解氧在线分析装置监测到的溶解氧值，并控制所述曝气装置调节风量；
[0021] 所述控制器接收所述进水流量计监测到的进水流量和所述总氮在线分析装置监测到的总氮量，并控制所述碳源投加装置调节碳源投入量。
[0022] 其中，包括：
[0023] 当监测到的缺氧段氧化还原电位低于电位预设值时，所述控制器控制所述硝化液回流控制装置增大硝化液回流流量，当监测到的缺氧段氧化还原电位高于或等于电位预设值时，所述控制器控制所述硝化液回流控制装置减小硝化液回流流量；
[0024] 通过监测到的进水流量和化学需氧量计算所需风量，若所述所需风量大于实际风量，则所述控制器曝气装置增大风量，若监测到的溶解氧值大于或等于溶解氧预设值，则所述控制器曝气装置减小风量；
[0025] 通过监测到的总氮量和进水流量计算所需要的碳源投加量，所述控制器根据所述所需要的碳源投加量控制所述碳源投加装置的碳源投加量。
[0026] (三)有益效果
[0027] 本发明实施例提供的一种污水生化处理系统及控制方法，采用三个控制系统，第一控制子系统加强了生化反应池微生物状态调控的及时性，第二控制子系统加强了曝气装置风量的精准性，第三控制子系统加强了碳源投加量的精准性。
[0028] 其中，第一控制子系统采用氧化还原电位监测生化反应池内微生物状况，通过硝化液回流量的调整及时调整微生物环境，提高生化反应池运行的
稳定性；
[0029] 第二控制子系统采用进水流量和化学需氧量两种指标参数进行曝气量下限控制，有针对性地实现了污水处理过程中水质、水量波动过程中的生化反应池中总污染物量与曝气量的动态平衡，通过生化反应池出水溶解氧值的反馈控制有效保证了污水反应池中溶解氧与曝气量之间的精确调整，为微生物提供了良好稳定的生存环境；
[0030] 第二控制子系统采用进水流量和总氮量两种指标参数进行控制，有效保证了污水处理过程中水质、水量波动过程中生化反应池缺氧段和/或厌氧段内碳源动态平衡，实现碳源投加精确控制，保证总氮的去除效果。
附图说明
[0031] 图1为本发明一种污水生化处理系统的结构示意图。
[0032] 附图标记：
[0033] 1：进水流量计；2：总氮在线分析装置；3：化学需氧量在线分析装置；4：氧化还原电位在线分析装置；5：溶解氧在线分析装置；6：硝化液回流控制装置；7：生化反应池；71：生化反应池的缺氧段；72：生化反应池的好氧段；8：控制器；9：第一变频器；10：第二变频器；11：第三变频器；12：碳源投加泵；13：风机。
具体实施方式
[0034] 下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0035] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0036] 如图1所示，本发明实施例公开了一种污水生化处理系统，包括：生化反应池7、第一控制子系统、第二控制子系统和第三控制子系统；其中，
[0037] 第一控制子系统包括氧化还原电位在线分析装置4、硝化液回流控制装置6和控制器8，氧化还原电位在线分析装置4设于生化反应池的缺氧段71和/或厌氧段，硝化液回流控制装置6设于生化反应池的好氧段72且与生化反应池的缺氧段71连通，氧化还原电位在线分析装置4和硝化液回流控制装置6分别与控制器8连接；
[0038] 第二控制子系统包括进水流量计1、化学需氧量在线分析装置3、溶解氧在线分析装置5、曝气装置和控制器8，进水流量计1和化学需氧量在线分析装置3均设于生化反应池7的进水口处，溶解氧在线分析装置5设于生化反应池7的出水口，进水流量计1、化学需氧量在线分析装置3、溶解氧在线分析装置5和曝气装置分别与控制器8连接；
[0039] 第三控制子系统包括总氮在线分析装置2、碳源投加装置、进水流量计1和控制器8，总氮在线分析装置2设于生化反应池7的进水口处，总氮在线分析装置2和碳源投加装置分别与控制器8连接。
[0040] 具体地，生化反应池7一般包括好氧段、缺氧段和厌氧段中的一种或多种。而氧化还原电位在线分析装置4一般设置于缺氧段和/或厌氧段，本实施例设置在缺氧段。上述第一控制子系统、第二控制子系统和第三控制子系统中的控制器8可采用同一控制器8。
[0041] 在第一控制子系统中，控制器8可根据氧化还原电位在线分析装置4监测到的氧化还原电位通过运算得出所需要的硝化液回流量，并
输出信号通过控制硝化液回流控制装置6以调整硝化液回流量，保证生化反应池7缺氧段氧化还原电位在合适的范围内，确定最佳回流比，保证缺氧段微生物状况良好，提高系统稳定性。
[0042] 在第二控制子系统中，控制器8通过进水流量和化学需氧量计算并控制曝气装置风机13的风量，调整生化反应池7内的溶解氧量，同时将生化反应出水溶解氧在线分析装置5的反馈数值与设定值比较，进一步校核调节风机13风量，最终达到设定的控制精度要求，从而降低风机13电耗，保证出水溶解氧的稳定和生化反应池7内好氧段内有机碳的处理效果。
[0043] 在第三控制子系统中，控制器8通过进水流量和总氮量计算得出需要的碳源投放量，并控制碳源投加装置实现缺氧段碳源投加量的精确控制，保证生化反应总氮的稳定去除效果。
[0044] 本发明实施例提供的一种污水生化处理系统及控制方法，采用三个控制系统，第一控制子系统加强了生化反应池7微生物状态调控的及时性，第二控制子系统提高了曝气装置风量的精准性，第三控制子系统提高了碳源投加量的精准性。
[0045] 其中，第一控制子系统采用氧化还原电位监测生化反应池7内微生物状况，通过硝化液回流量的调整及时调整微生物环境，提高生化反应池7运行的稳定性；
[0046] 第二控制子系统采用进水流量和化学需氧量两种指标参数进行曝气量下限控制，有针对性地实现了污水处理过程中水质、水量波动过程中的生化反应池7中总污染物量与曝气量的动态平衡，通过生化反应池7出水溶解氧值的反馈控制有效保证了污水反应池中溶解氧与曝气量之间的精确调整，为微生物提供了良好稳定的生存环境；
[0047] 第二控制子系统采用进水流量和总氮量两种指标参数进行控制，有效保证了污水处理过程中水质、水量波动过程中生化反应池7缺氧段和/或厌氧段内碳源动态平衡，实现碳源投加精确控制，保证总氮的去除效果。
[0048] 其中，硝化液回流控制装置6包括硝化液回流泵。本实施例中控制器8控制硝化液回流泵的开度以控制硝化液的回流流量。
[0049] 其中，生化反应池的缺氧段71与生化反应池的好氧段72通过回流管道连接，硝化液回流泵位于生化反应池的好氧段72且设于回流管道的入口处。具体地，本实施例中的的硝化液通过回流管道从缺氧段回流到好氧段，并通过硝化液回流泵进行控制其回流流量。
[0050] 其中，本实施例的污水生化处理系统还包括第三变频器11，第三变频器11连接于控制器8与硝化液回流泵之间。本实施例中通过控制器8控制第三变频器11，以实现硝化液回流泵的变频功能，调节回流流量的多少。
[0051] 其中，本实施例的污水生化处理系统还包括第一变频器9，碳源投加装置包括碳源投加泵12，第一变频器9连接于控制器8与碳源投加泵12之间。本实施例中通过控制器8控制第一变频器9，以实现碳源投加泵12的变频功能，调节碳源投加量的多少。
[0052] 其中，本实施例的污水生化处理系统还包括第二变频器10，曝气装置包括风机13，第二变频器10连接于控制器8与风机13之间。本实施例中通过控制器8控制第二变频器10，以实现风机13的变频功能，调节曝气风量的多少。
[0053] 其中，进水流量计1、总氮在线分析装置2和化学需氧量在线分析装置3按照污水入流方向依次连接于生化反应池7的进水口处。本实施例中根据污水的流入方向依次测出进水流量、总氮量和化学需氧量。
[0054] 其中，控制器8为可编程逻辑控制器，本实施例中通过可编程逻辑控制器(简称：PLC)，实现上述的逻辑判断功能，具体的
算法和判断条件可根据实际污水处理需要和现有的经验公式而确定。
[0055] 本发明实施例还公开了一种利用上述的污水生化处理系统的控制方法，包括：
[0056] 控制器8接收氧化还原电位在线分析装置4监测到的缺氧段的氧化还原电位，并控制硝化液回流控制装置6调节硝化液回流流量；
[0057] 控制器8接收进水流量计1监测到的进水流量、化学需氧量在线分析装置3监测到的化学需氧量以及溶解氧在线分析装置5监测到的溶解氧值，并控制曝气装置调节风量；
[0058] 控制器8接收进水流量计1监测到的进水流量和总氮在线分析装置2监测到的总氮量，并控制碳源投加装置调节碳源投入量。
[0059] 具体地，当监测到的缺氧段氧化还原电位低于电位预设值时，控制器8控制硝化液回流控制装置6增大硝化液回流流量，当监测到的缺氧段氧化还原电位高于或等于电位预设值时，控制器8控制硝化液回流控制装置6减小硝化液回流流量。
[0060] 通过监测到的进水流量和化学需氧量计算所需风量，若所需风量大于实际风量，则控制器8曝气装置增大风量，若监测到的溶解氧值大于或等于溶解氧预设值，则控制器8曝气装置减小风量。
[0061] 其中，本实施例中通过进水流量和进水化学需氧量控制风机13的最小风量，利用出水溶解氧值控制风机13的最大风量。风机13风量下限值通过进水流量和化学需氧量进行控制，两者与风机13风量存在对应关系，增大风机13风量直到曝气装置实际风量大于或等于计算得出的所需风量。风机13风量上限值通过溶解氧值进行控制，一般需要控制出水的溶解氧值在1.5～3.0mg/L，若出水的溶解氧值高于3.0mg/L，则需要适当降低风机13风量，达到节能的目的且保证后续反应的顺利进行。为了避免风机13风量的上限和下限的冲突，可根据实际需要适当调整判断标准的数值大小。
[0062] 通过监测到的总氮量和进水流量计1算所需要的碳源投加量，控制器8根据所需要的碳源投加量控制碳源投加装置的碳源投加量。
[0063] 本实施例中的碳源投加量主要利用总氮量、进水流量和出水水质要求通过经验公式计算碳源投加量，它们之间也存在映射关系。通过经验公式计算的出需要的碳源投加量，并通过碳源投加泵12进行控制实际的碳源投加量，及时精确地控制实际碳源投加量，保证生化反应缺氧段的顺利正常进行。
[0064] 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。
