动态下污水处理厂剩余污泥泵优化运行控制装置及方法

　　申请日2014.09.11

　　公开(公告)日2015.07.08

　　IPC分类号C02F9/14; F04D15/00

　　摘要

　　本发明提供一种动态下污水处理厂剩余污泥泵优化运行控制装置及方法，通过曝气池进水管安装进水流量计，用于测量待处理水量;曝气池底部经过内回流污泥泵连接至缺氧池底部;曝气池上部与二沉池上部联通;二沉池下部通过外回流污泥泵、回流污泥流量计与厌氧池进水管线联通;二沉池底部的污泥排放管上依次安装剩余污泥泵和剩余污泥流量计，用于测量和调节剩余污泥排放量，保证剩余污泥泵在节能的前提下保证排泥的稳定，并得到准确的好氧泥龄计算值，本发明根据峰平谷电费和泥龄排放剩余污泥，使剩余污泥泵在成本节约的前提下保证排泥的稳定，从而实现高效稳定的污水脱氮除磷处理效果。

　　权利要求书

　　1.动态下污水处理厂剩余污泥泵优化运行控制装置，其特征在于：该装置设有：依次连接的厌氧池(1)、缺氧池(2)、曝气池(3)、二沉池(4);曝气池(3)进水管安装进水流量计F1(50)，用于测量待处理水量;曝气池(3)底部经过内回流污泥泵(82)连接至缺氧池(2)底部;曝气池(3)上部与二沉池(4)上部联通;二沉池(4)下部通过外回流污泥泵(80)、回流污泥流量计F2(51)与厌氧池(1)进水管线联通;二沉池(4)底部的污泥排放管上依次安装剩余污泥泵(81)和剩余污泥流量计(52)，用于测量和调节剩余污泥排放量，剩余污泥泵(81)和变频器(7)连接;二沉池出水口设置二沉池出水口流量计F3(53)，控制器(6)分别与进水流量计F1(50)、回流污泥流量计F2(51)、剩余污泥流量计F3(52)、二沉池出水口流量计F3(53)、变频器(7)连接。

　　2.根据权利要求1所述的运行控制装置，其特征在于，外回流污泥泵(80)、剩余污泥泵(81)、内回流污泥泵(82)均为变频泵。

　　3.根据权利要求1所述的运行控制装置，其特征在于，进水流量计F1(50)、回流污泥流量计F2(51)、剩余污泥流量计F3(52)、二沉池出水口流量计F3(53)均为电磁流量计。

　　4.一种利用如权利要求1-3之一所述的动态条件下污水处理厂剩余污泥泵优化运行控制装置进行控制的方法，其特征在于：

　　[1].启动控制器(6)，在控制器(6)中输入电费峰平谷函数F(P，t)：

　　F(P，t)=Pi，Ti≤t

　　其中：Pi——i时段的电价，元/kWH;

　　T——i时段;

　　[2].每天手工检测曝气池污泥浓度SS，出水中的污泥浓度Css，利用进水流量计F1(50)检测进水日流量Qi，利用出水流量计F3(53)检测回流污泥日流量Qe，获得曝气池体积V，并输入控制器(6);

　　[3].由下式计算剩余污泥排放量Mex，g/d：

　　Mex=(V*SS/10-Qe×Css);

　　[4].选择节电模式时，利用进水流量计F1(50)实时检测进水流量Q(t)，利用回流污泥流量计F2(51)实时检测回流污泥流量Qr(t);

　　[5].利用下列的式(2)计算回流污泥浓度：

　　RSS(t)=m*[Q(t)+Qr(t)]*SS/Qr(t) ——式(2)

　　其中：RSS(t)——t时刻回流污泥的计算浓度，mg/L;

　　m——修正系数，m取值范围0.8～1.2;

　　[6].不同时段的污泥排放量F(q，t)，求解方程组，得到当天的排泥方式;

　　——式(3)

　　其中：MIN——最小值;

　　[7].控制器(6)根据得到的排泥方式，通过变频器(7)定时启动或停止剩余污泥泵(81);

　　[8].重复4～7步骤;

　　[9].选择稳定模式时，利用进水流量计F1(50)检测进水日流量Qi，利用回流污泥流量计F2(51)检测回流污泥日流量Qr，利用出水流量计F3(53)检测回流污泥日流量Qe;

　　[10].利用下列的式(4)计算排泥浓度：

　　——式(4)

　　其中：Crss-r——修正的回流污泥浓度(mg/L);

　　Qi——进水日平均流量(m3/d);

　　Qr——回流污泥日平均流量(m3/d);

　　Qe——出水日平均流量(m3/d);

　　Css——出水中的日平均污泥浓度(mg/L);

　　Qw——剩余污泥日平均排放量(m3/d);

　　d——修正系数，取0.7～1.0;

　　[11].控制器(6)根据得到的排泥量，利用变频器(7)控制剩余污泥泵的频率，使剩余污泥流量计达到计算的排泥量大小;

　　[12].重复9～11步骤。

　　说明书

　　动态下污水处理厂剩余污泥泵优化运行控制装置及方法

　　技术领域

　　本发明涉及一种剩余污泥泵优化运行控制装置及方法，尤其涉及一种动态条件下污水处理厂剩余污泥泵优化运行控制装置及方法。

　　背景技术

　　氮和磷是引起自然水体富营养化的重要因素之一，随着工业生产的高速发展和人民经济生活水平的提高，高浓度工业废水和生活污水排放量日益激增，显著增加了水体营养物的负荷，导致湖泊、河流、水库等自然水体频繁爆发蓝藻，出现富营养化现象，进而引起水体发黑，严重破坏自然湿地生态系统，丧失了自净功能。针对污水中总氮和总磷的去除，学者们已进行了若干有意义的研究，开发出多条污水脱氮除磷的技术和组合工艺，特别是强化生物脱氮除磷技术，由于其处理成本低，而成为研究的热点。

　　剩余污泥泵的运行控制是强化生物脱氮除磷污水处理工艺运行控制的重要环节，剩余污泥排放量需要稳定控制在合理范围，过高和过低的排放量都不利于强化生物脱氮除磷。为了获得较高的剩余污泥排放浓度，污水厂通常从二沉池排放剩余污泥，即剩余污泥的排放浓度与回流污泥浓度相同，因此，污水处理厂通常采用对回流污泥的每日单次手工采样来计算确定剩余污泥的排放量，从而确定剩余污泥泵的运行时间。由于进水负荷日变化较大，使回流污泥浓度变化较大，造成单次取样不具有代表性，而在线污泥浓度计的稳定性和准确性目前难以达到控制要求，因此，剩余污泥排放量难以准确计算，利用单次采样计算得到的好氧泥龄值日变化较大，影响生物脱氮除磷工艺的稳定运行。另一方面，峰平谷电费差距较大，而剩余污泥泵存在间隙运行的可能，污水处理厂通常采用的连续运行模式造成剩余污泥泵运行电费较高。因此，需要对现有剩余污泥泵的运行控制模式进行改进，使剩余污泥泵在成本节约的前提下保证排泥的稳定，实现高效的污水脱氮除磷处理。

　　发明内容

　　本发明的目的在于提供一种动态条件下污水处理厂剩余污泥泵优化运行控制装置及方法，这种控制装置能够保证剩余污泥泵在节能的前提下保证排泥的稳定，并得到准确的好氧泥龄计算值，使污水脱氮除磷工艺稳定高效地运行。

　　本发明属于一种动态条件下污水处理厂剩余污泥泵优化运行控制装置及方法，具体的是根据峰平谷电费和泥龄排放剩余污泥，使剩余污泥泵在成本节约的前提下保证排泥的稳定，实现高效稳定的污水脱氮除磷处理效果的辅助装置及方法。

　　本发明的目的是由下述技术方案实现的：动态条件下污水处理厂剩余污泥泵优化运行控制装置，该装置设有：依次连接的厌氧池、缺氧池、曝气池、二沉池;曝气池进水管安装进水流量计F1，用于测量待处理水量;曝气池底部经过内回流污泥泵连接至缺氧池底部;曝气池上部与二沉池上部联通;二沉池下部通过外回流污泥泵、回流污泥流量计F2与厌氧池进水管线联通;二沉池底部的污泥排放管上依次安装剩余污泥泵和剩余污泥流量计，用于测量和调节剩余污泥排放量，剩余污泥泵和变频器连接;二沉池出水口设置二沉池出水口流量计F3，控制器分别与进水流量计F1、回流污泥流量计F2、剩余污泥流量计F3、二沉池出水口流量计F3、变频器连接。

　　进一步地，为了解决上述技术问题，本发明提供的外回流污泥泵、剩余污泥泵、内回流污泥泵均为变频泵。

　　进一步地，为了解决上述技术问题，本发明提供的进水流量计F1、回流污泥流量计F2、剩余污泥流量计F3、二沉池出水口流量计F3均为电磁流量计。

　　进一步地，为了解决上述技术问题，本发明提供的一种动态条件下污水处理厂剩余污泥泵优化运行控制装置进行的控制方法为：

　　[1].启动控制器，在控制器中输入电费峰平谷函数F(P，t)：

　　F(P，t)=Pi，Ti≤t

　　其中：Pi——i时段的电价，元/kWH;

　　T——i时段;

　　[2].每天手工检测曝气池污泥浓度SS，出水中的污泥浓度Css，利用进水流量计F1(50)检测进水日流量Qi，利用出水流量计F3(53)检测回流污泥日流量Qe，根据设计资料确定曝气池体积V，并输入控制器(6);

　　[3].计算剩余污泥排放量Mex，g/d：

　　Mex=(V*SS/13-Qe×Css);

　　[4].选择节电模式时，利用进水流量计F1实时检测进水流量Qt，利用回流污泥流量计F2实时检测回流污泥流量Qrt;

　　[5].利用下列的式2计算回流污泥浓度：

　　RSS(t)=m*[Qt+Qr(t)]*SS/Qrt ——式2

　　其中：RSS(t)——t时刻回流污泥的计算浓度，mg/L;

　　m——修正系数，m取值范围0.8～1.2;

　　[6].不同时段的污泥排放量Fq，t，求解方程组，得到当天的排泥方式。

　　 $\{\begin{matrix} ΣF (q, t) * RSS (t) \geq Mes \\ ΣF (P, t) * F (q, t) = MIN \end{matrix}$ ——式3

　　其中：MIN——最小值;

　　[7].控制器根据得到的排泥方式，通过变频器定时启动或停止剩余污泥泵;

　　[8].重复4～7步骤;

　　[9].选择稳定模式时，利用进水流量计F1检测进水日流量Qi，利用回流污泥流量计F2实时检测回流污泥日流量Qr;

　　[10].利用下列的式4计算排泥浓度：

　　 $\{\begin{matrix} C_{rss - r} = [(Qi + Q_{r}) \times SS - d \times Q_{e} \times C_{ss}] / (Q_{r} + Q_{w}) \\ C_{rss - r} \times Q_{w} = M \end{matrix}\}$ ——式(4)

　　其中：Crss-r——修正的回流污泥浓度(mg/L);

　　Qi——进水日平均流量(m3/d);

　　Qr——回流污泥日平均流量(m3/d);

　　Qe——出水日平均流量m3/d;

　　Css——出水中的日平均污泥浓度mg/L;

　　Qw——剩余污泥日平均排放量m3/d;

　　d——修正系数，取0.7～1.0;

　　[11].控制器根据得到的排泥量，利用变频器控制剩余污泥泵的频率，使剩余污泥流量计达到计算的排泥量大小;

　　[12].重复9～11步骤。

　　本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到，与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

　　本发明中的污水处理厂剩余污泥泵的运行控制装置的主要原理是利用较低的电费和较高的排泥浓度的来实现成本节约，并利用曝气池污泥浓度的稳定特性，以及可靠性较高的流量计计算得到剩余污泥浓度的实时变化和日变化，不需要在线污泥浓度计，减少对可靠性较低的剩余污泥浓度计的依赖。采用该装置进行剩余污泥泵的优化运行控制，泥龄控制的精确性比原有系统提高20%，稳定性比原有系统提高30%，剩余泵运行成本降低15%。本发明具有稳定可靠，精确调节，操作简单的特点，并具有很好的调节效果。

　　本发明可广泛应用于城镇生活污水或工业废水的强化生物脱氮除磷处理。