一种分置曝气自循环污泥膨胀床的运行控制系统及方法

本发明涉及一种污水处理的运行控制系统及方法，更具体的说，尤其涉及一种分置曝气自循环污泥膨胀床的运行控制系统及方法。

背景技术：

1、就颗粒污泥法工艺而言，比传统的活性污泥法具有更高的有机负荷，其自身的生物量非常丰富，比传统活性污泥法更加的节省空间，且处理效率更高。但目前来说，活性污泥法仍在污水处理处于主导地位，其主要的原因为颗粒污泥法其自身的局限性滞后了其自身的推广与发展。

2、颗粒污泥的运行条件相对严苛，如不注意可能会导致解体或崩溃。特别是一种分置曝气自循环污泥膨胀床反应器，采用曝气柱独立曝气产生压差带动反应器自循环的装置，其更加需要注意维持相对稳定的上升流水借此提供上升的剪切力。此类装置随着曝气及回流阀开度等环节的改变，反应柱内污泥床高度及其运行情况会发生很大的改变，因此需要专业的人员进行随时的监控与维护，以保证其正常的运行。

3、为维持分置曝气自循环污泥膨胀床的稳定运行，实现分置曝气自循环污泥膨胀床的自主调节，减少人工以及事故成本，自动化控制技术将成为不可缺少一部分。此外人工进行调节，通常会产生调节过度或者调节方向不对的问题。运用前端的在线监测设备与逻辑控制方法以及后端的电动调节设备，实现对分置曝气自循环污泥膨胀床反应器的智能维稳调节。采用机器调节，更加严谨有逻辑性，并且可以不断进行修正以减少调节偏差，这些是人工调节所不具备的。

技术实现思路

1、本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种分置曝气自循环污泥膨胀床的运行控制系统及方法。

2、本发明的分置曝气自循环污泥膨胀床的运行控制系统，由反应器和运行控制系统构成，反应器由反应柱、曝气柱、鼓风机、上循环管和下循环管构成，曝气柱的上端经上循环管与反应柱的下端相连通，反应柱的上端经下循环管与曝气柱的下端相连通，上循环管的中下部连接有进水管，反应柱的上部连接有出水管；反应柱中接种有对污水进行处理的颗粒污泥，曝气柱的底部设置有曝气盘，鼓风机经曝气管路与曝气盘相连接；在曝气盘的曝气作用下，曝气柱底部污水密度减小且液面上升，使曝气柱顶部污水经上循环管流入反应柱底部，使反应柱顶部污水一部分经下循环管流入曝气柱底部、一部分经出水管溢流排出，实现污水处理过程中的自循环流动；其特征在于：运行控制系统由plc控制器、在线cod、在线氨氮、在线一号do、在线一号ss、在线二号ss、在线ph、在线二号do、液体回流阀以及气体电磁阀构成；在线cod、在线氨氮、在线一号do和在线一号ss的检测端均置于反应柱内的顶部，信号输出端均与plc控制器的输入端相连接；

3、在线ph、在线二号do的检测端均置于曝气柱内的顶部，信号输出端均与plc控制器的输入端相连接；在线二号ss的检测端设置于下循环管的上端，信号输出端与plc控制器的输入端相连接；气体电磁阀设置于鼓风机与曝气盘之间的曝气管路上，液体回流阀设置于进水管与反应柱之间的上循环管上，气体电磁阀和液体回流阀的控制端均与plc控制器的输出端相连接；

4、plc控制器经在线cod、在线氨氮、在线一号do和在线一号ss分别检测反应柱顶部污水的cod、氨氮、溶解氧和污泥浓度，经在线ph、在线二号do分别检测曝气柱顶部污水的ph和溶解氧浓度，经在线二号ss检测反应柱出水的污泥浓度，根据所检测的数值，经气体电磁阀和液体回流阀分别控制调节曝气量和污水回流量，以控制反应器对污水处理的自动正常进行。

5、本发明的分置曝气自循环污泥膨胀床的运行控制系统，包括气体流量计和液体流量计，液体流量计设置于进水管与曝气柱之间的上循环管上，气体流量计设置于鼓风机与曝气盘之间的曝气管路上，气体流量计和液体流量计的信号输出端均与plc控制器的输入端相连接。

6、本发明的分置曝气自循环污泥膨胀床的运行控制系统，所述液体回流阀为电动液体蝶阀，气体电磁阀为电动气体球阀。

7、本发明的分置曝气自循环污泥膨胀床的运行控制系统，所述plc控制器经通信光纤连接有监控pc。

8、本发明的分置曝气自循环污泥膨胀床的运行控制系统的污水处理控制方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：

9、a).设备运行；启动运行控制系统，待处理污水经进水管通入，开启鼓风机，plc控制器开启气体电磁阀和液体回流阀，鼓风机经曝气盘对曝气柱底部污水进行曝气，在曝气的作用下污水在曝气柱与反应柱之间循环流动；进入反应柱底部的污水在上升的过程中，带动颗粒污泥膨胀，使反应柱中的污泥床升高，污泥床中的颗粒污泥实现对污水的处理；

10、b).参数采集；plc控制器实时采集反应柱顶部污水的cod、氨氮、溶解氧和污泥浓度，采集曝气柱顶部污水的ph和溶解氧浓度，并根据所采集的数据控制气体电磁阀和液体回流阀的开度，将集反应柱顶部污水的cod、氨氮、溶解氧和污泥浓度以及采集曝气柱顶部污水的ph和溶解氧浓度控制在设定范围内，以实现污水处理的自动控制运行；

11、c).供需氧检测及控制；plc控制器通过在线一号do采集反应柱上部污水的溶解氧do1，当检测到溶解氧do1低于0.5mg/l时，表明反应柱顶部污水的溶解氧浓度过低，则增加气体电磁阀和液体回流阀的开度，以扩大曝气量和提高污水回流量；

12、通过在线二号do采集曝气柱顶部污水的溶解氧do2，并判断溶解氧do2的值是否介于[4mg/l~7mg/l]的范围内，如果溶解氧do2低于4mg/l，表明曝气过低，则增加气体电磁阀的开度，以加大曝气量；如果溶解氧do2高于7mg/l，表明曝气柱中曝气存在过度，则减小气体电磁阀的开度，以适当降低曝气；

13、d).污染物浓度检测及控制；通过在线cod检测反应柱顶部污水的化学需氧量cod，如果检测到化学需氧量cod大于30mg/l而其余参数正常时，表明反应柱顶部污水中的污染物浓度过高，则加大液体回流阀的开度，提高循环量，加快反应充分进行；

14、e).污泥沉积检测及控制；如果污泥大量聚集在底部，受阻导致生化反应进程受阻，进而溶解氧消耗量急剧下降；当通过在线一号ss检测到反应柱上部污水中的污泥浓度低于1000mg/l，通过在线二号do检测到曝气柱顶部污水的溶解氧do2大于0.5mg/l，通过在线cod检测到反应柱顶部污水的化学需氧量cod大于30mg/l，且通过在线氨氮检测到反应柱顶部污水的氨氮浓度大于5 mg/l，则判断出反应柱中的颗粒污泥发生了沉积情况，则同时增加气体电磁阀和液体回流阀的开度，扩大曝气量，增加两柱体间的压差，促进回流，提高反应柱内污水的上升流速，提高污泥层高度；通过负反馈调节，使反应柱中的污泥层能够稳定在预设高度，反应柱中的污水上升流速也维持在一定范围内；

15、e).污泥过高检测及控制；当通过在线二号ss检测到反应柱出水中的污泥浓度大于1000mg/l且持续时间超过30min时，表明此时反应柱内的污泥层高度过高，既不利于反应柱中颗粒污泥对污染物的生化反应处理，也会导致污泥经下循环管进入曝气柱，此时减小液体回流阀的开度，减小反应柱内污水的上升流速，以降低反应柱中污泥层的高度；

16、f).进水浓度急剧升高检测及控制；当通过在线一号do检测到反应柱顶部污水的溶解氧do1在短时间内急剧降低，如5min内溶解氧do1变为0，且反应柱顶部污水的氨氮溶度上升至大于5mg/l、在线化学需氧量溶度cod上升至大于30mg/l，表明进水中的污染物浓度发生了急剧升高；则控制液体回流阀和气体电磁阀的开度呈阶梯式逐步增加，以增加曝气量和污水回流速度，增加反应柱对污染物的处理能力；

17、g).进水浓度急剧降低检测及控制；在进水中污染物浓度急剧降低时，反应柱内的需氧量随之减少，供养充足，反应柱上部的在线溶解氧快速上升，当检测到5min内反应柱顶部污水的溶解氧do1增加至2×0.5 mg/l，同时，5min内反应柱顶部污水的化学需氧量cod降低至（30mg/l）/2、氨氮浓度降低至（5mg/l）/2，则表明进水中污染物浓度急剧降低，为节省曝气，降低能耗，则通过减小气体电磁阀的开度对曝气量进行适量降低；

18、h).进水异常检测及控制；判断经在线ph所检测的曝气柱顶部污水的ph是否处于[6.5,8]的范围内，如果ph低于6.5或高于8则表明进入的污水中出现了会破坏颗粒污泥活性的污染物质，此时，首先减少进水量，然后增加气体电磁阀和液体回流阀的开度，加大曝气和提高液体的回流，提高回流比，冲洗污泥，使污泥状态自我调节恢复。

19、本发明的有益效果是：本发明的分置曝气自循环污泥膨胀床的运行控制系统及方法，反应柱与曝气柱之间经上循环管和下循环管相连通，在鼓风机经曝气盘对曝气柱的曝气作用下，使得曝气柱底部污水的密度降低、曝气柱中液面上升，曝气柱顶部的污水经上循环管流入反应柱底部，反应柱顶部的污水一部分经出水口溢流排出、一部分经下循环管流入至曝气柱的底部，这样，实现了污水处理过程中无需借助外力的自循环流动；运行控制系统中的plc控制器经在线cod、在线氨氮、在线一号do和在线一号ss实时采集反应柱顶部污水的化学需氧量cod、氨氮浓度、溶解氧浓度和污泥浓度，通过在线ph、在线二号do采集曝气柱顶部污水的ph和溶解氧溶度，经在线二号ss采集反应柱出水中污泥浓度，并根据所采集的参数数据，控制气体电磁阀和液体回流阀至合适的开度，以控制反应器对污水处理的稳定运行，并可实现供需氧状态、污染物浓度、污泥沉积、污泥床高度过高、进水浓度急剧升高、进水浓度急剧降低、进水异常状态的检测，并给出最合理的控制反馈，使反应器始终维持最佳的运行状态。