在线营养元素投加方法、装置、设备和存储介质与流程

1.本技术实施例涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种在线营养元素投加方法、装置、设备和存储介质。


背景技术：

2.氮、磷等营养元素是维持微生物生长、繁殖的重要因素。如果不能满足微生物对营养元素的需要，微生物就不能正常生长繁殖，从而导致活性污泥对废水的净化功能也将随着微生物生命的结束而消失。因此，对于成分单一和氮、磷营养元素比较缺乏的工业废水来说，氮、磷营养元素的及时与适量的投加就显得尤为重要。
3.在实现本发明的过程中，发明人发现，在当前基于人工设置定时排放包含营养元素的药剂的措施中，控制药剂药量投加的精准度较差。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种在线营养元素投加方法、装置、设备和存储介质，能够改善在当前基于人工设置定时排放包含营养元素的药剂的措施中，控制药剂药量投加的精准度较差的问题。
5.在本技术的第一方面，提供了一种在线营养元素投加方法，包括：监测生化池中待投加元素的进水浓度，所述待投加元素包括磷元素、氮元素和/或碳元素；当所述进水浓度低于待投加元素的浓度阈值时，获取预设周期内生化池中的水质数据；根据所述浓度阈值和所述进水浓度，计算待投加元素的投加浓度；根据投加药剂信息、所述投加浓度和所述水质数据，计算待投加元素的药剂投加量，实现待投加元素的投放。
6.通过采用以上技术方案，监测生化池中待投加元素的进水浓度；当进水浓度低于待投加元素的浓度阈值时，获取预设周期内生化池中的水质数据；再根据浓度阈值和进水浓度，计算待投加元素的投加浓度；再根据投加药剂信息、投加浓度和水质数据，计算待投加元素的药剂投加量，实现待投加元素的投放，能够改善在基于人工设置定时排放包含营养元素的药剂的措施中，控制药剂药量投加量的精准度较差的问题，能在水质或者指标状态发生变化的时候自适应调整，计算及预测系统所需要的药剂量，及时准确的投加，达到提高控制药剂药量投加的精准度的效果，并且节约能耗及运行成本。在一种可能的实现方式中，所述投加药剂信息包括投加药剂的药剂种类、干物质含量和/或溶解浓度；所述根据投加药剂信息、所述投加浓度和所述水质数据，计算待投加元素的投加量，包括：根据所述水质数据，计算生化需氧量总量；根据所述生化需氧量总量、所述投加浓度、所述药剂种类和/或所述干物质含量，计算待投加元素的干粉投加量；
根据所述干粉有加量和所述溶解浓度，计算所述药剂投加量。
7.在一种可能的实现方式中，所述水质数据包括进水流量、生化需氧量、化学需氧量和/或活性污泥浓度；所述根据所述水质数据，计算生化需氧量总量，包括：根据所述进水流量和所述生化需氧量，计算生化需氧量总量；和/或根据所述进水流量和所述化学需氧量，计算生化需氧量总量；和/或根据所述进水流量和所述活性污泥浓度，计算生化需氧量总量。
8.在本技术的第二方面，提供了一种在线营养元素投加装置，包括：监测模块，用于监测生化池中待投加元素的进水浓度，所述待投加元素包括磷元素、氮元素和/或碳元素；获取模块，用于当所述进水浓度低于待投加元素的浓度阈值时，获取预设周期内生化池中的水质数据；第一计算模块，用于根据所述浓度阈值和所述进水浓度，计算待投加元素的投加浓度；第二计算模块，用于根据投加药剂信息、所述投加浓度和所述水质数据，计算待投加元素的药剂投加量，实现待投加元素的投放。
9.在一种可能的实现方式中，所述第二计算模块具体用于：根据所述水质数据，计算生化需氧量总量；根据所述生化需氧量总量、所述投加浓度、所述药剂种类和/或所述干物质含量，计算待投加元素的干粉投加量；根据所述干粉有加量和所述溶解浓度，计算所述药剂投加量。
10.在一种可能的实现方式中，所述第二计算模块还具体用于：根据所述进水流量和所述生化需氧量，计算生化需氧量总量；和/或根据所述进水流量和所述化学需氧量，计算生化需氧量总量；和/或根据所述进水流量和所述活性污泥浓度，计算生化需氧量总量。
11.在本技术的第三方面，提供了一种在线营养元素投加系统，包括：监测子系统和控制子系统；所述监测子系统，用于监测生化需氧量监测装置、化学需氧量监测装置、污泥浓度监测装置和/或水质分析装置的监测信息；所述控制子系统，用于根据所述监测信息，控制营养元素投加装置投加药剂。
12.在一种可能的实现方式中，所述营养元素投加装置包括加药泵、流量计、液位计、储药罐和加药罐；所述控制子系统具体用于：根据所述监测信息，控制所述加药泵、所述流量计、所述液位计、所述储药罐和/或所述加药罐投加药剂。
13.在本技术的第四方面，提供了一种电子设备。该电子设备包括：存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如以上所述的方法。
14.在本技术的第五方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述方法的步骤。
15.应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本技术的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本技术的范围。本技术的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
附图说明
16.结合附图并参考以下详细说明，本技术各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：图1示出了本技术实施例中在线营养元素投加系统的结构图；图2示出了本技术实施例中在线营养元素投加方法的流程图；图3示出了本技术实施例中在线营养元素投加装置的结构图；图4示出了适于用来实现本技术实施例的电子设备结构示意图。
具体实施方式
17.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
18.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。基于本技术提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本技术公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本技术揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本技术公开的内容不充分。
19.在本技术中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本技术所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。
20.除非另作定义，本技术所涉及的技术术语或者科学术语应当为本技术所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本技术所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本技术所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本技术所涉及的“多个”是指大于或者等于两个。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。本技术所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。
21.本技术实施例提供的在线营养元素投加方法可以应用于污水处理技术领域。
22.在污水处理领域，氮元素和磷元素是活性污泥的主体，也是微生物的重要组成部
分。因此，了解微生物营养需求的基础是需要了解细胞的化学组成。细胞的化学分析表明，微生物细胞含有大量水分(约80％)，其余为干物质(约20％)，而干物质又是由有机物质(约90％)和无机物质(约10％)组成。在有机物质中碳占到了首位(约53.1％)，氮位居第三(约12.4％)；在无机物质中磷居首位(50％)，其余为硫、钠等。由此可见，氮元素和磷元素对微生物来说是必不可少的。
23.同时，大多数的废水成分庞杂，一般能提供微生物所需的各种营养成分。但是对于那些成分比较单一的工业污水来说，废水中氮元素和磷元素的相对含量非常的少。根据最小因子定律，从“微生物生长受相对含量最低而不是绝对含量最少的营养物质的限制”可以看出，用生物法处理工业废水的时候，氮元素和磷元素易成为限制性因子。因此，在活性污泥法处理成分单一的工业污水时，氮元素和磷元素的投加是必要的。
24.在活性污泥法处理污水的过程中，氮元素和磷元素的投加不足对污水处理的影响主要表现在以下几个方面：其一：活性污泥絮凝性差。活性污泥在分解有机物时需要配合比例的氮、磷营养元素投加，当氮、磷出现不足的时候，就不能产生足量的微生物分解有机物了。在缺乏营养剂的状态下，活性污泥合成过程中得不到氮磷的足量的配合，絮凝性随即转差。
25.其二：活性污泥沉降性差。由于活性污泥絮凝性较差，过量细小的活性污泥絮团就更不能发挥较好的沉降性。丝状菌膨胀就是氮、磷营养元素投加不足的一个表现，同样，由于没能合成足够的微生物来应对进流相对高浓度的有机物，活性污泥处于高负荷状态，在污泥负荷较高的状态下，出现活性污泥沉降性差就成了必然现象了。活性污泥会发生解体或絮凝不佳，所导致的液面浮渣及泡沫现象也就随之而来。
26.其三，活性污泥处理效率下降。处理效率的下降还是因为合成细菌体的时候营养剂的不足而导致，不能有效和足量的合成。同时，活性污泥结构的松散和因沉降性差而流失是导致活性污泥处理效率差的另一个原因。
27.其四，二沉池放流出水带呈棕黄色。二沉池放流出水呈现棕黄色有多种原因，其中因为活性污泥缺乏氮、磷营养元素的足够补充而导致活性污泥合成和代谢的故障，就会发生活性污泥的解体，当解体的活性污泥溶解到水体中时便发现二沉池放流出水的异常了。
28.其五，活性污泥浓度提升困难。在活性污泥法处理污水的前期，对活性污泥的培养、驯化阶段，如果氮、磷营养元素投加不足，就会严重的影响活性污泥的浓度的提升。表现为，活性污泥的浓度低，很长一段时间后挂膜不成功。
29.基于上述可知，活性污泥的培菌阶段，营养元素(氮、磷等元素)的投加要求和正常培菌一样，需要严格掌握，但是相对于正常运行时投加营养元素的量而言，是需要略高一点的，基本上要高过正常值的15％左右，目的也是在于为活性污泥的快速培菌启动成功提供必要的外围条件，同时也为活性污泥的培菌过程中快速增殖的活性污泥浓度提供必要的保证。
30.然而，在当前投加营养元素的方法中，大都采取人工设置定时排放营养元素的方式。而这种方式，对于对营养元素投加有严格要求的活性污泥法处理污水的过程来讲，存在较为严重的问题。可见，在当前基于人工设置定时排放包含营养元素的药剂的措施中，存在控制药剂药量投加的精准度较差的问题。为解决这个技术问题，本技术实施例提供了一种在线营养元素投加系统。
31.为便于理解，将对本技术实施例中涉及的专业术语进行说明。
32.生化需氧量(biochemical oxygen demand，简称bod)是水中有机物等需氧污染物质含量的一个综合指标，说明水中有机物由于微生物的生化作用进行氧化分解，使之无机化或气体化时所消耗水中溶解氧的总数量。
33.五日生化需氧量(即bod5)是一种用微生物代谢作用所消耗的溶解氧量来间接表示水体被有机物污染程度的一个重要指标，其定义为，第5天好氧微生物氧化分解单位体积水中有机物所消耗的游离氧的数量，表示单位为氧的毫克/升(mg/l)。bod5主要用于监测水体中有机物的污染状况。一般有机物都可以被微生物所分解，但微生物分解水中的有机化合物时需要消耗氧，如果水中的溶解氧不足以供给微生物的需要，水体就处于污染状态。
34.具体地，微生物对有机物的降解与温度有关，一般最适宜的温度是15～30℃，所以在测定生化需氧量时一般以20℃作为测定的标准温度。20℃时在bod的测定条件(氧充足、不搅动)下，一般有机物20天才能够基本完成在第一阶段的氧化分解过程(完成过程的99％)。就是说，测定第一阶段的生化需氧量，需要20天，这在实际工作中是难以做到的。为此规定一个标准时间，一般以5日作为测定bod的标准时间，因而称之为五日生化需氧量，以bod5表示。
35.化学需氧量(chemical oxygen demand，简称cod)是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量。codcr是采用重铬酸钾(k2cr2o7)作为氧化剂测定出的化学耗氧量，即重铬酸盐指数。
36.须知，污水生化处理是以污水中所含污染物作为营养源，利用微生物的代谢作用使污染物被降解，污水得以净化。因此对污水成分的分析以及判断污水能否采用生化处理是设计污水生化处理工程的前提。
37.表1示出了本技术实施例中污水可生化评价参考数据，参见表1，bod5和codcr是污水生化处理过程中常用的两个水质指标，用bod5/codcr值评价污水的可生化性是广泛采用的一种最为简易的方法，一般情况下，bod5/codcr值越大，说明污水可生化处理性越好，综合国内外的研究成果，可参照下表中所列的数据来评价污水的可生物降解性能。不同水质比值不同，市政污水可生化性较好，工业污水较难生化。bod5值可由codcr按照比例计算。
38.表1：污水可生化评价参考数据bod5/codcr》0.450.3～0.450.2～0.3《0.2可生化性较好生化可生化较难生化不宜生化图1示出了本技术实施例中在线营养元素投加系统的结构图。参见图1，本实施例中在线营养元素投加系统包括：监测子系统101和控制子系统102。其中，监测子系统101用于监测生化需氧量监测装置、化学需氧量监测装置、污泥浓度监测装置和/或水质分析装置的监测信息；控制子系统102，用于根据监测信息，控制营养元素投加装置投加药剂。
39.在本技术实施例中，监测信息包括生化需氧量信息、化学需氧量、活性污泥浓度、磷元素的进水浓度(进水总磷)、氮元素的进水浓度(进水总氮)和/或碳元素的进水浓度(进水硝态氮碳源需求量)。
40.可选的，生化需氧量监测装置为bod5仪表(标准设备)，设置在生化池中，信号(生化需氧量信息)反馈到在线营养元素投加系统中。化学需氧量监测装置为cod仪表(标准设备)，设置在生化池中，信号(化学需氧量)反馈到在线营养元素投加系统和剩余污泥排放控
制系统中。水质分析装置为总磷在线水质分析仪(在线tp仪表，标准设备)和/或总氮在线水质分析仪(在线tn仪表，标准设备)，设置在生化池中，信号(磷元素的进水浓度、氮元素的进水浓度和/或碳元素的进水浓度)反馈到在线营养元素投加系统中。控制营养元素投加装置(标准设备)包括磷营养元素投加装置、氮营养元素投加装置和碳源投加装置，设置在加药间。
41.在一些实施例中，营养元素投加装置包括加药泵、流量计、液位计、储药罐和加药罐。控制子系统102，具体用于根据监测信息，控制流量计和液位计的运行点位，再根据流量计和液位计的运行点位控制加药泵运行，从储药罐中将药剂抽取出来运送至加药罐，加药罐根据流量计和液位计的运行点位进行药剂的投加。
42.为解决上述技术问题，本技术实施例还提供了一种在线营养元素投加方法。在一些实施例中，该在线营养元素投加方法可以由电子设备执行。
43.图2示出了本技术实施例中在线营养元素投加方法的流程图。参见图2，本实施例中在线营养元素投加方法包括：步骤s201：监测生化池中待投加元素的进水浓度，所述待投加元素包括磷元素、氮元素和/或碳元素。
44.步骤s202：当所述进水浓度低于待投加元素的浓度阈值时，获取预设周期内生化池中的水质数据。
45.步骤s203：根据所述浓度阈值和所述进水浓度，计算待投加元素的投加浓度。
46.步骤s204：根据投加药剂信息、所述投加浓度和所述水质数据，计算待投加元素的药剂投加量，实现待投加元素的投放。
47.在步骤s201中，生化池中待投加元素的进水浓度包括磷元素的进水浓度(进水总磷)、氮元素的进水浓度(进水总氮)和/或碳元素的进水浓度(进水硝态氮碳源需求量)。
48.需要说明的是，待投加元素还可以包括但不限于钠元素、钾元素、钙元素、铁元素和铜元素。
49.在步骤s202中，待投加元素的浓度阈值包括进水总磷、进水总氮和/或进水硝态氮碳源需求量的某一值，随着水质的不同，待投加元素的浓度阈值也发生变化，基本在1mg/l～10mg/l之间。
50.在本技术实施例中，当进水浓度低于待投加元素的浓度阈值时，说明当前待投加元素的浓度不足，需要基于控制的方式，以基本水质数据计算出在线营养元素投加系统需要投加该待投加元素的投加量，通过差值计算出周期内(预设周期)需要补充的待投加元素的浓度。预设周期由人为设定，基本为4小时。
51.在本技术实施例中，水质数据包括进水流量、生化需氧量、化学需氧量和/或活性污泥浓度。其中，进水的生化需氧量，根据水质不同值有变化，基本在100mg/l～300mg/l之间；进水的化学需氧量，根据水质不同值有变化，基本在300mg/l～1000mg/l之间。
52.在步骤s203中，根据浓度阈值和进水浓度之间的差值，计算待投加元素的投加浓度。
53.在步骤s204中，投加药剂信息对应待投加元素，一种待投加元素可以对应一种投加药物信息，也可以对应多种投加药物信息。如钠元素对应的投加药剂信息包括碳酸钠。再如磷元素对应的投加药剂信息包括磷酸二氢钾、磷酸钾、磷酸钠和过磷酸钙。
54.在本技术实施例中，在计算出预设周期内需要补充的待投加元素的浓度后，根据投加药剂信息和水质数据，计算待投加元素的药剂投加量，实现待投加元素的投放。
55.通过采用以上技术方案，监测生化池中待投加元素的进水浓度；当进水浓度低于待投加元素的浓度阈值时，获取预设周期内生化池中的水质数据；再根据浓度阈值和进水浓度，计算待投加元素的投加浓度；再根据投加药剂信息、投加浓度和水质数据，计算待投加元素的药剂投加量，实现待投加元素的投放，能够改善在基于人工设置定时排放包含营养元素的药剂的措施中，控制药剂药量投加量的精准度较差的问题，能在水质或者指标状态发生变化的时候自适应调整，计算及预测系统所需要的药剂量，及时准确的投加，达到提高控制药剂药量投加的精准度的效果，并且节约能耗及运行成本。在一些实施例中，所述投加药剂信息包括投加药剂的药剂种类、干物质含量和/或溶解浓度。步骤s204包括：步骤a1-步骤a3。
56.步骤a1：根据所述水质数据，计算生化需氧量总量。
57.步骤a2：根据所述生化需氧量总量、所述投加浓度、所述药剂种类和/或所述干物质含量，计算待投加元素的干粉投加量。
58.步骤a3：根据所述干粉有加量和所述溶解浓度，计算所述药剂投加量。
59.在本技术实施例中，根据水质数据中的进水流量和生化需氧量，计算生化需氧量总量。生化需氧量总量为计算待投加元素的投加量的基础数据。
60.在本技术实施例中，在计算出预设周期内需要补充的待投加元素的浓度和生化需氧量总量后，根据投加药剂的药剂种类、干物质含量和/或溶解浓度，计算待投加元素的药剂投加量，通过在线营养元素投加系统控制补充药剂的加药量，实现待投加元素的投放。
61.在本技术实施例中，计算磷元素、氮元素和/或碳元素的药剂投加量时，生化需氧量、氮元素和磷元素之间的比例是根据水质自行设定的定值。例如，生化需氧量、氮元素和磷元素之间的比例可为100:5:1，即bod5:n:p＝100:5:1。
62.在一些实施例中，所述水质数据包括进水流量、生化需氧量、化学需氧量和/或活性污泥浓度。步骤a1包括：步骤a1-步骤a3。
63.步骤a1：根据所述进水流量和所述生化需氧量，计算生化需氧量总量。
64.步骤a2：根据所述进水流量和所述化学需氧量，计算生化需氧量总量。
65.步骤a3：根据所述进水流量和所述活性污泥浓度，计算生化需氧量总量。
66.在本技术实施例中，步骤a1、步骤a2与步骤a3之间的关系为和/或的关系。
67.在本技术实施例中，生化需氧量可由化学需氧量按照比例计算得到，生化需氧量可以由活性污泥浓度根据相关转换关系计算得到。
68.需说明，通过接收生化需氧量监测装置的监测信息，直接获取生化需氧量的精确度比通过接收化学需氧量监测装置的监测信息，获取化学需氧量后，再根据比例计算获得的生化需氧量的精确度高，也比通过接收污泥浓度监测装置的监测信息，获取污泥浓度后，再根据相关转换关系计算获得的生化需氧量的精确度高。在实际运用的过程中，可以根据实际情况，选择生化需氧量的获得方式。
69.为提高精准度，还可将通过上述方式获得的生化需氧量进行平均值计算，获得最终的生化需氧量。还可根据上述方式，多次采样计算，取中位数为最终的生化需氧量。
70.为便于理解，下面将以待投加元素为磷元素、氮元素和/或碳元素为例，计算待投
加元素的药剂投加量。
71.表2示出了本技术实施例中计算待投加元素的药剂投加量的基础数值，参见表2，生化需氧量总量通过下式进行计算：bod总量＝(bod含量
×q×
24)/1000其中，bod总量表示生化需氧量总量，bod含量表示bod5的含量，q表示生化池进水流量。
72.表2：计算待投加元素的药剂投加量的基础数值当生化池进水总磷低于磷元素的浓度阈值，则表示此时待投加元素为磷元素。此时，通过监测4小时内(某周期内)的进水总磷、进水bod5、进水cod和/或在线污泥浓度，计算活性污泥所需磷元素的量，自动控制本周期内磷元素投加量。
73.在下一周期内(4小时内)，如生化池进水总磷还低于磷元素的浓度阈值，则根据上述方式，计算活性污泥所需磷元素的量，自动控制本周期内磷元素投加量。
74.磷元素的药剂投加量计算的具体过程包括：设定生化需氧量、氮元素和磷元素之间的比例为100:5:1，即bod5:n:p＝100:5:1。
75.根据设定的生化需氧量、氮元素和磷元素之间的比例，计算活性污泥所需磷元素的量。
76.选取投加药剂的药剂种类为磷酸(h3po4)；干物质含量为32％；溶解浓度为75％。
77.则每小时磷酸干粉投加量＝(((((bod总量x投加浓度)/干物质含量)/24)/qx1000)/溶解浓度)/24其中，每小时磷酸干粉投加量表示每小时投加磷酸干粉的投加量，bod总量表示生化需氧量总量，投加浓度表示待投加元素(磷元素)的投加浓度，干物质含量表示投加药剂为磷酸的药剂的干物质含量，q表示生化池进水流量，溶解浓度表示投加药剂磷酸溶解后的药剂浓度。
78.在本技术实施例中，计算氮元素的药剂投加量和磷元素的药剂投加量的计算过程一样，在此不做赘述。
79.需注意，在计算碳元素或其他元素的药剂投加量时，需根据生化池的具体反应过程，在上述计算过程中，调整相应的参数。
80.例如，计算碳元素的药剂投加量时，基础数据除生化池进水流量和五日生化需氧量，还需要总氮含量和进水硝态氮含量。
81.碳元素的药剂投加量计算的具体过程包括：获取全程硝化反硝化占比、短程硝化反硝化占比、全程将硝态氮还原成氮气需有机物、短程将硝态氮还原成氮气需有机物；则还原进水硝态氮碳源需求量等于进水硝态氮含量乘以全程将硝态氮还原成氮
气需有机物；全程碳源需求量等于总氮含量减去进水硝态氮含量之后，乘以全程硝化反硝化占比，再乘以全程将硝态氮还原成氮气需有机物；短程碳源需求量等于总氮含量减去进水硝态氮含量之后，乘以短程硝化反硝化占比，再乘以短程将硝态氮还原成氮气需有机物；外加碳源量等于还原进水硝态氮碳源需求量加上全程碳源需求量，再加上短程碳源需求量之后，减去一百。
82.基于上述步骤，可知，若投加市场乙酸钠为投加药剂时，则碳源每小时投加量等于外加碳源量除以乙酸钠含bod量，再除以市场固体有效乙酸钠含量乘以投加系数；表3示出了本技术实施例中投加营养元素的投加计算表，参见表3，基于上述过程，可实现通用仪表检测生化池的进水流量、进水bod5和进水tp等数据，计算某一周期内待投加元素的投加量，并且由营养元素投加系统自动控制投加。
83.同时，基于在线营养元素投加系统的在线营养元素投加方法，区别与当前人工设置定时排放的措施，可以实现实时监测计算某个周期内营养元素投加量，达到对投加元素的精确控制，还可以节省投加药剂的能耗。
84.表3：投加营养元素的投加计算表
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本技术并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本技术，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本技术所必须的。
85.以上是关于方法实施例的介绍，以下通过装置实施例，对本技术所述方案进行进一步说明。
86.图3示出了本技术实施例的一种在线营养元素投加装置的结构图。参见图3，该在线营养元素投加装置包括监测模块301、获取模块302、第一计算模块303和第二计算模块304。
87.监测模块301，用于监测生化池中待投加元素的进水浓度，所述待投加元素包括磷元素、氮元素和/或碳元素。
88.获取模块302，用于当所述进水浓度低于待投加元素的浓度阈值时，获取预设周期内生化池中的水质数据。
89.第一计算模块303，用于根据所述浓度阈值和所述进水浓度，计算待投加元素的投加浓度。
90.第二计算模块304，用于根据投加药剂信息、所述投加浓度和所述水质数据，计算待投加元素的药剂投加量，实现待投加元素的投放。
91.在一些实施例中，第二计算模块304具体用于：
根据所述水质数据，计算生化需氧量总量；根据所述生化需氧量总量、所述投加浓度、所述药剂种类和/或所述干物质含量，计算待投加元素的干粉投加量；根据所述干粉有加量和所述溶解浓度，计算所述药剂投加量。
92.在一些实施例中，第二计算模块304还具体用于：根据所述进水流量和所述生化需氧量，计算生化需氧量总量；和/或根据所述进水流量和所述化学需氧量，计算生化需氧量总量；和/或根据所述进水流量和所述活性污泥浓度，计算生化需氧量总量。
93.在本技术实施例中，除上述装置外还包括：污水处理总氮达标在线控制装置、在线污泥回流控制装置、在线硝化液回流控制装置以及在线剩余污泥排放控制装置，其中，污水总氮达标在线控制装置包括：数据获取模块，用于实时获取生化池内的氨态氮浓度数据以及硝态氮浓度数据；设置模块，用于接收到用户终端的溶解氧的上限浓度阈值和下限浓度阈值，以及氨态氮浓度、硝态氮浓度的标准范围，并基于氨态氮浓度、硝态氮浓度的标准范围实时判断氨态氮浓度、硝态氮浓度是否超标；上调模块，用于当氨态氮浓度数据超标时，将上限浓度阈值和下限浓度阈值均上调一个单位增加量，并设定维持时长；投碳控制模块，用于若维持时长内硝态氮浓度数据超标，则向碳源终端发送碳源的投放指令，碳源终端用于在接收到碳源的投放指令时向生化池内投送定量的碳源。
94.具体地，通过采用上述技术方案，实时获取污水中氨态氮浓度、硝态氮浓度，并依据氨态氮浓度、硝态氮浓度预先设置上限浓度阈值和下限浓度阈值以及氨态氮、硝态氮浓度的标准范围，当氨态氮浓度超标时，系统能够自动上调溶解氧的上、下限阈值，使得溶解氧在水中的含量增大，且上调的数值固定且设置有维持时长，使得溶解氧的添加更为平稳，不易因过量添加而使硝态氮骤增，且维持时长内可观察污水中氨态氮、硝态氮浓度的变化；若在维持时长内硝态氮浓度超标，即氨态氮和硝态氮含量不平衡时，通过向碳源终端发送投放指令的方式，使得碳源终端往生化池内投碳以促进硝态氮的反硝化反应，加快硝态氮的脱氮过程从而使得硝态氮的浓度降低，此时污水中的氨态氮和硝态氮浓度均能够维持在标准范围内，实现污水中氨态氮和硝态氮的平衡；系统能够自动根据氨态氮浓度调节溶解氧的上下限阈值、根据硝态氮浓度自动控制投碳操作，减少了人工调试的繁琐步骤，方便工作人员控制污水处理中氨态氮和硝态氮含量在标准范围内，污水处理中总氮含量的控制更为方便。
95.在线污泥回流控制装置，包括：数据获取模块，用于实时获取进水端的水质反馈数据、反应区的第一污泥浓度数据以及沉淀池的第二污泥浓度数据；数据输入模块，用于将实时获取的水质反馈数据、第一污泥浓度数据以及第二污泥浓度数据输入至标准判断模型，标准判断模型预设有水质超标阈值；数据比较模块，用于当标准判断模型接收到水质反馈数据、第一污泥浓度数据以及第二污泥浓度数时，判断水质反馈数据与水质超标阈值的数值大小，以及判断第一污泥浓度数据与第二污泥浓度数据的数值大小；
区间上调模块，用于当水质反馈数据大于水质超标阈值或第二污泥浓度数据大于第一污泥浓度数据时，上调污泥回流量的流量控制区间，并设置维持时长；区间下调模块，用于若维持时长内，第二污泥浓度数据小于或等于第一污泥浓度数据且水质反馈数据小于水质超标阈值时，下调流量控制区间，并设置维持时长。
96.具体地，通过采用上述技术方案，实时获取进水端的水质反馈数据、反应区污泥浓度和沉淀池浓度，通过比较进水端的水质反馈数据是否大于水质超标阈值以判断进水端的水质是否恶化，比较反应区和沉淀池的污泥浓度判断沉淀池的污泥浓度是否过大，当水质出现恶化时，自动上调污泥回流量的流量控制区间，以增大污泥回流量，污泥回流量增大加速反应区的硝化和反硝化反应，沉淀池污泥浓度过大时，上调污泥回流量也提高了污泥的吸附、增大污泥沉降功能的利用率，同时使得出水质量不易受到影响，可缓解反应区水质恶化。当进水端的水质重新达到标准且沉淀池的污泥浓度小于或等于反应区污泥浓度时，能够自动下调流量控制区间，即在水质再次符合标准且沉淀池和反应区污泥浓度较为平衡时，将污泥回流量下调至起始的状态，因此，在出现水质恶化或沉淀池污泥浓度过大时，能够根据获取的数据自动监视并调整污泥回流量，使污泥处理不易受到影响，节省人为计算数据的时间且节省人工调试和监视的劳动力，达到污泥回流量调节方式更为省时且节省劳动力的目的。
97.在线硝化液回流控制装置，包括：监测模块，用于监测生化池中调控指标浓度进水总氮、出水总氮和污泥回流量，所述调控指标浓度包括氨氮浓度和/或硝酸盐浓度；计算模块，用于当所述调控指标浓度超过浓度阈值时，根据所述进水总氮、所述出水总氮和所述污泥回流量，计算生化池的第一硝化液回流量，所述浓度阈值包括所述调控指标浓度的浓度阈值，所述第一硝化液回流量包括所述调控指标浓度超过浓度阈值时，生化池实际需求的硝化液回流量；调控模块，用于根据所述第一硝化液回流量和所述浓度阈值，对所述调控指标浓度进行调控；监测子系统，用于监测溶解氧浓度监测装置、氨氮浓度监测装置、硝酸盐浓度监测装置和/或硝化液回流量监测装置的监测信息；控制子系统，用于根据所述监测信息，配合溶解氧控制系统，控制硝化液回流控制装置对生化池中调控指标浓度进行调控。
98.具体地，通过采用以上技术方案，监测生化池中调控指标浓度、进水总氮、出水总氮和污泥回流量，当调控指标浓度超过浓度阈值时，根据进水总氮、出水总氮和污泥回流量，计算生化池的第一硝化液回流量，随后，根据第一硝化液回流量和浓度阈值，对调控指标浓度进行调控，能够改善在当前基于人工设置进行硝化液回流的控制方法中，硝化液回流量一般为设备恒定值，不能在水质或者指标状态发生变化的时候自动调整，且由于回流量不够或者回流量过大导致处理效果差或能耗较高，不能实现系统总氮消减的精准性控制的问题，达到自动调控硝化液回流量，并在较佳效果的前提下降低能耗，提高总氮消减的精准度的效果。
99.在线剩余污泥排放控制装置，包括：状态获取模块，用于获取在线测量设备的设备状态信息；状态判断模块，根据所述设备状态信息判断所述在线测量设备是否与预设异常种
read only memory，只读光盘)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。
106.存储器403用于存储执行本技术方案的应用程序代码，并由处理器401来控制执行。处理器401用于执行存储器403中存储的应用程序代码，以实现前述方法实施例所示的内容。
107.其中，电子设备包括但不限于：移动电话、笔记本电脑、数字广播接收器、pda(个人数字助理)、pad(平板电脑)、pmp(便携式多媒体播放器)、车载终端(例如车载导航终端)等等的移动终端以及诸如数字tv、台式计算机等等的固定终端。图4示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本技术实施例的功能和使用范围带来任何限制。
108.本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，当其在计算机上运行时，使得计算机可以执行前述方法实施例中相应内容。与现有技术相比，本技术实施例中，监测生化池中待投加元素的进水浓度；当进水浓度低于待投加元素的浓度阈值时，获取预设周期内生化池中的水质数据；再根据浓度阈值和进水浓度，计算待投加元素的投加浓度；再根据投加药剂信息、投加浓度和水质数据，计算待投加元素的药剂投加量，实现待投加元素的投放，能够改善在基于人工设置定时排放包含营养元素的药剂的措施中，控制药剂药量投加量的精准度较差的问题，能在水质或者指标状态发生变化的时候自适应调整，计算及预测系统所需要的药剂量，及时准确的投加，达到提高控制药剂药量投加的精准度的效果，并且节约能耗及运行成本。应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
109.以上所述仅是本技术的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本技术的保护范围。