一种曝气生物滤池水处理工艺自动运行控制方法与流程

本发明涉及水处理，更具体地说，涉及一种曝气生物滤池水处理工艺自动运行控制方法。

背景技术：

1、曝气生物滤池(baf)是一种广泛应用于水处理领域的生物处理技术，最初应用于城镇污水领域的深度处理，后来发展直接用于二级处理，并且拓展到再生水、工业水、初期雨水、微污染水源水等各个领域。曝气生物滤池(baf)根据处理对象的不同分为硝化曝气生物滤池(n)、碳氧化曝气生物滤池(c)、碳氧化/部分硝化曝气生物滤池(c/n)以及反硝化生物滤池(dn)。根据处理的需求，可将上述单一功能的滤池进行组合，形成前置反硝化生物滤池+后置曝气生物滤池(dn+c/n)、前置曝气生物滤池+后置反硝化生物滤池(c/n+dn)、前置反硝化生物滤池+中置硝化曝气生物滤池+后置反硝化生物滤池(dn+n+dn)等多种组合工艺，达到去除codcr、bod5、氨氮、总氮的目的，此外还可以与高级氧化技术组合应用于难降解有机物的处理。

2、曝气生物滤池(baf)水处理工艺在设计时，会综合考虑诸多因素的影响(总进水量、进水各污染物浓度、温度等)，布置滤池的格数和尺寸，可模块化组合。在实际应用中，厂区普遍会按照设计的滤池格数全部投入运行，由此会带来一定的问题。由于日常进水水量、水质不尽相同，即进水负荷不同，会导致滤池在进水负荷低的时候，内部的微生物无法获得充足的营养物质，造成微生物量的减少，在进水负荷高的时候，滤池微生物量不足，容易导致出水不达标，并且形成恶性循环。特别是伴随着一年四季中水温的变化，微生物的生化处理能力随温度的降低而下降，在冬季的时候厂区不得不降水量运行，造成厂区生产能力下降，不能及时处理管网内的污水，甚至造成外管网污水溢流。如果不根据进水情况，长期按照滤池全投入的方式运行，滤池内部无法保持足够多的微生物量，应对进水负荷变化，导致滤池的抗冲击能力变弱、处理效率下降、出水水质存在风险等问题；同时，在进水负荷低的时间段，投入运行的滤池数量过多，运行不经济，不利于厂区的节能降耗。因此，为了充分发挥曝气生物滤池(baf)在水处理领域中的作用，急需一种高效的自动运行控制方法。

技术实现思路

1、1.发明要解决的技术问题

2、针对目前曝气生物滤池应用中运行不畅、影响处理效率以及不利于节能降耗的情况，本发明拟提供一种曝气生物滤池水处理工艺自动运行控制方法，以解决上述提到的运行难题。

3、2.技术方案

4、为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

5、本发明的一种曝气生物滤池水处理工艺自动运行控制方法，包括以下过程：

6、s1、根据滤池类型，在滤池进、出水端分别设置水质监测仪表，在进水管线上设置进水流量计；监测仪表在各个采样时间点进行采样，经过一段检测时间后输出对应数据；并每隔一个检测周期进行采样；进水流量计采集并获取滤池总进水流量；

7、s2、水质监测仪表采样点与滤池进水口位置之间有通道连接，当滤池正常进水时，当前时刻t下，滤池进水口的水质需要追溯到仪表监测值c，t时刻滤池的进水水样，在t时刻经过仪表采样点，比对求解t与各监测时刻中的某个时刻tx更接近，时刻tx对应的水质数据cx，取为滤池进水水质；

8、s3、根据滤池类型计算滤池需要投入的格数，进而控制滤池实际投入运行的格数，进行滤池的启动或停止选择。

9、更进一步地，s1中水质监测仪表会在t1、t2、......、tn时间点进行采样，每个采集的水样会经过一段检测时间t1，在t1+t1、t2+t1、......、tn+t1时间点输出对应数据c1、c2、......、cn，仪表每隔一段时间检测周期t2进行采样检测；其中检测时间t1、检测周期t2根据仪表类型所设时间不同，t1＝0～1h，t2＝0～2h，t2＝tn-tn-1；

10、通过采集各进水管线流量计实时数据q1、q2、......、qn，获取滤池总进水流量q总，q总＝q1+q1+......+qn。

11、更进一步地，s2中具体过程为：水质监测仪表采样点与滤池进水口位置之间需通过管道或者渠道连接，两者之间的通道有效容积为v，项目建成后，根据实际通道有效容积设置；当滤池正常进水时，当前时刻t下，滤池进水口的水质需要追溯到仪表监测值c，根据可以得出t时刻滤池的进水水样，在t时刻经过仪表采样点，通过比对，t与各监测时刻t1、t2、......、tn中某个时刻tx更接近，tx可通过下列方式求解：

12、如果0≤min[t-t1-min(|t-t1|，|t-t2|，......，|t-tn|)，t-t2-min(|t-t1|，|t-t2|，......，|t-tn|)，......，t-tn-min(|t-t1|，|t-t2|，......，|t-tn|)]≤0.1，tx＝t-min(|t-t1|，|t-t2|，......，|t-tn|)，否则tx＝t+min(|t-t1|，|t-t2|，......，|t-tn|)；

13、时刻tx对应的水质数据cx，取为滤池进水水质。

14、更进一步地，s3中根据滤池类型计算滤池需要投入的格数，可按以下方式计算：

15、n1＝ceiling[24×q总×(c'cod进-ccod出)/(1000×qcod×h×l×b)]

16、其中，n1为采用有机物容积负荷计算滤池运行格数，ceiling表示计算值向上取值函数，c'cod进表示滤池进水cod检测值，ccod出表示滤池出水cod控制值，qcod表示滤池有机物容积负荷控制值，h表示滤池内滤料层高度，l表示滤池池长，b表示滤池池宽；

17、n2＝ceiling[24×q总×(c'nh3-n进-cnh3-n出)/(1000×qnh3-n×h×l×b)]

18、其中，n2为采用硝化容积负荷计算滤池运行格数，c'nh3-n进表示滤池进水氨氮检测值，cnh3-n出表示滤池出水氨氮控制值，qnh3-n表示滤池硝化容积负荷控制值；

19、n3＝ceiling[24×q总×(c'nox-n进-cnox-n出)/(1000×qnox-n×h×l×b)]

20、其中，n3为采用反硝化容积负荷计算滤池运行格数，c'nox-n进表示滤池进水硝酸盐氮检测值，cnox-n出表示滤池出水硝酸盐氮控制值，qnox-n表示滤池反硝化容积负荷控制值；

21、n4＝ceiling[q总×t/(h×l×b)]

22、其中，n4为采用空床停留时间计算滤池运行格数，t表示滤池空床停留时间控制值；

23、n5＝ceiling[q总/(q×l×b)]

24、其中，n5为采用滤速(表面水力负荷)计算滤池运行格数，q表示滤池滤速控制值。

25、更进一步地，s3中滤池实际投入运行格数控制如下：

26、n＝max(n1，n2，n3，n4，n5)，且n≥nmin；

27、其中，n为滤池需投入运行格数计算值，nmin表示滤池最少运行格数控制值；

28、当n≤n建设，则n启或停＝n-n当前；

29、其中，n建设为实际工程建设的滤池格数，n启或停为启动或停止滤池的格数，根据滤池运行格数计算值n与当前滤池实际运行格数n当前之间的差值，n启或停＞0，则启动|n-n当前|格，n启或停＜0，则停止|n-n当前|格，n启或停＝0，则维持当前运行格数；

30、当n＞n建设，则n启＝n-n当前；

31、当滤池运行格数计算所需值超过了滤池建设的数量，说明进水负荷高，超过滤池自身处理能力，出水将有风险，此时将启动所有停运滤池，并且启动报警程序，由运营人员调控进水水量或采取应急措施。

32、更进一步地，s3中滤池的启动或停止选择过程如下：

33、当需要启动|n-n当前|格滤池时，需在当前停运滤池中进行选择，选择条件为最近单个运行周期内停运时间长的滤池优先启动，相邻2次滤池反洗之间为一个运行周期；

34、当需要停止|n-n当前|格滤池时，需在当前停运滤池中进行选择，选择条件为最近单个运行周期内运行时间短的滤池优先停止，但是运行时间少于最低运行时间t运行min要求的滤池不纳入比选；相邻2次滤池反洗之间为一个运行周期。为避免滤池短期内运行数量波动较大，在滤池停运的过程中，设置滤池停运间隔时间t停运间隔，即每隔时间t停运间隔，才停运一格。

35、更进一步地，还包括s4：停运滤池维护控制，具体如下：

36、维护一：为避免长期停运导致滤池内部微生物减量甚至消失，需设置停运周期t停运，当停运滤池的停止时间达到t停运，则需启动该格滤池，同时在现有运行中的滤池进行选择相应格数的滤池停止运行，即两者交替运行，选择条件为最近单个运行周期内运行时间短的滤池优先停止，但是运行时间少于最低运行时间t运行min要求的滤池不纳入比选；

37、维护二：针对需曝气的滤池，为维持滤池内部微生物活性，需设置曝气周期t曝气周期和曝气时间t曝气时间，当滤池停运时间达到曝气周期t曝气周期，则启动滤池曝气系统，启动时间达到曝气时间t曝气时间后，停止曝气系统。

38、更进一步地，还包括s5：容积负荷修正，具体过程如下：

39、根据滤池进、出水端分别设置水质监测仪表反馈的检测值，针对不同滤池类型，可进行滤池实际容积负荷的复核：

40、q'cod＝24×q总×(c'cod进-c'cod出)/(1000×n当前×h×l×b)

41、其中，q'cod表示滤池有机物容积负荷实际值，c'cod进、c'cod出分别表示滤池进出水cod检测值，具体地，出水检测值根据出水仪表数据，参照步骤s1、s2中进水检测的具体计算原理，进行取值；即进水水质监测追踪用到的是：进水仪表检测点到滤池进水口的通道容积，出水水质监测追踪用的是：滤池出水口到出水仪表检测点的通道容积，对于监测时刻的比对计算和对应水质数据的选取过程，均可同理参考步骤s1和s2的计算原理，在此不予赘述。

42、q'nh3-n＝24×q总×(c'nh3-n进-c'nh3-n出)/(1000×n当前×h×l×b)

43、其中，q'nh3-n表示滤池硝化容积负荷实际值，c'nh3-n进、c'nh3-n出分别表示滤池进出水氨氮检测值，出水检测值根据出水仪表数据，同理参照步骤s1、s2的计算原理，进行取值；

44、q'nox-n＝24×q总×(c'nox-n进-c'nox-n出)/(1000×n当前×h×l×b)

45、其中，q'nox-n表示滤池反硝化容积负荷实际值，c'nox-n进、c'nox-n出分别表示滤池进出水硝酸盐氮检测值，出水检测值根据出水仪表数据，同理步骤参照s1、s2的计算原理，进行取值；

46、通过仪表的前后反馈，得到滤池实际的的有关容积负荷值，将其作为当前滤池处理能力的表征，纳入滤池运行格数的计算中，实现根据滤池实际处理能力，达到修正运行格数的功能，来应对进水负荷、水温及相关潜在因素对滤池功能的影响。

47、更进一步地，还包括s6：超负荷运行调节，具体过程如下：

48、当系统采用实际滤池容积负荷计算滤池投入运行格数n超出建设数量n建设，则根据相关容积负荷控制滤池总进水量；

49、根据有机物容积负荷计算滤池允许总进水量q'总1:

50、q'总1＝(1000×n建设×h×l×b×q'cod)/[24×(c'cod进-c'cod出)]

51、根据硝化容积负荷计算滤池允许总进水量q'总2:

52、q'总2＝(1000×n建设×h×l×b×q'nh3-n)[24×(c'nh3-n进-c'nh3-n出)]

53、根据反硝化容积负荷计算滤池允许总进水量q'总3:

54、q'总3＝(1000×n建设×h×l×b×q'nox-n)/[24×(c'nox-n进-c'nox-n出)]

55、实际滤池允许总进水量q'总:

56、q'总＝min(q'总1，q'总2，q'总3)

57、当滤池所需运行数量超出建设数量，则控制滤池总进水量不超过q'总，保障滤池出水水质，同时启动报警程序，提醒运营人员关注进水情况，采取应急措施。

58、3.有益效果

59、采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

60、本发明的一种曝气生物滤池水处理工艺自动运行控制方法，可通过plc/计算机系统实现对滤池的全自动运行，达到充分发挥滤池功能，减少运营压力，节约滤池运行能耗，保障出水水质的目的。