[发明专利]一种基于MABR工艺的曝气量与内回流量优化控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于MABR工艺的曝气量与内回流量优化控制系统及方法，系统包括在线监测系统、MABR曝气系统、好氧池曝气系统、内回流系统、外回流系统、剩余污泥排放系统、曝气PLC控制系统以及内回流PLC控制系统。在缺氧池和好氧池之间增加MABR池，采用MABR的特殊膜曝气工艺，实现溶解氧和污染物在生物膜上的异向传质，提升氧气利用效率，实现同步硝化反硝化反应，降低曝气能耗；由于MABR池能够对氮进行部分和极限去除，进而可以缩短好氧池曝气时间或关闭好氧池曝气，进而节省曝气能耗；由于MABR的同步硝化反硝化作用，能够降低硝酸盐氮的内回流量，进一步降低内回流产生的能耗；通过对缺氧池、MABR池和好氧池的联合控制，能够为污水厂降低电耗，节省运行费用。

技术领域

本发明属于污水处理技术与节能降耗控制领域，具体涉及一种基于MABR工艺的曝气量与内回流量优化控制系统及方法。MABR英文名称为Membrane Aerated BiofilmReactor，即膜曝气生物膜反应器。

背景技术

随着污水资源化利用的趋势，污水处理厂的出水水质标准不断提高。污水处理厂以投入高能耗与高物耗的方式来换取出水水质的达标。采用悬浮填料构建活性污泥-生物膜复合系统是目前污水处理厂进行提标改造的主流技术路线之一。其通过外部曝气实现悬浮填料的流化，溶解氧和污染物向悬浮填料上形成的生物膜进行同向传质。而MABR则采用无泡曝气的方式进行异向传质，即氧气从膜的空气侧透过膜后，扩散到污水侧，并在污水侧发生硝化反应，形成硝化微生物膜层。由于外部混合液处于缺氧状态，反硝化细菌能够利用硝酸盐和污水中的碳源进行反硝化反应，从而实现同步硝化与反硝化过程。MABR工艺的氧气依靠自由扩散，直接被生物膜的硝化微生物层利用，能够降低能耗并提升氧气利用效率。又因MABR工艺的同步硝化与反硝化反应在好氧池的上游进行，可以降低或省去硝化液内回流量。MABR是具有前景的污水厂升级改造工艺之一，并且具有降低能耗的优势。因此，如何对MABR池和好氧池的曝气量以及生化池的内回流量进行联合优化控制，也是亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于MABR工艺的曝气量与内回流量优化控制系统及方法。针对污水处理厂通过高能耗、高物耗投入满足出水总氮达标目的的问题，在A/A/O工艺的缺氧池和好氧池之间耦合MABR工艺，以提升氧利用率及脱氮效能，从而降低曝气能耗及内回流量。本发明通过在线监测仪表采集数据，采用数据模拟计算分析的方法，建立MABR优化曝气、好氧池按需曝气及内回流优化流量的逻辑控制，实现能耗的减量化和工艺运行的最优化。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种基于MABR工艺的曝气量与内回流量优化控制系统，其特征在于，包括在线监测系统、MABR曝气系统、好氧池曝气系统、内回流系统、外回流系统、剩余污泥排放系统、曝气PLC控制系统以及内回流PLC控制系统。

进一步地，在线监测系统包括流量测量仪、COD分析仪、NH₄-N分析仪、NO₃-N分析仪、溶解氧测量仪、温度测量仪、pH测量仪、MLSS分析仪、总氮分析仪。其中，缺氧池的进水端设置有NO₃-N分析仪，缺氧池的出水端设置有流量测量仪、COD分析仪和NH₄-N分析仪；MABR池中段设置有温度测量仪、pH测量仪、MLSS分析仪和溶解氧测量仪，MABR池末端设置有NO₃-N分析仪、MABR出水流量测量仪、出水COD分析仪和出水NH₄-N分析仪；好氧池的中段设置有温度测量仪、pH测量仪、MLSS分析仪和溶解氧测量仪，好氧池的出水段设置有COD分析仪和总氮分析仪；内回流系统设置内回流流量计；剩余污泥排放系统设置剩余污泥流量计、剩余污泥MLSS分析仪。流量测量仪、COD分析仪、NH₄-N分析仪、NO₃-N分析仪、溶解氧测量仪、温度测量仪、pH测量仪、MLSS分析仪、总氮分析仪均通过电气分别与曝气PLC和内回流控制PLC连接。