污水處理行業(yè)解決方案,污水處理全流程自動(dòng)控制系統(tǒng),前言,污水處理廠是從污染源排出的污（廢）水，因含污染物總量或濃度較高，達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)要求或不適應(yīng)環(huán)境容量要求，從而降低水環(huán)境質(zhì)量和功能目標(biāo)時(shí)，必需經(jīng)過人工強(qiáng)化處理的場(chǎng)所。一般分為城市集中污水處理廠和各污染源分散污水處理廠，處理后排入水體或城市管道。,中國(guó)水資源人均缺口也日益增大。在這樣的背景下，污水處理占有量少，空間分布不平衡。隨著中國(guó)城市化、工業(yè)化的加速，水資源的需求行業(yè)成為新興產(chǎn)業(yè)，目前與自來水生產(chǎn)、供水、排水、中水回用行業(yè)處于同等重要地位。,污水排放量大,截至2009年底，我國(guó)已經(jīng)建成的污水處理廠有1993座，總處理能力超過1億立方米/日,2010-1-19摘自：中國(guó)水網(wǎng)中國(guó)污泥處理處置市場(chǎng)報(bào)告（2010版）,已投建了大量的污水處理廠,我國(guó)污水處理行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀,城市污水處理廠的主要處理對(duì)象包括COD、BOD5、SS和氮磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。根據(jù)這些污染物的無機(jī)或有機(jī)屬性，溶解態(tài)和非溶解態(tài)，按去除對(duì)象和設(shè)備歸類城市污水處理方法主要包括：1、機(jī)械法2、化學(xué)法3、生化法一般情況下，生化處理部分是城市污水處理工藝的核心，也是工藝方案選擇的主要對(duì)象。,水行業(yè)自控系統(tǒng)構(gòu)成污水,活性污泥法主要有三類：1.傳統(tǒng)活性污泥法，包括其改進(jìn)型A/O、A2/O工藝2.SBR工藝，包括其改進(jìn)型CAST、CCAS等3.BIOLAK污水處理技術(shù),污水生化處理屬于二級(jí)處理，以去除不可沉懸浮物和溶解性可生物降解有機(jī)物為主要目的，其工藝構(gòu)成多種多樣，可分成活性污泥法、生物膜法、生物穩(wěn)定塘法和土地處理法等四大類。目前大多數(shù)城市污水處理廠都采用活性污泥法。,水行業(yè)自控系統(tǒng)構(gòu)成污水,A2/O工藝目前在城市污水處理廠中有較為廣泛的應(yīng)用，它是傳活性污泥工藝、生物硝化及反硝化除氮工藝及生物除磷工藝的結(jié)合。,A2/O工藝,A2/O工藝由厭氧、缺氧、好氧三部分組成,A2/O工藝流程圖,1、脫氮除磷效果好2、運(yùn)行操作簡(jiǎn)單3、水力停留時(shí)間少，相對(duì)節(jié)能4、有效防止產(chǎn)生污泥膨脹,A2/O工藝特點(diǎn),A2/O工藝流程畫面,A2/O工藝流程畫面,循環(huán)式活性污泥法（CAST）,循環(huán)式活性污泥法(CyclicActivatedSludgeSystem或Technology，簡(jiǎn)稱CASS或CAST)，該工藝的核心為間歇式反應(yīng)器，在此反應(yīng)器中按曝氣與不曝氣交替運(yùn)行，將生物反應(yīng)過程與泥水分離過程集中在一個(gè)池子中完成，屬于SBR工藝的一種變型。,CAST工藝流程圖,CAST工藝前置了一道“生物選擇區(qū)”，形成濃度梯度；中間設(shè)厭氧區(qū)，可使磷釋放；后設(shè)主反應(yīng)區(qū)，主反應(yīng)區(qū)除去除BOD和脫氮外，另有一部分污泥回流至生物選擇區(qū),CAST工藝特點(diǎn),1、取消污泥回流和較少的污泥內(nèi)回流2、具有除磷脫氮功能3、節(jié)省土建費(fèi)用和工程建設(shè)用地4、耐沖擊負(fù)荷、適應(yīng)水質(zhì)變化,CAST工藝流程畫面,CAST工藝流程畫面,懸掛鏈?zhǔn)狡貧馕鬯幚砉に囀且环N高效的生化處理系統(tǒng)，它采用活性污泥工藝，通過生化方法有效降解COD及BOD，并能對(duì)氮和磷進(jìn)行高效清除。,懸掛鏈?zhǔn)狡貧馕鬯幚砉に?懸掛鏈?zhǔn)狡貧夤に嚵鞒虉D,懸掛鏈?zhǔn)狡貧夤に囂攸c(diǎn),1、低負(fù)荷活性污泥工藝2、曝氣池采用士池結(jié)構(gòu)3、高效的曝氣系統(tǒng)4、簡(jiǎn)單而有效的污泥處理,懸掛鏈?zhǔn)狡貧夤に嚵鞒坍嬅?國(guó)外污水處理過程節(jié)能增效技術(shù)“水土不服”,結(jié)論：我國(guó)污水處理過程節(jié)能增效優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)的難度更大，研究和應(yīng)用必須結(jié)合我國(guó)國(guó)情！,我國(guó)污水處理行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀,目標(biāo)：兩高一低：提高處理能力，提高出水排放標(biāo)準(zhǔn)，降低處理能耗提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性關(guān)鍵技術(shù)工藝、設(shè)備、控制和管理四個(gè)方面,水處理行業(yè)的節(jié)能優(yōu)化,水處理行業(yè)的節(jié)能優(yōu)化,污水處理的節(jié)能優(yōu)化工藝：,動(dòng)態(tài)多級(jí)AO工藝,動(dòng)態(tài)多級(jí)AO工藝的運(yùn)行參數(shù)是基于污水處理過程模型和優(yōu)化計(jì)算技術(shù)自動(dòng)生成并由控制系統(tǒng)執(zhí)行，從而工藝及其模型與優(yōu)化技術(shù)成為不可分割的整體缺氧區(qū)和好氧區(qū)面積分配動(dòng)態(tài)多級(jí)AO工藝的運(yùn)行周期,工藝：動(dòng)態(tài)多級(jí)AO工藝,狀態(tài)方程性能函數(shù),工藝：動(dòng)態(tài)多級(jí)AO工藝,優(yōu)化控制的核心在于維持系統(tǒng)中微生物、營(yíng)養(yǎng)、供氧三者的平衡，即維持曝氣池內(nèi)污泥濃度、入水有機(jī)物濃度及流量和供氧量的平衡，當(dāng)其中任一項(xiàng)出現(xiàn)變動(dòng)（通常是進(jìn)水水量與進(jìn)水水質(zhì)變動(dòng)），應(yīng)相應(yīng)調(diào)整另外兩項(xiàng),控制：動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制,污水生化處理過程模型,控制：動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制,污水生化處理過程模型簡(jiǎn)化模型以活性污泥1號(hào)數(shù)學(xué)模型ASM1為基礎(chǔ)，結(jié)合我國(guó)污水處理廠的實(shí)際情況進(jìn)行合理化簡(jiǎn)，主要是對(duì)模型的反應(yīng)過程和組分進(jìn)行簡(jiǎn)化,建模原理：累積量=輸入量-輸出量+反應(yīng)生成量,控制：動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制,污水生化處理過程模型同時(shí)考慮溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響，對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行校正（Arrhenius公式）,控制：動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制,31,BOD,COD,SS,晴天,雨天,暴雨,活性污泥模型簡(jiǎn)化基于Benchmark模型驗(yàn)證,控制：動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制,溶解氧濃度優(yōu)化控制,控制：動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制,通過對(duì)鼓風(fēng)機(jī)變頻器的控制，實(shí)現(xiàn)按需曝氣，動(dòng)態(tài)調(diào)整含氧量，以達(dá)到節(jié)約能源，降低處理成本的目的,溶解氧濃度優(yōu)化控制,仿人智能控制,溶解氧濃度優(yōu)化控制,控制污泥濃度既有足夠數(shù)量的微生物去除入水負(fù)荷，保證出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，又能最大限度的發(fā)揮微生物的去除能力，降低處理能耗。,微生物污泥濃度優(yōu)化控制,毒水的診斷與應(yīng)對(duì)系統(tǒng),數(shù)據(jù)選擇的兩個(gè)原則：數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)測(cè)量，并且能夠反應(yīng)毒水信息數(shù)據(jù)的測(cè)點(diǎn)位置不能離入水口太遠(yuǎn),工業(yè)毒水診斷與應(yīng)對(duì)系統(tǒng),工業(yè)毒水診斷與應(yīng)對(duì)系統(tǒng),工業(yè)毒水診斷與應(yīng)對(duì)系統(tǒng),管理：遠(yuǎn)程監(jiān)控與診斷系統(tǒng),為污水處理廠提供遠(yuǎn)程技術(shù)服務(wù)區(qū)域性的服務(wù)機(jī)構(gòu)：以最少的人力運(yùn)行多個(gè)污水廠0:8080或:8080,管理：遠(yuǎn)程監(jiān)控與診斷系統(tǒng),高效編程效率提高1倍以上,污水處理專用模塊庫,鼓風(fēng)機(jī)單體圖元,提升泵單體圖元,格柵模板,沉淀池模板,污水專用模塊庫人機(jī)界面圖元和專用模板,動(dòng)態(tài)多級(jí)AO工藝工藝參數(shù)是基于污水處理過程模型動(dòng)態(tài)優(yōu)化的等流量行車吸泥口孔徑設(shè)計(jì)方法流道阻力特性計(jì)算基于污水處理過程模型的出水水質(zhì)預(yù)測(cè)方法實(shí)用性：活性污泥模型+我國(guó)污水處理過程特點(diǎn)工業(yè)毒水診斷與應(yīng)對(duì)系統(tǒng)儀表數(shù)據(jù)+專家知識(shí),創(chuàng)新點(diǎn),動(dòng)態(tài)多級(jí)AO工藝等流量行車吸泥口孔徑設(shè)計(jì)方法基于污水處理過程模型的出水水質(zhì)預(yù)測(cè)方法工業(yè)毒水診斷與應(yīng)對(duì)系統(tǒng),創(chuàng)新點(diǎn),為海城污水處理廠創(chuàng)造利潤(rùn)110萬元/年間接經(jīng)濟(jì)效益4200萬元,47,使用報(bào)告,2008年7-12月生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)相關(guān)數(shù)據(jù),表中電量包含生產(chǎn)用電和辦公、照明、取暖等用電，因此實(shí)際噸水處理能耗要更小,技術(shù)檢驗(yàn),2010年1-11月生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)相關(guān)數(shù)據(jù),表中電量包含生產(chǎn)用電和辦公、照明、取暖等用電，因此實(shí)際噸水處理能耗要更小,技術(shù)檢驗(yàn),海城污水處理廠生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù),技術(shù)檢驗(yàn),國(guó)家863計(jì)劃項(xiàng)目：污水處理過程智能優(yōu)化控制關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)集成（2009AA04Z155）國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目：基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的污水處理過程污泥膨脹預(yù)測(cè)與控制（61004051）國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目：城市污水處理過程優(yōu)化控制理論與關(guān)鍵技術(shù)研究（61034008）國(guó)家863計(jì)劃項(xiàng)目：基于FF、Profibus等通信技術(shù)的智能化模塊和儀表的研究和開發(fā)沈陽市科技攻關(guān)項(xiàng)目：高性能數(shù)字化智能模塊及儀表關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目合同,取得的成果：項(xiàng)目,企業(yè)委托項(xiàng)目：海城污水處理廠優(yōu)化運(yùn)行項(xiàng)目企業(yè)委托項(xiàng)目：大連長(zhǎng)興島臨港工業(yè)區(qū)南部及北部污水處理廠電氣自動(dòng)化設(shè)備供貨與安裝項(xiàng)目合同企業(yè)委托項(xiàng)目：遼寧省組織建設(shè)縣級(jí)污水處理廠自動(dòng)化控制控制系統(tǒng)（北鎮(zhèn)、大洼、溝幫子、盤山、臺(tái)安、義縣、黑山、法庫、開原、彰武等18個(gè)縣級(jí)污水處理廠）企業(yè)委托項(xiàng)目：廣州市番禺區(qū)大崗污水處理工程溶解氧閉環(huán)控制系統(tǒng)軟件開發(fā),取得的成果：項(xiàng)目支持,取得的成果：項(xiàng)目支持,申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利10項(xiàng),取得的成果：發(fā)明專利,申請(qǐng)軟件著作權(quán)11項(xiàng),取得的成績(jī)：軟件著作權(quán),發(fā)表學(xué)術(shù)論文28篇PingZhang,MingzheYuan,HongWang.Improvementofnitrogenremovalandreductionofoperatingcostsinanactivatedsludgeprocesswithfeedforward-cascadecontrolstrategy.BiochemicalEngineeringJournal.2008,41(8):53-58.PingZhang,MingzheYuan,HongWang.Self-TuningPIDBasedonAdaptiveGeneticAlgorithmswiththeApplicationofActivatedSludgeAerationProcessA.The6thWCICA,Dalian,June21-23,2006，9327-9330苑明哲,于海斌.流水線型并行控制器.控制理論與應(yīng)用,2004,21(4):646-650樊立萍,于海斌,袁德成.SBR污水生化處理系統(tǒng)的最優(yōu)控制及改造.控制與決策,2005,20(2),237-240,取得的成績(jī)：學(xué)術(shù)論文,取得的成果獲獎(jiǎng),取得的成果工程業(yè)績(jī),國(guó)家863項(xiàng)目“污水處理過程智能優(yōu)化控制關(guān)鍵技術(shù)”（2009AA04Z155,國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“城市污水處理過程優(yōu)化控制理論與關(guān)鍵技術(shù)研究”（61034008）,國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的污水處理過程污泥膨脹預(yù)測(cè)與控制”（61004051）,遼寧省朝陽凈源10萬噸/日污水處理廠自動(dòng)化控制系統(tǒng),遼寧省營(yíng)口南部產(chǎn)業(yè)區(qū)第一污水處理廠（5萬噸/日）儀表及自控化控制系統(tǒng),取得的成果工程業(yè)績(jī),遼寧省遼陽弓長(zhǎng)嶺4萬噸/日污水處理廠自動(dòng)化控制系統(tǒng),阜新市引白水源生產(chǎn)調(diào)度監(jiān)控、通信系統(tǒng)工程,黑龍江省哈爾濱松北區(qū)前進(jìn)水廠5萬噸/日改擴(kuò)建工程控制系統(tǒng),山東省青州6萬噸/日污水處理廠自動(dòng)化控制系統(tǒng),遼寧省沈陽味精廠污水處理計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),大連長(zhǎng)興島臨港工業(yè)區(qū)南部污水處理廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng),大連長(zhǎng)興島臨港工業(yè)區(qū)北部污水處理廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng),取得的成果工程業(yè)績(jī),遼寧海城污水處理廠（一期和