專利名稱：序批式處理工藝在非do狀態(tài)下的自動(dòng)控制方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污水處理領(lǐng)域，尤其是一種序批式處理工藝在非DO狀態(tài)下的自動(dòng)控制方法及裝置。
背景技術(shù)：
目前，序批式處理工藝中，曝氣階段是整個(gè)序批式處理過程中最重要的工藝處理環(huán)節(jié)，曝氣風(fēng)量的控制主要由控制系統(tǒng)來完成。序批式SBR的處理目標(biāo)是氧化和去除溶解的或微小的游離懸浮物質(zhì)。氧化反應(yīng)在SBR中是通過微生物的生物氧化完成的，因此微生物能否有效地將懸物質(zhì)轉(zhuǎn)化為固體并沉淀是SBR正常運(yùn)行的關(guān)鍵。而氧是微生物氧化有機(jī)物以獲得生長(zhǎng)的能量所必需的；氧量不足會(huì)使好氧菌活性降低；反應(yīng)池中微生物的生長(zhǎng)需要大量的氧，食物越多微生物的活性越高，因此氧需求量亦大。另外，有機(jī)物的穩(wěn)定也需要氧。因而反應(yīng)池中氧濃度控制對(duì)于整個(gè)工藝的運(yùn)行是很重要的。滿足必需類型細(xì)菌的活性以達(dá)到必要的處理效率，保證最低的氧需求量。如果反應(yīng)池中DO (溶解氧)過低，絲狀菌會(huì)大量繁殖而使得絮凝體沉淀能力降低；同樣，如果DO過高，絮凝體很難形成，因此，為保證優(yōu)質(zhì)的出水水質(zhì)，必須保持適當(dāng)?shù)腄O水平，所以DO的動(dòng)態(tài)平衡是生物處理過程最關(guān)鍵條件。因此，在現(xiàn)在的序批式處理工藝中，都是利用DO值作為自動(dòng)控制的首要條件，使風(fēng)機(jī)在預(yù)定時(shí)間內(nèi)向反應(yīng)池中送入空氣，使空氣中的氧在反應(yīng)池內(nèi)形成溶解氧，從而控制反應(yīng)池內(nèi)的DO值，并根據(jù)反應(yīng)池內(nèi)的DO值的反饋信息來決定風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀況。但是，現(xiàn)在的控制方法存在以下問題首先，由于現(xiàn)在的工藝省去了曝氣反應(yīng)池的前置池，污水直接進(jìn)入曝氣反應(yīng)池內(nèi)，因此污水的流量是通常變化的，不是一個(gè)恒定的流量，根據(jù)時(shí)間段的不同，其需要的曝氣量也不相同。而現(xiàn)在的自動(dòng)控制方式中，流量是按照恒定的方式來計(jì)算的，風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間及結(jié)束時(shí)間均是固定的，因此在污水流量變化的過程中，就可能導(dǎo)致曝氣量的浪費(fèi)或不足；其次，DO值的反饋信息存在滯后性，空氣進(jìn)入污水中后，需要一定的反應(yīng)時(shí)間才能形成D0，因此根據(jù)DO值的反饋信息來決定風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)是不準(zhǔn)確的。這些問題就會(huì)導(dǎo)致曝氣量控制不準(zhǔn)確，而曝氣工藝是能耗最多的環(huán)節(jié)，其能耗相當(dāng)于總能耗的50%，因此，現(xiàn)在的控制方式對(duì)于能耗的節(jié)省是相當(dāng)不利的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種序批式處理工藝在非DO狀態(tài)下的自動(dòng)控制方法及裝置，它能精確地控制曝氣量來維持曝氣池內(nèi)氧含量處于最佳的范圍，就能使曝氣生化反應(yīng)效果達(dá)到最優(yōu)，在滿足充氧要求的前提下極大的降低了能耗，減少了運(yùn)行成本，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的序批式處理工藝在非DO狀態(tài)下的自動(dòng)控制方法，實(shí)時(shí)采集本次進(jìn)水水質(zhì)參數(shù)及進(jìn)水量參數(shù)，并將其與上一周期出水水質(zhì)參數(shù)一同發(fā)送到曝氣自動(dòng)控制裝置中，經(jīng)過曝氣自動(dòng)控制裝置預(yù)設(shè)程序的自動(dòng)計(jì)算后，獲得本次進(jìn)水處理工藝的各項(xiàng)參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)脫離DO值的序批式處理工藝的自動(dòng)控制。
所述的進(jìn)水水質(zhì)參數(shù)為COD值、BOD值及氨氮含量。所述的進(jìn)水量為進(jìn)水的體積流量。上一周期出水水質(zhì)參數(shù)為COD、BOD、NH3-N、SS。獲得本次進(jìn)水處理工藝的各項(xiàng)參數(shù)為曝氣起始時(shí)間、曝氣結(jié)束時(shí)間、曝氣風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率及運(yùn)行臺(tái)數(shù)、沉淀時(shí)間、潷水時(shí)間及回流污泥或剩余污泥的排放時(shí)間。序批式處理工藝在非DO狀態(tài)下的自動(dòng)控制裝置，包括曝氣自動(dòng)控制裝置，其特征在于在曝氣自動(dòng)控制裝置上連接有進(jìn)水水質(zhì)采集參數(shù)采集器、進(jìn)水流量計(jì)、變頻控制柜、 鼓風(fēng)機(jī)及出水水質(zhì)監(jiān)測(cè)器；變頻控制柜與鼓風(fēng)機(jī)連接。在曝氣自動(dòng)控制裝置上連接有上位控制機(jī)。上位控制機(jī)可以記錄曝氣自動(dòng)控制裝置中的運(yùn)行參數(shù)，如上一周期出水水質(zhì)參數(shù)等，同時(shí)還可以對(duì)曝氣自動(dòng)控制裝置確定的本次進(jìn)水處理工藝的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整、修改，同時(shí)可以將上一周期出水水質(zhì)參數(shù)輸入到曝氣自動(dòng)控制裝置中。進(jìn)水水質(zhì)采集參數(shù)采集器包括COD檢測(cè)儀、BOD檢測(cè)儀及氨氮含量檢測(cè)儀。DO值是衡量水體自凈能力的一個(gè)指標(biāo)，因此，現(xiàn)在的自動(dòng)控制工藝都會(huì)將DO值作為曝氣量控制的主要參數(shù)，而目的則是為了獲得理想的DO值，而采用DO值作為主要參數(shù)的控制過程顯然并不節(jié)能。因?yàn)榭諝庠谶M(jìn)入污水后，形成DO的效率與水位是有關(guān)聯(lián)的，這就必須要考慮到進(jìn)水量，如果不能在DO形成最有效的區(qū)間內(nèi)進(jìn)行曝氣的話，消耗的能量就會(huì)明顯增多。而且DO值在污水處理中僅是一個(gè)表象，而實(shí)質(zhì)是進(jìn)水水質(zhì)及進(jìn)水量，除此之外， 曝氣量的合理選擇還要考慮到出水水質(zhì)，出水水質(zhì)只需要滿足剛好達(dá)標(biāo)，而并不需要超過標(biāo)準(zhǔn)很多，這樣才能保證不會(huì)使曝氣量過量，從而控制能耗。目前PID自動(dòng)控制或通過閥門開度調(diào)節(jié)的控制方法不能實(shí)現(xiàn)在污水廠進(jìn)水水量和水質(zhì)時(shí)刻發(fā)生變化的過程中，保持曝氣池溶解氧濃度的穩(wěn)定，從而影響污水廠的處理效率、增大曝氣系統(tǒng)的能耗。采用PID (比例-積分-微分)進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，是根據(jù)SBR池中溶解氧的測(cè)定值與上位機(jī)溶解氧設(shè)定值進(jìn)行比較，將兩者偏差通過PID運(yùn)算后輸出變頻器的運(yùn)行頻率信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而控制SBR池內(nèi)的溶解氧含量；閥門開度調(diào)節(jié)控制方法是通過運(yùn)行人員根據(jù)當(dāng)前運(yùn)行情況和溶解氧監(jiān)反饋值人為地調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)出口電動(dòng)閥門開度進(jìn)行調(diào)節(jié)來控制SBR池內(nèi)的溶解氧含量。以上兩種控制方法存在時(shí)間延遲性、曝氣能耗利用率低且能耗消耗閥門本體上、人為調(diào)節(jié)可靠性低等；該系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是取消了采用調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)空氣流量，調(diào)節(jié)閥會(huì)消耗一部分能量，長(zhǎng)期運(yùn)行，不利于節(jié)能。本發(fā)明的工作原理序批式處理工藝中，當(dāng)污水進(jìn)入曝氣池時(shí)，根據(jù)進(jìn)水水質(zhì) bod (生物需氧量)、cod (化學(xué)需氧量)、SS(懸浮物)、pH/t、水量及其上一周期出水水質(zhì)情況等得到本次進(jìn)水處理工藝的各工藝參數(shù)(曝氣起始水位、曝氣時(shí)間、曝氣停止水位、曝氣量、曝氣風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率及運(yùn)行臺(tái)數(shù)、沉淀時(shí)間、潷水時(shí)間、回流污泥/剩余污泥排放時(shí)間等)， 而在運(yùn)行當(dāng)中，鼓風(fēng)量還可根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)、水量的變化相應(yīng)地調(diào)整，能實(shí)時(shí)滿足曝氣池各時(shí)段生化反應(yīng)所需要的曝氣量，保持工藝的穩(wěn)定運(yùn)行；可以較為精確地模擬出實(shí)際曝氣反應(yīng)中各參量與所需曝氣量的互動(dòng)變化關(guān)系?？刂撇呗赃x擇采用通過在線進(jìn)出水水質(zhì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)參數(shù)動(dòng)態(tài)控制。采用通過在線進(jìn)出水水質(zhì)系統(tǒng)控制曝氣量具備這樣的控制思想視進(jìn)水濃度情況確定曝氣時(shí)間、變頻器運(yùn)行頻率參數(shù)控制量，進(jìn)水COD濃度偏高較大時(shí)，采取較大的控制量輸出，以體現(xiàn)糾偏迅速；進(jìn)水COD濃度較小時(shí)，采取較慎微的控制量輸出和較短曝氣時(shí)間。 鼓風(fēng)機(jī)選用了靈活、節(jié)能的帶變頻調(diào)速的羅茨風(fēng)機(jī)，具有恒轉(zhuǎn)矩輸出的特性，流量和轉(zhuǎn)速成正比例關(guān)系，軸功率和轉(zhuǎn)速也成正比例關(guān)系。本發(fā)明實(shí)施中具有以下優(yōu)點(diǎn)
一、專業(yè)性本控制系統(tǒng)為污水生化處理系統(tǒng)專用。
二、開放性①?gòu)?qiáng)大的拓?fù)淠芰Γ阌谄貧庀到y(tǒng)的改擴(kuò)建。
②無縫的嵌入能力，可以輕松得嵌入整個(gè)污水處理廠的SCADA系統(tǒng)。
三、友好性①全中文的開發(fā)平臺(tái)、全中文顯示、專業(yè)化的設(shè)計(jì)、人性化的界面。
四、智能性①實(shí)現(xiàn)曝氣系統(tǒng)的智能控制。保證高效處理。低成本運(yùn)行。
②設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，自動(dòng)聲、光報(bào)警，同時(shí)做出最佳的應(yīng)急性處理；
③方便、快速的查看、保存實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、報(bào)警數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)。
五、節(jié)能性①污水處理能力提高；
②鼓風(fēng)機(jī)耗電量降低；
③人工成本降低。
六、安全性可以設(shè)有多級(jí)用戶密碼保護(hù)，從而保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。本發(fā)明中，曝氣自動(dòng)控制裝置在根據(jù)采集的參數(shù)計(jì)算本次工藝的各工藝參數(shù)時(shí) (曝氣起始水位、曝氣時(shí)間、曝氣停止水位、曝氣量、曝氣風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率及運(yùn)行臺(tái)數(shù)、沉淀時(shí)間、潷水時(shí)間、回流污泥/剩余污泥排放時(shí)間等)，采用本領(lǐng)域慣用的計(jì)算手段及常規(guī)的PLC 編程方式來進(jìn)行。由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采集進(jìn)水水質(zhì)參數(shù)及進(jìn)水量參數(shù)，將它們結(jié)合上一周期出水水質(zhì)參數(shù)作為自動(dòng)控制裝置的主要處理參數(shù)，以獲得理想工作參數(shù)，能使DO值能穩(wěn)定在設(shè)計(jì)值，這樣既能滿足污水處理的要求，又能使風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)更合理，起到節(jié)約能耗的目的，使自動(dòng)控制的方式脫離DO狀態(tài)，避免了傳統(tǒng)控制方式中存在的問題。本發(fā)明能耗顯著降低，與現(xiàn)有的自動(dòng)控制方式相比，節(jié)省能耗15% 35% 以上。本發(fā)明的方法簡(jiǎn)單，容易實(shí)施，所采用的裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作方便，成本低廉，使用效果好。


附圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施例方式序批式處理工藝在非DO狀態(tài)下的自動(dòng)控制方法，其特征在于 實(shí)時(shí)采集本次進(jìn)水水質(zhì)參數(shù)及進(jìn)水量參數(shù)，進(jìn)水水質(zhì)參數(shù)為COD值、BOD值及氨氮含量；進(jìn)水量為進(jìn)水的體積流量；并將其與上一周期出水水質(zhì)參數(shù)一同發(fā)送到曝氣自動(dòng)控制裝置中，上一周期出水水質(zhì)參數(shù)為C0D、B0D、NH3-N、SS ；經(jīng)過曝氣自動(dòng)控制裝置預(yù)設(shè)程序的自動(dòng)計(jì)算后，獲得本次進(jìn)水處理工藝的各項(xiàng)參數(shù)，包括曝氣起始時(shí)間、曝氣結(jié)束時(shí)間、曝氣風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率及運(yùn)行臺(tái)數(shù)、沉淀時(shí)間、潷水時(shí)間及回流污泥或剩余污泥的排放時(shí)間；從實(shí)現(xiàn)脫離 DO值的序批式處理工藝的自動(dòng)控制。序批式處理工藝在非DO狀態(tài)下的自動(dòng)控制裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括曝氣自動(dòng)控制裝置1(曝氣自動(dòng)控制裝置1采用內(nèi)嵌智能控制程序的PLC)，在曝氣自動(dòng)控制裝置1上連接有進(jìn)水水質(zhì)采集參數(shù)采集器、進(jìn)水流量計(jì)2、上位控制機(jī)3 (上位控制機(jī)3為企業(yè)的監(jiān)控計(jì)算機(jī)及相關(guān)設(shè)備)、變頻控制柜4、鼓風(fēng)機(jī)5 (鼓風(fēng)機(jī)5通常為兩臺(tái)，但是也可根據(jù)需要設(shè)置更多)及出水水質(zhì)監(jiān)測(cè)器6 ；變頻控制柜4與鼓風(fēng)機(jī)5連接；進(jìn)水水質(zhì)采集參數(shù)采集器包括COD檢測(cè)儀7、BOD檢測(cè)儀8及氨氮含量檢測(cè)儀9。在工作過程中，污水在進(jìn)入曝氣反應(yīng)池時(shí)，COD檢測(cè)儀7、B0D檢測(cè)儀8及氨氮含量檢測(cè)儀9檢測(cè)進(jìn)水水質(zhì)參數(shù)(包括COD值、BOD值及氨氮含量)，同時(shí)，進(jìn)水流量計(jì)2計(jì)量進(jìn)水體積；以上計(jì)量的參數(shù)直接輸送到曝氣自動(dòng)控制裝置1中，通過曝氣自動(dòng)控制裝置1內(nèi)嵌的智能控制程序進(jìn)行計(jì)算后，獲得曝氣起始時(shí)間、曝氣結(jié)束時(shí)間、曝氣風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率及運(yùn)行臺(tái)數(shù)、沉淀時(shí)間、潷水時(shí)間及回流污泥或剩余污泥的排放時(shí)間。這樣，就可以根據(jù)進(jìn)水的水質(zhì)參數(shù)及進(jìn)水量參數(shù)控制鼓風(fēng)機(jī)5在最合理的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行曝氣，提高曝氣的效率，降低曝氣的能耗。不以DO值作為控制參數(shù)，避免了由于控制參數(shù)的滯后性及其它不準(zhǔn)確性而帶來的誤差，有效的提高了節(jié)能效果。
權(quán)利要求
1.一種序批式處理工藝在非DO狀態(tài)下的自動(dòng)控制方法，其特征在于實(shí)時(shí)采集本次進(jìn)水水質(zhì)參數(shù)及進(jìn)水量參數(shù)，并將其與上一周期出水水質(zhì)參數(shù)一同發(fā)送到曝氣自動(dòng)控制裝置中，經(jīng)過曝氣自動(dòng)控制裝置預(yù)設(shè)程序的自動(dòng)計(jì)算后，獲得本次進(jìn)水處理工藝的各項(xiàng)參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)脫離DO值的序批式處理工藝的自動(dòng)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的序批式處理工藝在非DO狀態(tài)下的自動(dòng)控制方法，其特征在于所述的進(jìn)水水質(zhì)參數(shù)為COD值、BOD值及氨氮含量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的序批式處理工藝在非DO狀態(tài)下的自動(dòng)控制方法，其特征在于所述的進(jìn)水量為進(jìn)水的體積流量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的序批式處理工藝在非DO狀態(tài)下的自動(dòng)控制方法，其特征在于上一周期出水水質(zhì)參數(shù)為COD、BOD、NH3-N、SS。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的序批式處理工藝在非DO狀態(tài)下的自動(dòng)控制方法，其特征在于獲得本次進(jìn)水處理工藝的各項(xiàng)參數(shù)為曝氣起始時(shí)間、曝氣結(jié)束時(shí)間、曝氣風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率及運(yùn)行臺(tái)數(shù)、沉淀時(shí)間、潷水時(shí)間及回流污泥或剩余污泥的排放時(shí)間。
6.一種序批式處理工藝在非DO狀態(tài)下的自動(dòng)控制裝置，包括曝氣自動(dòng)控制裝置(1)， 其特征在于在曝氣自動(dòng)控制裝置(1)上連接有進(jìn)水水質(zhì)采集參數(shù)采集器、進(jìn)水流量計(jì) (2 )、變頻控制柜(4 )、鼓風(fēng)機(jī)(5 )及出水水質(zhì)監(jiān)測(cè)器(6 )；變頻控制柜(4 )與鼓風(fēng)機(jī)(5 )連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的序批式處理工藝在非DO狀態(tài)下的自動(dòng)控制裝置，其特征在于在曝氣自動(dòng)控制裝置(1)上連接有上位控制機(jī)(3 )。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的序批式處理工藝在非DO狀態(tài)下的自動(dòng)控制裝置，其特征在于進(jìn)水水質(zhì)采集參數(shù)采集器包括COD檢測(cè)儀(7)、BOD檢測(cè)儀(8)及氨氮含量檢測(cè)儀(9)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種序批式處理工藝在非DO狀態(tài)下的自動(dòng)控制方法及裝置，實(shí)時(shí)采集本次進(jìn)水水質(zhì)參數(shù)及進(jìn)水量參數(shù)，并將其與上一周期出水水質(zhì)參數(shù)一同發(fā)送到曝氣自動(dòng)控制裝置中，經(jīng)過曝氣自動(dòng)控制裝置預(yù)設(shè)程序的自動(dòng)計(jì)算后，獲得本次進(jìn)水處理工藝的各項(xiàng)參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)脫離DO值的序批式處理工藝的自動(dòng)控制。本發(fā)明采集進(jìn)水水質(zhì)參數(shù)及進(jìn)水量參數(shù)，將它們結(jié)合上一周期出水水質(zhì)參數(shù)作為自動(dòng)控制裝置的主要處理參數(shù)，以獲得理想工作參數(shù)，能使DO值能穩(wěn)定在設(shè)計(jì)值，這樣既能滿足污水處理的要求，又能使風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)更合理，起到節(jié)約能耗的目的，使自動(dòng)控制的方式脫離DO狀態(tài)，避免了傳統(tǒng)控制方式中存在的問題。本發(fā)明能耗顯著降低，與現(xiàn)有的自動(dòng)控制方式相比，節(jié)省能耗15％～35％以上。
文檔編號(hào)C02F3/12GK102491507SQ201110414608
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者夏衛(wèi)平, 胡建昌 申請(qǐng)人:西部水務(wù)集團(tuán)(貴州)有限公司