申請日2015.06.12
公開(公告)日2015.09.23
IPC分類號C02F3/02
摘要
本發(fā)明公開了一種自動化控制廢水生物處理系統(tǒng)溶氧濃度的方法，以人工控制溶氧過程中溶氧控制設備運行的數(shù)據(jù)為基礎，運用數(shù)理統(tǒng)計和概率論的基本原理，將生物系統(tǒng)溶氧的控制方式以階梯形式篩選歸納分為若干類，分別對應不同的溶氧控制設備組合，將其對應關系輸入中控系統(tǒng)，使中控系統(tǒng)能夠根據(jù)檢測到的溶氧濃度自動控制相應的溶氧控制設備組合的開啟和關閉，將溶氧濃度調(diào)節(jié)在上下限范圍內(nèi)。
摘要附圖
權利要求書
1.一種自動化控制廢水生物處理系統(tǒng)溶氧濃度的方法，其特征在于，包 括以下步驟：
步驟1，對不同溶氧控制設備的組合方式進行分類：
首先，設定溶氧濃度的上限和下限，開啟溶氧控制設備進行廢水生物處 理，通過人工控制的方法調(diào)整不同溶氧控制設備的組合，將溶氧濃度調(diào)節(jié)在 上限和下限范圍內(nèi)，處理至少90天后，結束人工控制;
然后，統(tǒng)計不同溶氧控制設備組合的運行時間，并按運行時間長短進行 排序，運行時間最長的溶氧控制設備組合定義為“常規(guī)”，以“常規(guī)”時的溶 氧濃度為參照，在相同水質(zhì)條件下，使溶氧濃度往降低趨勢發(fā)展的溶氧控制 設備組合定義為“弱化”，使溶氧濃度向上升趨勢發(fā)展的溶氧控制設備組合定 義為“強化”;
步驟2，調(diào)整中控系統(tǒng)控制方式：
首先，當溶氧濃度在上限和下限之間時，規(guī)定其對應“常規(guī)”的溶氧控 制設備組合;當溶氧濃度高于上限時，規(guī)定其對應“弱化”的溶氧控制設備 組合;當溶氧濃度低于下限時，規(guī)定其對應“強化”的溶氧控制設備組合;
然后，將設定的溶氧濃度的上限、下限以及不同溶氧濃度和溶氧控制設 備組合的對應關系輸入中控系統(tǒng)的中央處理器中，當溶氧濃度在上限和下限 之間時，開啟“常規(guī)”溶氧控制設備組合;當溶氧濃度高于上限時，開啟“弱 化”溶氧控制設備組合，當溶氧濃度低于下限時，開啟“強化”的溶氧控制 設備組合;
步驟3，采用自動控制的方法控制廢水生物處理系統(tǒng)的溶氧濃度：
開啟中控系統(tǒng)，采用溶氧濃度在線監(jiān)測儀檢測當前反應池內(nèi)的溶氧濃度， 并將溶氧濃度數(shù)據(jù)傳至中控系統(tǒng)，中控系統(tǒng)判斷溶氧濃度與上下限的關系， 自動控制對應的溶氧控制設備組合的開啟和關閉，將溶氧濃度調(diào)節(jié)至上限和 下限范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權利要求1所述的自動化控制廢水生物處理系統(tǒng)溶氧濃度的方法， 其特征在于，步驟1中所述“弱化”可根據(jù)所述溶氧控制設備組合的調(diào)節(jié)力 度分為若干個階段，即“弱化1”、“弱化2”、“弱化3”…，分別對應不同的 溶氧控制設備組合，且后者比前者能使更高的溶氧濃度降到所述上限、下限 范圍內(nèi);
步驟2中，當所述溶氧濃度高于所述上限時，規(guī)定其對應“弱化1”的溶 氧控制設備組合，每運行1h后如果所述溶氧濃度還未降低到所述上限、下限 范圍內(nèi)，則規(guī)定其對應后一個“弱化”階段的溶氧控制設備組合。
3.根據(jù)權利要求2所述的自動化控制廢水生物處理系統(tǒng)溶氧濃度的方法， 其特征在于，步驟1所述“弱化”和“強化”分為相同數(shù)目的階段，或者分 為不同數(shù)目的階段。
4.根據(jù)權利要求1所述的自動化控制廢水生物處理系統(tǒng)溶氧濃度的方法， 其特征在于，步驟1所述“強化”可根據(jù)所述溶氧控制設備組合的調(diào)節(jié)力度 分為若干個階段，即“強化1”、“強化2”、“強化3”…，分別對應不同的溶 氧控制設備組合，且后者比前者能使更低的溶氧濃度升到所述上限、下限范 圍內(nèi);
步驟2中，當所述溶氧濃度低于所述下限時，規(guī)定其對應“強化1”的溶 氧控制設備組合，每運行1h后如果所述溶氧濃度還未升高到所述上限、下限 范圍內(nèi)，則規(guī)定其對應后一個“強化”階段的溶氧控制設備組合。
5.根據(jù)權利要求4所述的自動化控制廢水生物處理系統(tǒng)溶氧濃度的方法， 其特征在于，步驟1所述“弱化”和“強化”分為相同數(shù)目的階段，或者分 為不同數(shù)目的階段。
6.根據(jù)權利要求1所述的自動化控制廢水生物處理系統(tǒng)溶氧濃度的方法， 其特征在于，所述的溶氧控制設備為轉碟曝氣機或轉刷曝氣機。
說明書
一種自動化控制廢水生物處理系統(tǒng)溶氧濃度的方法
技術領域
本發(fā)明屬于污水處理技術領域，涉及一種自動化控制廢水生物處理系統(tǒng) 溶氧濃度的方法。
背景技術
國內(nèi)大多數(shù)污水處理廠主體采用生物處理系統(tǒng)，而生物處理系統(tǒng)通常涉 及多項運行參數(shù)，包括污泥濃度(MLSS)、溶氧濃度(DO)、污泥回流比、 水力停留時間(HRT)及污泥齡(SRT)，其中，生物系統(tǒng)中涉及的所有控制 參數(shù)中DO是最為重要的控制參數(shù)，也是最難控制的運行參數(shù)。
生物處理系統(tǒng)中，除單純的厭氧處理系統(tǒng)外，通常分為厭氧、缺氧、好 氧部分，厭氧和缺氧部分由于不設置或設置微量曝氣，較易滿足，因此不涉 及DO的控制問題;而好氧部分，作為有機物去除的核心部分，主要是通過 在有氧條件下利用好氧微生物的代謝活動將廢水中的有機物氧化為無機物的 方法，DO的水平直接影響好氧微生物的活性，從而影響好氧生物處理的效率。
與此同時，在一個典型的污水處理廠，表面曝氣設備的能耗約占總運行 費用的60%-80%，因此實現(xiàn)DO的合理穩(wěn)定控制，不僅有利于提高生物系統(tǒng) 的處理效率，而且可以節(jié)省運行成本。
目前常規(guī)采用的方法為人工實時監(jiān)測來控制DO，很難實現(xiàn)DO的合理穩(wěn) 定控制，原因主要有以下幾點：(1)進水水質(zhì)、水量的變化會直接對生物池 中DO的含量產(chǎn)生影響，而且往往影響較為迅速，尤其對于水量在10萬噸/ 天以下的，以處理工業(yè)污水為主的污水處理廠或處理站，來水水量和水質(zhì)情 況，往往在一天內(nèi)具有多次浮動，這就造成DO的變化很不穩(wěn)定，且波動相 對頻繁，控制較為困難。(2)污水廠運行過程中，每日需有專人實時監(jiān)控DO 的變化情況，并根據(jù)DO的浮動，調(diào)整相應的表面曝氣設備，然而人工監(jiān)控 不可避免的具有一定的滯后性，尤其夜間人工監(jiān)控DO的效果相對不理想。(3) 常規(guī)的DO自控方法通常采用DO單點控制，且控制過程中會發(fā)生表面曝氣設 備的頻繁啟停，不能滿足污水廠的實際運行。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種自動化控制廢水生物處理系統(tǒng)溶氧濃度的方 法，解決了現(xiàn)有DO控制系統(tǒng)均為人工控制，且控制效果相對較差的技術問 題，改善出水水質(zhì)，降低能耗及人力成本，節(jié)約了勞動力。
本發(fā)明采用的技術方案是，一種自動化控制廢水生物處理系統(tǒng)溶氧濃度 的方法，包括以下步驟：
步驟1，對不同溶氧控制設備的組合方式進行分類
首先，設定溶氧濃度的上限和下限，開啟溶氧控制設備進行廢水生物處 理，通過人工控制的方法調(diào)整不同溶氧控制設備的組合，將溶氧濃度調(diào)節(jié)在 上限和下限范圍內(nèi)。處理至少90天后，結束人工控制。
然后，統(tǒng)計不同溶氧控制設備組合的運行時間，并按運行時間長短進行 排序，運行時間最長的溶氧控制設備組合定義為“常規(guī)”，以“常規(guī)”時的溶 氧濃度為參照，在相同水質(zhì)條件下，使溶氧濃度往降低趨勢發(fā)展的溶氧控制 設備組合定義為“弱化”，使溶氧濃度向上升趨勢發(fā)展的溶氧控制設備組合定 義為“強化”。
步驟2，調(diào)整中控系統(tǒng)控制方式
首先，當溶氧濃度在上限和下限之間時，規(guī)定其對應“常規(guī)”的溶氧控 制設備組合;當溶氧濃度高于上限時，規(guī)定其對應“弱化”的溶氧控制設備 組合;當溶氧濃度低于下限時，規(guī)定其對應“強化”的溶氧控制設備組合。
然后，將設定的溶氧濃度的上限、下限以及不同溶氧濃度和溶氧控制設 備組合的對應關系輸入中控系統(tǒng)的中央處理器中，并通過軟件編程使中控系 統(tǒng)具有以下功能：當溶氧濃度在上限和下限之間時，開啟“常規(guī)”溶氧控制 設備組合;當溶氧濃度高于上限時，開啟“弱化”溶氧控制設備組合，當溶 氧濃度低于下限時，開啟“強化”的溶氧控制設備組合。
步驟3，采用自動控制的方法控制廢水生物處理系統(tǒng)的溶氧濃度
開啟中控系統(tǒng)，采用溶氧濃度在線監(jiān)測儀檢測當前反應池內(nèi)的溶氧濃度， 并將溶氧濃度數(shù)據(jù)傳至中控系統(tǒng)，中控系統(tǒng)判斷溶氧濃度與上下限的關系， 自動控制對應的溶氧控制設備組合的開啟和關閉，將溶氧濃度調(diào)節(jié)至上限和 下限范圍內(nèi)。
本發(fā)明還具有以下特點：
步驟1中“弱化”可根據(jù)溶氧控制設備組合的調(diào)節(jié)力度分為若干個階段， 即“弱化1”、“弱化2”、“弱化3”…，分別對應不同的溶氧控制設備組合， 對溶氧濃度進行不同力度的調(diào)節(jié)。通常定義，“弱化1”、“弱化2”、“弱化3”… 對溶氧濃度的調(diào)節(jié)力度逐漸增大，即后者比前者能使更高的溶氧濃度降到上 線以內(nèi)。
同理，“強化”可根據(jù)溶氧控制設備組合的調(diào)節(jié)力度分為若干個階段，即 “強化1”、“強化2”、“強化3”…，分別對應不同的溶氧控制設備組合，對 溶氧濃度進行不同力度的調(diào)節(jié)。通常定義，“強化1”、“強化2”、“強化3”… 對溶氧濃度的調(diào)節(jié)力度逐漸增大，即后者比前者能使更低的溶氧濃度升到下 線以內(nèi)。
當然，“弱化”和“強化”可以分為相同數(shù)目的階段，也可以不同數(shù)目， 具體根據(jù)實際情況來判斷需要分為幾個階段。
相應的在步驟2中，當“弱化”分為若干階段時，如果溶氧濃度高于上 限，規(guī)定其對應“弱化1”的溶氧控制設備組合，每運行1h后如果所述溶氧 濃度還未降低到所述上限、下限范圍內(nèi)，則規(guī)定其對應后一個“弱化”階段 的溶氧控制設備組合。即“弱化1”運行1h后如果溶氧濃度還未降低到上限 以內(nèi)，則規(guī)定其對應“弱化2”，再運行1h后如果溶氧濃度還未降低到上限以 內(nèi)，則規(guī)定其對應“弱化3”，以此類推。
同理，當“強化”分為若干階段時，如果溶氧濃度低于下限，規(guī)定其對 應“強化1”的溶氧控制設備組合，每運行1h后如果所述溶氧濃度還未升高 到所述上限、下限范圍內(nèi)，則規(guī)定其對應后一個“強化”階段的溶氧控制設 備組合。即“強化1”運行1h后如果溶氧濃度還未升高到下限以內(nèi)，則規(guī)定 其對應“強化2”，再運行1h后如果溶氧濃度還未升高到下限以內(nèi)，則規(guī)定其 對應“強化3”，以此類推。
相應的，在步驟3中，中控系統(tǒng)會根據(jù)溶氧濃度與上下限的關系以及溶 氧控制設備組合運行的時間，控制相應的溶氧控制設備組合的開啟。
本發(fā)明的溶氧控制設備包含各種表面曝氣設備，如轉碟曝氣機、轉刷曝 氣機等。
本發(fā)明的有益效果是：
(一)本發(fā)明的自動化控制方法以污水處理廠人工控制溶氧過程中溶氧 控制設備運行的數(shù)據(jù)為基礎，運用數(shù)理統(tǒng)計和概率論的基本原理，將生物系 統(tǒng)溶氧的控制方式以階梯形式篩選歸納分為若干類，尋找出污水處理廠表面 曝氣設備的多種主體運行方式，為溶氧濃度的控制提供運行依據(jù)。
(二)本發(fā)明的自動化控制方法應用在生物池中控系統(tǒng)中，可以在無人 監(jiān)控的情況下，實現(xiàn)生物池溶氧濃度的全自動精確控制，確保溶氧濃度的變 化范圍符合設定值，不僅避免了人工監(jiān)控操作，尤其是夜間操作所帶來的滯 后性，節(jié)省了勞動力，而且提高了溶氧濃度控制的效率，改善生物處理的效 能。
(三)本發(fā)明的自動化控制方法在運行控制邏輯方面，將時間控制與參 數(shù)控制相結合，采用多級控制，可有效避免常規(guī)自控方式所帶來的溶氧控制 設備頻繁啟停的弊端，在很大程度上保障了溶氧控制設備的穩(wěn)定運行。
(四)本發(fā)明的自動化控制方法可以作為一種自控運行模式，運用到其 他參數(shù)的自動控制方面，具有顯著的社會效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟效益
