申請(qǐng)日2015.06.12

　　公開(公告)日2015.09.23

　　IPC分類號(hào)C02F3/02

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種自動(dòng)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(guò)程中溶氧控制設(shè)備運(yùn)行的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)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(duì)應(yīng)不同的溶氧控制設(shè)備組合，將其對(duì)應(yīng)關(guān)系輸入中控系統(tǒng)，使中控系統(tǒng)能夠根據(jù)檢測(cè)到的溶氧濃度自動(dòng)控制相應(yīng)的溶氧控制設(shè)備組合的開啟和關(guān)閉，將溶氧濃度調(diào)節(jié)在上下限范圍內(nèi)。

　　摘要附圖

 

　　權(quán)利要求書

　　1.一種自動(dòng)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(duì)不同溶氧控制設(shè)備的組合方式進(jìn)行分類：

　　首先，設(shè)定溶氧濃度的上限和下限，開啟溶氧控制設(shè)備進(jìn)行廢水生物處 理，通過(guò)人工控制的方法調(diào)整不同溶氧控制設(shè)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(jié)束人工控制;

　　然后，統(tǒng)計(jì)不同溶氧控制設(shè)備組合的運(yùn)行時(shí)間，并按運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)短進(jìn)行 排序，運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的溶氧控制設(shè)備組合定義為“常規(guī)”，以“常規(guī)”時(shí)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(shì)發(fā)展的溶氧控制 設(shè)備組合定義為“弱化”，使溶氧濃度向上升趨勢(shì)發(fā)展的溶氧控制設(shè)備組合定 義為“強(qiáng)化”;

　　步驟2，調(diào)整中控系統(tǒng)控制方式：

　　首先，當(dāng)溶氧濃度在上限和下限之間時(shí)，規(guī)定其對(duì)應(yīng)“常規(guī)”的溶氧控 制設(shè)備組合;當(dāng)溶氧濃度高于上限時(shí)，規(guī)定其對(duì)應(yīng)“弱化”的溶氧控制設(shè)備 組合;當(dāng)溶氧濃度低于下限時(shí)，規(guī)定其對(duì)應(yīng)“強(qiáng)化”的溶氧控制設(shè)備組合;

　　然后，將設(shè)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(shè) 備組合的對(duì)應(yīng)關(guān)系輸入中控系統(tǒng)的中央處理器中，當(dāng)溶氧濃度在上限和下限 之間時(shí)，開啟“常規(guī)”溶氧控制設(shè)備組合;當(dāng)溶氧濃度高于上限時(shí)，開啟“弱 化”溶氧控制設(shè)備組合，當(dāng)溶氧濃度低于下限時(shí)，開啟“強(qiáng)化”的溶氧控制 設(shè)備組合;

　　步驟3，采用自動(dòng)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(cè)儀檢測(cè)當(dāng)前反應(yīng)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(guān)系， 自動(dòng)控制對(duì)應(yīng)的溶氧控制設(shè)備組合的開啟和關(guān)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(quán)利要求1所述的自動(dòng)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(shè)備組合的調(diào)節(jié)力 度分為若干個(gè)階段，即“弱化1”、“弱化2”、“弱化3”…，分別對(duì)應(yīng)不同的 溶氧控制設(shè)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(dāng)所述溶氧濃度高于所述上限時(shí)，規(guī)定其對(duì)應(yīng)“弱化1”的溶 氧控制設(shè)備組合，每運(yùn)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(duì)應(yīng)后一個(gè)“弱化”階段的溶氧控制設(shè)備組合。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動(dòng)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(qiáng)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(quán)利要求1所述的自動(dòng)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(qiáng)化”可根據(jù)所述溶氧控制設(shè)備組合的調(diào)節(jié)力度 分為若干個(gè)階段，即“強(qiáng)化1”、“強(qiáng)化2”、“強(qiáng)化3”…，分別對(duì)應(yīng)不同的溶 氧控制設(shè)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(dāng)所述溶氧濃度低于所述下限時(shí)，規(guī)定其對(duì)應(yīng)“強(qiáng)化1”的溶 氧控制設(shè)備組合，每運(yùn)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(duì)應(yīng)后一個(gè)“強(qiáng)化”階段的溶氧控制設(shè)備組合。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自動(dòng)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(qiáng)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(quán)利要求1所述的自動(dòng)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(shè)備為轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)或轉(zhuǎn)刷曝氣機(jī)。

　　說(shuō)明書

　　一種自動(dòng)化控制廢水生物處理系統(tǒng)溶氧濃度的方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種自動(dòng)化控制廢水生物處理系統(tǒng) 溶氧濃度的方法。

　　背景技術(shù)

　　國(guó)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(xiàng)運(yùn)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(shí)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(yùn)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(shè)置或設(shè)置微量曝氣，較易滿足，因此不涉 及DO的控制問(wèn)題;而好氧部分，作為有機(jī)物去除的核心部分，主要是通過(guò) 在有氧條件下利用好氧微生物的代謝活動(dòng)將廢水中的有機(jī)物氧化為無(wú)機(jī)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(shí)，在一個(gè)典型的污水處理廠，表面曝氣設(shè)備的能耗約占總運(yùn)行 費(fèi)用的60%-80%，因此實(shí)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(yùn)行成本。

　　目前常規(guī)采用的方法為人工實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)來(lái)控制DO，很難實(shí)現(xiàn)DO的合理穩(wěn) 定控制，原因主要有以下幾點(diǎn)：(1)進(jìn)水水質(zhì)、水量的變化會(huì)直接對(duì)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(duì)于水量在10萬(wàn)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(lái)水水量和水質(zhì)情 況，往往在一天內(nèi)具有多次浮動(dòng)，這就造成DO的變化很不穩(wěn)定，且波動(dòng)相 對(duì)頻繁，控制較為困難。(2)污水廠運(yùn)行過(guò)程中，每日需有專人實(shí)時(shí)監(jiān)控DO 的變化情況，并根據(jù)DO的浮動(dòng)，調(diào)整相應(yīng)的表面曝氣設(shè)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(duì)不理想。(3) 常規(guī)的DO自控方法通常采用DO單點(diǎn)控制，且控制過(guò)程中會(huì)發(fā)生表面曝氣設(shè) 備的頻繁啟停，不能滿足污水廠的實(shí)際運(yùn)行。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的是提供一種自動(dòng)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(duì)較差的技術(shù)問(wèn) 題，改善出水水質(zhì)，降低能耗及人力成本，節(jié)約了勞動(dòng)力。

　　本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種自動(dòng)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(duì)不同溶氧控制設(shè)備的組合方式進(jìn)行分類

　　首先，設(shè)定溶氧濃度的上限和下限，開啟溶氧控制設(shè)備進(jìn)行廢水生物處 理，通過(guò)人工控制的方法調(diào)整不同溶氧控制設(shè)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(jié)束人工控制。

　　然后，統(tǒng)計(jì)不同溶氧控制設(shè)備組合的運(yùn)行時(shí)間，并按運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)短進(jìn)行 排序，運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的溶氧控制設(shè)備組合定義為“常規(guī)”，以“常規(guī)”時(shí)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(shì)發(fā)展的溶氧控制 設(shè)備組合定義為“弱化”，使溶氧濃度向上升趨勢(shì)發(fā)展的溶氧控制設(shè)備組合定 義為“強(qiáng)化”。

　　步驟2，調(diào)整中控系統(tǒng)控制方式

　　首先，當(dāng)溶氧濃度在上限和下限之間時(shí)，規(guī)定其對(duì)應(yīng)“常規(guī)”的溶氧控 制設(shè)備組合;當(dāng)溶氧濃度高于上限時(shí)，規(guī)定其對(duì)應(yīng)“弱化”的溶氧控制設(shè)備 組合;當(dāng)溶氧濃度低于下限時(shí)，規(guī)定其對(duì)應(yīng)“強(qiáng)化”的溶氧控制設(shè)備組合。

　　然后，將設(shè)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(shè) 備組合的對(duì)應(yīng)關(guān)系輸入中控系統(tǒng)的中央處理器中，并通過(guò)軟件編程使中控系 統(tǒng)具有以下功能：當(dāng)溶氧濃度在上限和下限之間時(shí)，開啟“常規(guī)”溶氧控制 設(shè)備組合;當(dāng)溶氧濃度高于上限時(shí)，開啟“弱化”溶氧控制設(shè)備組合，當(dāng)溶 氧濃度低于下限時(shí)，開啟“強(qiáng)化”的溶氧控制設(shè)備組合。

　　步驟3，采用自動(dòng)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(cè)儀檢測(cè)當(dāng)前反應(yīng)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(guān)系， 自動(dòng)控制對(duì)應(yīng)的溶氧控制設(shè)備組合的開啟和關(guān)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(diǎn)：

　　步驟1中“弱化”可根據(jù)溶氧控制設(shè)備組合的調(diào)節(jié)力度分為若干個(gè)階段， 即“弱化1”、“弱化2”、“弱化3”…，分別對(duì)應(yīng)不同的溶氧控制設(shè)備組合， 對(duì)溶氧濃度進(jìn)行不同力度的調(diào)節(jié)。通常定義，“弱化1”、“弱化2”、“弱化3”… 對(duì)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(qiáng)化”可根據(jù)溶氧控制設(shè)備組合的調(diào)節(jié)力度分為若干個(gè)階段，即 “強(qiáng)化1”、“強(qiáng)化2”、“強(qiáng)化3”…，分別對(duì)應(yīng)不同的溶氧控制設(shè)備組合，對(duì) 溶氧濃度進(jìn)行不同力度的調(diào)節(jié)。通常定義，“強(qiáng)化1”、“強(qiáng)化2”、“強(qiáng)化3”… 對(duì)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(dāng)然，“弱化”和“強(qiáng)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(shí)際情況來(lái)判斷需要分為幾個(gè)階段。

　　相應(yīng)的在步驟2中，當(dāng)“弱化”分為若干階段時(shí)，如果溶氧濃度高于上 限，規(guī)定其對(duì)應(yīng)“弱化1”的溶氧控制設(shè)備組合，每運(yùn)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(duì)應(yīng)后一個(gè)“弱化”階段 的溶氧控制設(shè)備組合。即“弱化1”運(yùn)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(duì)應(yīng)“弱化2”，再運(yùn)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(duì)應(yīng)“弱化3”，以此類推。

　　同理，當(dāng)“強(qiáng)化”分為若干階段時(shí)，如果溶氧濃度低于下限，規(guī)定其對(duì) 應(yīng)“強(qiáng)化1”的溶氧控制設(shè)備組合，每運(yùn)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(duì)應(yīng)后一個(gè)“強(qiáng)化”階段的溶氧控制設(shè) 備組合。即“強(qiáng)化1”運(yùn)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(duì)應(yīng)“強(qiáng)化2”，再運(yùn)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(duì)應(yīng)“強(qiáng)化3”，以此類推。

　　相應(yīng)的，在步驟3中，中控系統(tǒng)會(huì)根據(jù)溶氧濃度與上下限的關(guān)系以及溶 氧控制設(shè)備組合運(yùn)行的時(shí)間，控制相應(yīng)的溶氧控制設(shè)備組合的開啟。

　　本發(fā)明的溶氧控制設(shè)備包含各種表面曝氣設(shè)備，如轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)、轉(zhuǎn)刷曝 氣機(jī)等。

　　本發(fā)明的有益效果是：

　　(一)本發(fā)明的自動(dòng)化控制方法以污水處理廠人工控制溶氧過(guò)程中溶氧 控制設(shè)備運(yùn)行的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)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(shè)備的多種主體運(yùn)行方式，為溶氧濃度的控制提供運(yùn)行依據(jù)。

　　(二)本發(fā)明的自動(dòng)化控制方法應(yīng)用在生物池中控系統(tǒng)中，可以在無(wú)人 監(jiān)控的情況下，實(shí)現(xiàn)生物池溶氧濃度的全自動(dòng)精確控制，確保溶氧濃度的變 化范圍符合設(shè)定值，不僅避免了人工監(jiān)控操作，尤其是夜間操作所帶來(lái)的滯 后性，節(jié)省了勞動(dòng)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(dòng)化控制方法在運(yùn)行控制邏輯方面，將時(shí)間控制與參 數(shù)控制相結(jié)合，采用多級(jí)控制，可有效避免常規(guī)自控方式所帶來(lái)的溶氧控制 設(shè)備頻繁啟停的弊端，在很大程度上保障了溶氧控制設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

　　(四)本發(fā)明的自動(dòng)化控制方法可以作為一種自控運(yùn)行模式，運(yùn)用到其 他參數(shù)的自動(dòng)控制方面，具有顯著的社會(huì)效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益