污水曝气设备控制方法与流程

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种污水曝气设备控制方法。

背景技术：

目前，我国城市污水处理厂普遍存在能量利用率偏低，运行费用偏高的问题。研究和探索城市污水处理工艺节能降耗是解决这一问题的关键。

技术实现要素：

本发明提供一种污水曝气设备控制方法，以解决目前污水处理能耗较大的问题。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种污水曝气设备控制方法，包括：

判断污水中氧化还原电位和溶解氧之间的关系是否符合预设的第一规律；若符合所述第一规律，则判断所述溶解氧是否在预设的第一范围内；

若不在所述第一范围内，则间隔控制曝气设备的启闭，并在所述曝气设备启动状态下采用比例微积分调节所述曝气设备的曝气频率。

在一种可选的实现方式中，所述方法还包括：

若不符合所述第一规律，则进行工艺异常报警。

在另一种可选的实现方式中，所述方法还包括：

若不在所述第一范围内，则对回流泵的回流比进行调控。

在另一种可选的实现方式中，所述方法还包括：

若在所述第一范围内，则分别判断污水中氨氮浓度、硝态氮浓度是否都在预设的对应范围内；

若所述氨氮浓度、硝态氮浓度不都在预设的对应范围内，则判断所述氨氮浓度与所述氧化还原电位之间的关系、所述硝态氮浓度与所述氧化还原电位之间的关系是否都符合预设的对应规律；

若都符合预设的对应规律，则计算出氧化还原电位；

判断计算出的氧化还原电位是否在预设的第二范围内；

若在所述第二范围内，则对所述氨氮浓度、硝态氮浓度的预设的对应范围进行调整。

在另一种可选的实现方式中，所述方法还包括：

若所述氨氮浓度、硝态氮浓度都在预设的对应范围内，则不做调控；

若所述氨氮浓度与所述氧化还原电位之间的关系、所述硝态氮浓度与所述氧化还原电位之间的关系不都符合预设的对应规律，则进行工艺异常报警。

在另一种可选的实现方式中，在判断污水中氧化还原电位和溶解氧之间的关系是否符合预设的第一规律之前，所述方法还包括根据污水中温度和水利停留时间，预先设置所述溶解氧的第一范围以及所述氧化还原电位的第二范围。

在另一种可选的实现方式中，所述间隔控制曝气设备的启闭包括：根据所述氨氮浓度、硝态氮浓度、氧化还原电位和温度，间隔控制所述曝气设备的启闭。

在另一种可选的实现方式中，所述根据所述氨氮浓度、硝态氮浓度、氧化还原电位和温度，间隔控制所述曝气设备的启闭包括：

在所述曝气设备启动后，判断所述氨氮浓度是否小于或者等于1mg/L；

若是，则控制所述曝气设备关闭，否则，循环判断所述氨氮浓度是否小于或者等于1mg/L。

在另一种可选的实现方式中，所述根据所述氨氮浓度、硝态氮浓度、氧化还原电位和温度，间隔控制所述曝气设备的启闭包括：

在所述曝气设备关闭后，判断污水中的温度是否小于或者等于12℃；

若小于或者等于12℃，则在所述氨氮浓度小于或者等于11mg/L时，计算出硝态氮浓度，否则，在所述氨氮浓度小于或者等于6mg/L时，计算出硝态氮浓度；

在计算出硝态氮浓度后，计算出总氮浓度；

判断所述总氮浓度是否小于或者等于15mg/L；

若小于或者等于15mg/L，则返回执行判断污水中的温度是否小于或者等于12℃的步骤；

若大于15mg/L，则控制所述曝气设备启动。

在另一种可选的实现方式中，所述计算出硝态氮浓度包括：根据公式lg(NH₄⁺-N/NO_x^--N)＝-0.017×ORP-0.095，计算出所述硝态氮NO_x^--N浓度，其中NH₄⁺-N表示氨氮浓度，ORP表示氧化还原电位。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过根据氧化还原电位和溶解氧之间的关系以及溶解氧的测量值来对曝气设备的启闭进行间隔控制，并且在曝气设备启动状态下采用比例微积分调节曝气设备的曝气频率，可以在保证污水处理能力的基础上，降低曝气设备的能耗；

2、本发明通过当氨氮浓度、硝态氮浓度的测量值不在设定范围内，且两者分别与氧化还原电位之间的关系不符合对应的规律时，确定污水处理系统出现工艺异常，可以提高系统工艺异常监测的准确度；

3、本发明通过当氨氮浓度、硝态氮浓度的测量值不在设定范围内，而两者分别与氧化还原电位之间的关系符合对应的规律时，根据氧化还原电位的计算值确定是否对氨氮浓度、硝态氮浓度的设定范围进行调整，可以对系统工艺异常的监测进行优化，从而提高系统工艺异常监测的准确度；

4、本发明通过将温度T≤12℃，氨氮浓度NH4+-N≤11mg/L且总氮浓度TN≤15mg/L，以及温度T>12℃，氨氮浓度NH4+-N≤6mg/L且总氮浓度TN≤15mg/L，作为控制曝气设备启动的临界点，不仅可以在曝气设备启动后迅速降低氨氮浓度，保证污水处理达标，而且可以降低曝气设备的能耗，减少运行成本；

5、本发明通过根据污水中温度和水利停留时间，预先设置所述溶解氧的第一范围以及所述氧化还原电位的第二范围，并且根据当前温度来选择对应的第一范围和第二范围，可以提高整个控制方法的控制精确度。

附图说明

图1是本发明污水曝气设备控制方法的一个实施例流程图；

图2是本发明间隔曝气设备启闭的一个实施例流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例中技术方案作进一步详细的说明。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参见图1，为本发明污水曝气设备控制方法的一个实施例流程图。该污水曝气设备控制方法可以包括以下步骤：

S101、判断污水中氧化还原电位ORP和溶解氧DO之间的关系是否符合预设的第一规律，若符合，则执行步骤S102，否则，执行步骤S103。

本实施例中，在步骤S101之前，可以首先根据污水中温度T、水利停留时间HRT，预先设置溶解氧DO的对应范围，氧化还原电位ORP的对应范围，并且人为分别设置氨氮浓度NH3-N和硝态氮浓度NO3-N的对应范围。例如，可以按照下表对氧化还原电位ORP和溶解氧DO的对应范围区间进行设置，其中温度影响按季节划分为春夏秋季(>16℃)和冬季(<16℃)，HRT变化按进水流量计算，分段控制ORP区间。

此外，在步骤S101之前，还可以获取当前污水中的氧化还原电位ORP、溶解氧DO、氨氮浓度NH3-N、硝态氮浓度NO3-N和温度T，其中氧化还原电位ORP、溶解氧DO、氨氮浓度NH3-N和硝态氮浓度NO3-N都可以从污水处理中氧化沟出口处测量得到，温度T可以为污水处理中氧化沟的水体温度。其中，若温度T>16℃且10≤HRT<15，则根据上表对应地可以将氧化还原电位ORP的对应范围区间设置为[35mv,45mv]，将溶解氧DO的对应范围区间设置为[1.1mg/L,1.3mg/L]。在一种可能的实现方式中，本步骤中可以根据公式ORP＝59.28ln(DO)+30.45判断实际测量出的氧化还原电位ORP和溶解氧DO是否符合预设的第一规律。

步骤S102、判断溶解氧是否在预设的第一范围内，若是，则执行步骤S105，否则，执行步骤S104。

步骤S103、进行工艺异常报警。

本实施例中，当进行工艺异常报警时，工作人员可以对因设备、污泥性质变化、进水水质变化等原因引起的异常进行排查，如属于设备原因引起的异常，则进行设备维护，如属于污泥性质、进水水质变化引起的异常则进行系统运行工况的调整，包括调整回流比、SRT、HRT、DO、pH等，直至系统恢复。

步骤S104、间隔控制曝气设备的启闭，并在所述曝气设备启动状态下采用比例微积分调节所述曝气设备的曝气频率。本实施例中，间隔控制曝气设备启闭的流程图可以如图2所示，包括根据氨氮浓度、硝态氮浓度、氧化还原电位和温度，间隔控制曝气设备的启闭：

步骤S201、在曝气设备启动后，判断氨氮浓度是否小于或者等于1mg/L，若是，则控制所述曝气设备关闭，否则，循环执行本步骤。

步骤S202、在曝气设备关闭后，判断污水中的温度T是否小于或者等于12℃，若是，则执行步骤S203，否则，执行步骤S204。

步骤S203、判断氨氮浓度是否小于或者等于11mg/L，若是，则执行步骤S205，否则，循环执行本步骤。

步骤S204、判断氨氮浓度是否小于或者等于6mg/L，若是，则执行步骤S205，否则，循环执行本步骤。

步骤S205、计算出硝态氮浓度。本实施例中，可以根据氨氮浓度、硝态氮浓度和氧化还原电位之间的关系表达式lg(NH₄⁺-N/NO_x^--N)＝-0.017×ORP-0.095，计算出硝态氮浓度NO_x^--N，式中NH₄⁺-N表示氨氮浓度，ORP表示氧化还原电位。此外，在对曝气设备进行调控后，还可以对回流泵的回流比进行调控，从而进一步提高调控能力和精确度。

步骤S206、计算出总氮浓度，并判断总氮浓度是否小于或者等于15mg/L，若是，则返回执行步骤S202，否则，控制曝气设备启动。本实施例中，可以根据氨氮浓度、硝态氮浓度和总氮浓度之间的关系表达式TN＝NH₄⁺-N+NO_x^—-N，计算出总氮浓度TN。

经研究发现，当污水中氨氮浓度小于或者等于1mg/L时，活性污泥对氧的利用率很低，硝化速率极其缓慢，若曝气设备继续曝气来降低氨氮浓度，则意义不大，因此本发明通过在污水中氨氮浓度小于或者等于1mg/L时，控制曝气设备关闭，可以在保证污水处理达标的前提下，降低曝气设备的能耗，减少运行成本。此外，曝气设备在停气过程中，污水中的氨氮将不断积累，停气时间越长，氨氮浓度积累过高而超标的可能性越大。经研究发现，当ORP值在-30mV以下时，出水总氮TN中75％以上为NH4+-N，系统反硝化SND效果较低，出水水质较差。在满足总氮浓度TN≤15mg/L的同时，污水中温度T≤12℃，氨氮浓度NH4+-N≤11mg/L，系统SND效果最佳，并且污水中温度T>12℃，氨氮浓度NH4+-N≤6mg/L，系统SND效果最佳。由此，本发明通过将温度T≤12℃，氨氮浓度NH4+-N≤11mg/L且总氮浓度TN≤15mg/L，以及温度T>12℃，氨氮浓度NH4+-N≤6mg/L且总氮浓度TN≤15mg/L，作为控制曝气设备启动的临界点，不仅可以在曝气设备启动后迅速降低氨氮浓度，保证污水处理达标，而且可以降低曝气设备的能耗，减少运行成本。

步骤S105、分别判断氨氮浓度、硝态氮浓度是否在预设的对应范围内，若是，则执行步骤S106，否则，执行步骤S107。

本实施例中，在曝气设备处于开启状态时，判断氨氮浓度是否≤1mg/L；在曝气设备处于关闭状态时，若T≤12℃，氨氮浓度NH4+-N是否≤11mg/L；若T>12℃，氨氮浓度NH4+-N是否≤6mg/L。

步骤S106、不对曝气设备进行调控。

步骤S107、判断氨氮浓度和氧化还原电位之间的关系、硝态氮浓度和氧化还原电位之间的关系是否分别符合预设的对应规律，若是，则执行步骤S108，否则，返回执行步骤S103。

本步骤中可以根据公式(NH4+-N)＝-5.32ln(ORP)+24.37来判断氨氮浓度和氧化还原电位之间的关系是否符合预设的对应规律，并且可以根据公式(NO_x^—-N)＝16.133ln(ORP)-52.95来判断硝态氨浓度和氧化还原电位之间的关系是否符合预设的对应规律。

步骤S108、计算出氧化还原电位。

本步骤中可以根据公式(NH4+-N)＝-5.32ln(ORP)+24.37或者(NO_x^—-N)＝16.133ln(ORP)-52.95计算出氧化还原电位ORP。

步骤S109、判断氧化还原电位是否在预设的第二范围内，若是，则不对上述步骤S105中氨氮浓度和硝态氮浓度对应的预设范围进行调整，否则，对上述步骤S105中氨氮浓度和硝态氮浓度的预设范围进行调整。

由上述实施例可见，本发明通过根据氧化还原电位和溶解氧之间的关系以及溶解氧的测量值来对曝气设备的启闭进行间隔控制，并且在曝气设备启动状态下采用比例微积分调节曝气设备的曝气频率，可以在保证污水处理能力的基础上，降低曝气设备的能耗。另外，本发明通过当氨氮浓度、硝态氮浓度的测量值不在设定范围内，且两者分别与氧化还原电位之间的关系不符合对应的规律时，确定污水处理系统出现工艺异常，可以提高系统工艺异常监测的准确度；本发明通过当氨氮浓度、硝态氮浓度的测量值不在设定范围内，而两者分别与氧化还原电位之间的关系符合对应的规律时，根据氧化还原电位的计算值确定是否对氨氮浓度、硝态氮浓度的设定范围进行调整，可以对系统工艺异常的监测进行优化，从而提高系统工艺异常监测的准确度。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。