专利名称：一种中心传动单管吸泥机排泥的控制方法
技术领域：
本发明属于污水处理领域，特别涉及城镇生活污水处理厂以及工业废水处 理厂沉淀池的机械排泥装置排泥的控制方法。
背景技术：
城镇生活污水处理厂沉淀池排泥机械从上世纪50年代幵始到现在历时半个 多世纪的发展，其发展大体分为人工排泥、机械刮泥和机械吸泥三个阶段。
人工排泥操作麻烦且容易产生排泥不畅、池内积泥的问题，影响出水效果； 机械刮泥容易出现沉泥上翻，排泥含水率较高，出水水质受影响等问题；机械 吸泥较前面两个阶段有了较大的发展，克服了刮泥时沉泥受干扰的问题，降低 了排泥含水率，提高了出水水质。
历经半个多世纪的发展，排泥机械在设备结构形式上发生了巨大的变化， 但排出污泥的浓度没有得到明显的提高。
在城镇污水处理厂中，为了维持生化池内活性污泥即微生物的量，以保证 对污水的处理效果，需要将沉淀池排出的污泥回流至生化池。长期以来，在设 计及运行污水处理厂时均采用回流比(即回流污泥量与生化池进水量之比)作 为控制依据，根据污水处理厂进水量的变化调整回流量，使回流比控制在设计 的范围之内。通常生化池的混合液污泥浓度在3 4g/L，当排泥浓度在6 8g/L 时，回流比取1，即需要进行100%回流，回流系统的能耗约占城镇污水厂运行 总能耗的8%左右。
采用回流比是一种粗放式的控制方式，因为污水处理厂在运行过程中水量是 在不断变化的，而且由于污泥即微生物的生长需要一定的时间和过程，因此导 致水量的变化和污泥浓度的变化不是实时对应的，而是在时间上存在一定的滞 后性，因此，单纯依靠水量的变化来调节回流污泥量会导致回流污泥浓度偏低， 且变化幅度大，从而对生化池的稳定运行造成一定的影响，并且增大回流系统 能耗
发明内容
本发明的目的是提供一种中心传动单管吸泥机排泥的控制方法，可以稳定 提高排泥浓度，减少回流量，降低回流系统能耗，使排泥量及排泥浓度满足系 统动态变化的实时需求。
本发明的技术解决方案是 一种中心传动单管吸泥机排泥的控制方法，通 过检测污泥状态并输出对应的污泥状态信号，根据污泥状态，控制排泥阀的开 度与污泥状态信号成正比关系。
中心传动单管吸泥机是通过水平位于沉淀池底沿径向设置的吸泥管绕池中 心作圆周运动，将沉淀池底部的污泥均匀吸出，并通过集泥筒和排泥管排至排 泥井内，通过调整排泥阀的开度，可以控制排泥量，因此，通过在线检测污泥 状态，并输出对应的污泥状态信号，通过调节排泥阀开度与污泥状态信号成正 比关系，从而调整排泥量，最终使排泥浓度稳定提高到一个设定的浓度上，减 少回流量，降低回流系统能耗，改变了原有人工通过回流比主观调节排泥量的 控制方式，使排泥量根据沉淀池底部的污泥层变化而变化，更加符合沉淀池的 动态运行的特点。
作为一种改进，判断污泥状态信号是否位于预设的上限值和下限值之间， 并控制排泥阀的开度在污泥状态信号位于上限值和下限值之间时保持不变。设 置上限值和下限值，确定了一个控制范围，有利于简化程序。
判断污泥状态信号是否到达上限报警值，并控制排泥阀在污泥状态信号到 达上限报警值时全开，判断污泥状态信号是否到达下限报警值，并控制排泥阀 在污泥状态信号到达下限报警值时全开，可以提高系统控制的安全性。
通过设置在沉淀池内的污泥界面仪检测沉淀池内污泥层高度，并作为污泥 状态信号输出。沉淀池中的污泥沉降过程中，存在一个清晰的泥水分界面，此 界面位置直接表征了污泥层的高度，通过污泥界面计直接检测沉淀池底部的污 泥层高度变化，可以直接分析出污泥层的变化趋势，相应调整排泥阀开度，将 污泥层高度作为污泥状态信号，指示准确，获取容易，有利于简化控制程序。
通过污泥浓度计检测沉淀池内污泥层中的污泥浓度值，并作为污泥状态信 号输出。污泥层内的污泥浓度直接反映了污泥状态，根据其变化趋势控制排泥 阀开度，使排泥浓度易于控制，准确可靠。
通过污泥浓度计检测排泥浓度值，并作为污泥状态信号输出。排泥浓度越 高，需要排出的污泥量就越多，相应排泥阀的开度也越大，因此，直接检测排泥浓度，也可以方便的获取污泥状态，控制更直接，程序更简单。
本发明的优点是改变了传统的人工调节排泥阀来调节排泥量的排泥控制 方式，使系统的运行更加符合动态的变化规律，通过获取的在线污泥状态信号， 调节排泥阀的开度，使控制更为准确和直接，通过此种控制方式，使排泥浓度 稳定在10 12g/L的较高的范围内，从而降低生化系统的污泥回流量，使污泥 回流系统能耗降低30 50%，即使整个城镇污水厂的能耗降低约2 4%。
附图1为本发明实施例1的一种中心传动单管吸泥机的结构示意附图2为本发明实施例1的一种中心传动单管吸泥机排泥过程示意附图3为本发明实施例1中控制器的控制方式流程附图4为本发明实施例2的一种中心传动单管吸泥机的结构示意附图5为本发明实施例2中控制器的控制方式流程附图6为本发明实施例3的一种中心传动单管吸泥机的结构示意附图7为本发明实施例3中控制器的控制方式流程1、工作桥，2、驱动机构，3、中立柱，4、转笼，5、集泥筒，6、桁架，7、
吸泥管，8、排泥管，9、控制器，10、电动执行机构，11、排泥阀，12、排泥
井，13、沉淀池，14、污泥界面仪，15、污泥浓度计。
具体实施方式
实施例1:
参阅图1，为本发明一种中心传动单管吸泥机的结构示意图，该中心传动单 管吸泥机由设置在沉淀池13处的驱动机构2、转笼4、集泥筒5、桁架6、吸泥 管7以及排泥管8、排泥阀11、电动执行机构10、污泥浓度计15和控制器9组 成，其中驱动机构2设置在沉淀池13中部的中立柱3顶部，转笼4套设在中立 柱3的外周，集泥筒5套设在转笼4底部的中立柱3外，连通吸泥管7，内部通 过扇形井与排泥管8连通，排泥管8连通排泥井12和沉淀池13，其位于排泥井 12中的端口设置由电动执行机构IO驱动的排泥阀11。
参阅图2，沉淀池13进水为含泥混合液，进入池内分层，污泥慢慢沉降至 池底，形成一定高度的污泥层，清水则从池边溢出，驱动机构3驱动转笼4旋转，带动吸泥管7以中立柱3为轴沿沉淀池13的底部缓慢旋转，由于排泥井12 和沉淀池13通过排泥管8连通，通过控制排泥阀11的开度，利用排泥井12和 沉淀池13液位之间的静压头，使沉淀池13底部的污泥从排泥阀11均匀排出， 通过控制排泥阀11的开度，可以调节排出污泥量。
转笼4底部另一侧设置水平桁架6，用来平衡吸泥管7，使转笼4转动平稳。 为方便维护驱动机构2，沉淀池13的池边至中立柱3之间设有工作桥1。
污泥浓度计15用于采集沉淀池的污泥状态信号，本实施例中将其设置在沉 淀池13底部的污泥层中，实时采集污泥层中的污泥浓度，并将污泥浓度信号传 输至控制器9中，控制器9根据污泥浓度状态，控制电动执行机构10调节排泥 阀11的开度与污泥浓度信号成正比关系。
本实施例中的排泥阀ll为套筒阀，但本发明并不限于此类型阀门，凡是可 以利用电动驱动机构10调节开度的闸阀、碟阀或者截止阀都可以使用。使用电 动驱动机构，容易实现控制，调整及时准确。
参阅图3，进一步说明本发明实施例中控制器的排泥控制流程，本实施例中， 选用基准点控制，即根据系统所需的排泥浓度，选择其中特定浓度值C。作为基 准点，将污泥浓度计15采集到的污泥层中的污泥浓度信号值与基准点值比较， 根据比较结果控制排泥阀ll的开度，具体步骤为
Al、采集沉淀池13底部污泥层中的污泥浓度；
A2、获取污泥浓度信号值C;
A3、控制器9接收污泥浓度信号值C，判断污泥浓度信号值C是否等于基准 点浓度值C。，若是，程序结束，若否，程序进入A4步；
A4、控制器9进一步判断污泥浓度信号值C是否大于基准点浓度值C。，若 是，进入A5步；若否，进入A6步；
A5、控制器9控制电动执行机构10驱动排泥阀11按照与污泥浓度信号值C 成正比关系开大阀门；
A6、控制器9控制电动执行机构10驱动排泥阀11按照与污泥浓度信号值C
成正比关系关小阀门。
由于沉淀池的表面积均较大，由于沉淀池底部水流的扰动影响使得某一点 的污泥浓度难以代表整个沉淀池底部同一高度处污泥层中的浓度情况，不宜使 用固定点安装的单台污泥浓度计，因此可以直接安装在移动机械上，如移动式工作桥或桁架上，使其绕池中心作圆周运动，采集整个圆周上同一高度处的污
泥浓度情况，从而分析底部污泥层的浓度状况；或采用多点固定安装，求取平 均值的方式分析底部污泥层的浓度状况。
实施例2:
参阅图4，为本发明另一种中心传动单管吸泥机的结构示意图，其与实施例 1的结构区别之处在于本实施例中将污泥浓度计15设置在排泥井12中，实时 采集排泥井12中的污泥浓度，并将污泥浓度信号传输至控制器9中，控制器9 根据污泥浓度状态，控制电动执行机构10调节排泥阀11的开度与污泥浓度信 号成正比关系。也可以将污泥浓度计15设置在同为排泥通道的排泥管8内，相 应的排泥阀11也可以设置在排泥管8上。
参阅图5，进一步说明本发明实施例中控制器的排泥控制流程，本实施例中， 根据系统所需要的排泥浓度控制范围，选择两个浓度值d、 C2 (d〉G)，分别作 为控制范围的上限值和下限值，将污泥浓度计15采集到的排泥井12内的污泥 浓度信号值C分别与上限值d和下限值C2比较，根据比较结果控制排泥阀11的 开度，并控制电动执行机构调节排泥阀的开度在污泥浓度信号值C位于浓度上 限值d和浓度下限值C2之间时保持不变；污泥浓度信号值C超过浓度上限值d 时，控制电动执行机构10驱动排泥阀11按照与污泥浓度信号值C成正比关系 开大阀门；污泥浓度信号值C超过浓度下限值C2时，控制电动执行机构10驱动 排泥阀11按照与污泥浓度信号值C成正比关系关小阀门。具体步骤为
Bl、采集排泥井12中的污泥浓度；
B2、获取污泥浓度信号值C;
B3、控制器9接收污泥浓度信号值C,判断污泥浓度信号值C是否大于浓度 上限值d，若是，进入B4;若否，进入B5;
B4、控制器9控制电动执行机构10驱动排泥阀11按照与污泥浓度信号值C 成正比关系开大阀门，程序结束；
B5、控制器9接收污泥浓度信号值C，判断污泥浓度信号值C是否小于浓度 下限值C2，若是，进入B6;若否，程序结束；
B6、控制器9控制电动执行机构10驱动排泥阀11按照与污泥浓度信号值C 成正比关系关小阀门，程序结束。实施例3
参阅图6，为本发明又一种中心传动单管吸泥机的结构示意图，其与实施例 l的结构区别之处在于污泥界面仪14用于采集沉淀池的污泥状态信号，设置 在沉淀池13内，实时釆集沉淀池13底部的污泥层高度H，并将污泥层高度H信 号传输至控制器9中，控制器9根据污泥层高度H信号判断此时污泥状态，控 制电动执行机构10调节排泥阀11的开度与污泥层高度H信号成正比关系。由 于沉淀池的表面积较大，由于底部水流的扰动影响，可能使某一点或某一小片 区域内的污泥层高度难以代表整个沉淀池底部污泥层的状况，因此可以在沉淀 池内设置多个污泥界面仪，取其采集信号的平均值作为污泥状态信号，也可以 直接安装在移动机械上，如移动式工作桥或桁架上，使其绕池中心作圆周运动， 采集整个圆周面上的界面情况，分析池底污泥层高度状况。
参阅图7，进一步说明本发明实施例中控制器的控制流程，本实施例中，根 据系统所需要的排泥浓度控制范围，选择两个污泥层高度值仏、H2 (PPH2)，分 别作为控制范围的上限值和下限值，同时为了增加系统的安全性，增加高度上 限报警值H,和高度下限报警值H in，将污泥界面仪14采集到的污泥层高度信号 值H分别与Hi、 H2 、 H咖x和IU，比较，根据比较结果来确定排泥阀11的开度， 同时确定是否启动报警信号。此外，当污水处理厂将出水悬浮物浓度值(即SS) 作为在线监测项目时，根据系统要求，选择系统处理所需的出水悬浮物浓度基 准值SS。，将在线监测获取的SS值输入控制器9内，作为参与控制的条件。具
体歩骤如下-
Cl、采集沉淀池13底部的污泥层高度；
C2、判断SS值是否存在，若是，进入C3步，若不是，进入C6步； C3、获取在线SS值并输入控制器9;
C4、判断在线SS值是否大于基准值SS。，若是，进入C5步，若否，进入C6
步；
C5、控制器9控制电动执行机构10驱动排泥阀11全开，并发出报警信号，
程序结束；
C6、获取污泥层高度信号H值；
C7、控制器9接收污泥层高度信号H值，判断污泥层高度信号H值是否小 于污泥层高度下限值H2，若是，进入C8步；若否，进入C11步；C8、控制器9判断污泥层高度信号H值是否小于等于污泥层高度下限报警 值IU，若否，进入C9步；若是，进入C10步；
C9、控制器9控制电动执行机构10驱动排泥阀11按照与污泥层高度信号H 值成正比关系关小阀门，程序结束；
CIO、控制器9控制电动执行机构10驱动排泥阀11全开，并发出报警信号， 程序结束；
Cll、控制器9判断污泥层高度信号H值是否大于污泥层高度上限值H"若 是，进入C12;若否，程序结束；
C12、控制器9判断污泥层高度信号H值是否大于等于污泥层高度上限报警 值H皿，若否，进入C13步；若是，进入C14步；
C13、控制器9控制电动执行机构10驱动排泥阀11按照与污泥层高度信号 H值成正比关系开大阀门，程序结束；
C14、控制器9控制电动执行机构10驱动排泥阀11全开，并发出报警信号， 程序结束。
上列详细说明是针对本发明之可行实施例的具体说明，该实施例并非用 以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含 于本案的专利范围中。
权利要求
1、一种中心传动单管吸泥机排泥的控制方法，其特征在于检测污泥状态并输出对应的污泥状态信号，根据污泥状态，控制排泥阀开度与污泥状态信号成正比关系。
2、 根据权利要求1所述的一种中心传动单管吸泥机排泥的控制方法，其特征 在于判断污泥状态信号是否位于预设的上限值和下限值之间，并控制排 泥阀的开度在污泥状态信号位于上限值和下限值之间时不变。
3、 根据权利要求2所述的一种中心传动单管吸泥机排泥的控制方法，其特征 在于判断污泥状态信号是否到达上限报警值，并控制排泥阀在污泥状态 信号到达上限报警值时全开。
4、 根据权利要求2所述的一种中心传动单管吸泥机排泥的控制方法，其特征 在于判断污泥状态信号是否到达下限报警值，并控制排泥阀在污泥状态 信号到达下限报警值时全开。
5、 根据权利要求1、 2、 3或4所述的一种中心传动单管吸泥机排泥的控制方法，其特征在于通过设置在沉淀池内的污泥界面仪检测沉淀池内污泥层 高度，并作为污泥状态信号输出。
6、 根据权利要求1、 2、 3或4所述的一种中心传动单管吸泥机排泥的控制方法，其特征在于通过污泥浓度计检测沉淀池内污泥层中的污泥浓度值，并作为污泥状态信号输出。
7、 根据权利要求1、 2、 3或4所述的一种中心传动单管吸泥机排泥的控制方 法，其特征在于通过污泥浓度计检测排泥浓度值，并作为污泥状态信号输出。
全文摘要
本发明公开了一种中心传动单管吸泥机排泥的控制方法，通过检测污泥状态并输出对应的污泥状态信号，根据污泥状态，控制排泥阀开度与污泥状态信号成正比关系。本发明的优点是改变了传统的人工调节排泥阀来调节排泥量的控制方式，使系统的运行更加符合动态的变化规律，通过获取的在线污泥状态信号，调节排泥阀的开度，使控制更为准确和直接，通过此种控制方式，使排泥浓度稳定在10～12g/L的较高的范围内，从而降低生化系统的污泥回流量，使污泥回流系统能耗降低30～50％，即使整个城镇污水厂的能耗降低约2～4％。
文档编号B01D21/24GK101306267SQ20081002620
公开日2008年11月19日 申请日期2008年2月1日 优先权日2008年2月1日
发明者周相武, 辉 郑, 郑利平, 钟佳梅 申请人:广州市新之地环保产业有限公司