生化反应池中低浓度溶解氧的控制系统及其方法
【专利摘要】本发明提供了生化反应池中低浓度溶解氧的控制系统及其方法，涉及污水处理领域。针对现有的溶氧仪在低浓度下测量误差大；控制系统仪表较多，设备成本及维护负担大的问题。系统：电连接的监测单元和可编程逻辑控制器；曝气设备与可编程逻辑控制器电连接，其送风口通过供风管路与生化反应池连通；设于供风管路上的气体流量计与可编程逻辑控制器电连接；监测单元包括溶解氧测定仪、液位计和温度计。方法：一，预设目标低浓度溶解氧值和溶解氧调整值；二，增大供风量使浓度在正常测量范围；三，计算当前时刻的理论需氧量；四，计算目标低浓度溶解氧下的供风量；五，供风；六，在溶解氧浓度调整值允许误差范围内则继续供风，否则返回重新调整供风量。
【专利说明】生化反应池中低浓度溶解氧的控制系统及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及污水处理【技术领域】，特别涉及一种污水处理生化反应池中低浓度溶解氧的控制系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]随着国民经济的快速发展，我国的污水处理厂数量和处理规模均迅速増加，与此同时污水处理厂的总能耗也在不断上升，节能减排工作势在必行。目前，主要通过优化污水处理厂的运行实现节能减排的目标。由于污水处理厂的曝气能耗占污水处理厂总能耗的40%~60%，因此，污水处理厂的节能减排工作主要围绕曝气环节进行。
[0003]低溶解氧技术是ー种经济节能的污水处理技木，在水温较高的情况下，处理系统中的污水维持低浓度溶解氧(浓度0.2mg/L~2.0mg/L)不仅有利于脱氮除磷，而且可有效減少供风量，从而降低污水处理厂的曝气能耗。但过低的溶解氧浓度却可能导致耗氧污染物去除效果的下降。因此，如何将处理系统中污水的低浓度溶解氧数值控制在合理范围内是重点要解决的问题。
[0004]污水处理厂常用的溶氧仪测量范围为0.0mg/L~20.0mg/L,测量误差±0.2mg/L,虽然有些溶氧仪产品技术指标中指出最低的测量极限可达40y g/L，但在污水处理厂的实际运行过程中，溶氧仪探头在低浓度溶解氧污水中尚未达到这样的灵敏度。而且，对于低浓度溶解氧的測定来讲，±0.2mg/L的测量误差足以影响浓度测量的准确度，误差过大，低浓度溶解氧环境难以得到有效控制，影响污水处理工艺的稳定运行。而目前市场上出售的专用PPB级溶氧仪，其測量范围为2 ii g/L~10mg/L，分辨率0.01mg/L，但售价达到普通溶氧仪的四倍以上，应用于污水处理厂会加大其运行成本。除此之外，也有通过其他检测參数代替低浓度溶解氧參数来解决上述问题，不仅费用很高，也不利于工作人员熟练掌握，因此该技术很难在污水处理厂大規模推广。
[0005]在现有的溶解氧控制系统中，为将生化反应池中的溶解氧浓度维持在设定值，需引入氨氮分析仪、酸碱度测量仪、浊度測量仪及无模型自适应控制器等。測量仪表较多，控制流程复杂，污水处理设备的投资大，设备的维护成本高，而且该控制系统也不适用于低浓度溶解氧的控制。
[0006]因此，研发适合我国国情的高效低浓度溶解氧的控制系统与控制方法则十分必要。
【发明内容】
[0007]针对现有的溶解氧浓度控制方法中，溶氧仪在低浓度溶解氧下测量误差较大，低浓度溶解氧环境难以得到有效控制，影响污水处理工艺的稳定运行；现有的溶解氧浓度控制系统测量仪表较多，控制流程复杂，増大了污水处理设备的成本及维护负担，而且也不适用于低浓
[0008]度溶解氧的控制的问题，本发明的目的是提供一种生化反应池中低浓度溶解氧的控制系统及其方法，通过控制生化反应池中的低浓度溶解氧，来保证污水脱氮除磷并降低有机碳源的消耗量及运行能耗。本发明特别适用于生化反应池低浓度溶解氧的稳定控制，此外，也可用于生化反应池正常溶解氧浓度的稳定控制。
[0009]本发明解决其技术问题所采用的低浓度溶解氧的控制系统，包括一设于所述生化反应池中的监测单元；一与所述监测単元电连接的可编程逻辑控制器；一曝气设备，所述曝气设备与所述可编程逻辑控制器电连接，所述曝气设备的送风ロ通过供风管路与所述生化反应池连通；以及ー气体流量计，所述气体流量计设于所述供风管路上，所述气体流量计与所述可编程逻辑控制器电连接；所述监测単元包括溶解氧测定仪、液位计和温度计。
[0010]进ー步地，所述曝气设备的送风ロ通过所述供风管路与所述生化反应池的底部连通。
[0011]本发明还提供了一种生化反应池中低浓度溶解氧的控制系统的控制方法，包括:
[0012]步骤一，将所述监测单元置于所述生化反应池内，在所述可编程逻辑控制器内预设目标低浓度溶解氧数值和溶解氧浓度调整值；
[0013]步骤二，增大所述曝气设备的供风量，使所述生化反应池中溶解氧浓度在所述溶解氧测定仪的正常測量范围内；
[0014]步骤三，将所述监测单元和所述气体流量计采集到的数据传递至所述可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器计算得出所述生化反应池当前时刻的理论需氧量；
[0015]步骤四，根据所述当前时刻的理论需氧量，所述可编程逻辑控制器计算出所述生化反应池中所述目标低浓度溶解氧下的供风量，并将数据传递至所述曝气设备；
[0016]步骤五，根据所述步骤四得出的所述目标低浓度溶解氧下的供风量，所述曝气设备向所述生化反应池供风。
[0017]步骤六，判断所述生化反应池内溶解氧浓度数值是否在所述溶解氧浓度调整值允许误差范围内，是则所述曝气设备继续向所述生化反应池供风，否则返回所述步骤二重新调整所述曝气设备的供风量。
[0018]进ー步地，所述步骤三中，所述生化反应池当前时刻的理论需氧量是按照下述公式I计算得出的:
【权利要求】
1.生化反应池中低浓度溶解氧的控制系统，其特征在于，包括: 一设于所述生化反应池中的监测单元； 一与所述监测単元电连接的可编程逻辑控制器； ー曝气设备，所述曝气设备与所述可编程逻辑控制器电连接，所述曝气设备的送风ロ通过供风管路与所述生化反应池连通； 以及ー气体流量计，所述气体流量计设于所述供风管路上，所述气体流量计与所述可编程逻辑控制器电连接； 所述监测単元包括溶解氧测定仪、液位计和温度计。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于:所述曝气设备的送风ロ通过所述供风管路与所述生化反应池的底部连通。
3.ー种采用权利要求1所述的生化反应池中低浓度溶解氧的控制系统的控制方法，包括: 步骤一，将所述监测单元置于所述生化反应池内，在所述可编程逻辑控制器内预设目标低浓度溶解氧数值和溶解氧浓度调整值； 步骤二，增大所述曝气设备的供风量，使所述生化反应池中溶解氧浓度在所述溶解氧测定仪的正常測量范围内； 步骤三，将所述监测单元和所述气体流量计采集到的数据传递至所述可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器计算得出所述生化反应池当前时刻的理论需氧量； 步骤四，根据所述当前时刻的理论需氧量，所述可编程逻辑控制器计算出所述生化反应池中所述目标低浓度溶解氧下的供风量，并将数据传递至所述曝气设备； 步骤五，根据所述步骤四得出的所述目标低浓度溶解氧下的供风量，所述曝气设备向所述生化反应池供风。 步骤六，判断所述生化反应池内溶解氧浓度数值是否在所述溶解氧浓度调整值允许误差范围内，是则所述曝气设备继续向所述生化反应池供风，否则返回所述步骤二重新调整所述曝气设备的供风量。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述步骤三中，所述生化反应池当前时刻的理论需氧量是按照下述公式I计算得出的:
5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述步骤四中，所述生化反应池中目标低浓度溶解氧下的供风量是按照下述公式2计算得出的:
r —_C_xSOR _
S 供风量 03E ^jgcsm - cjx 1.024(r~20)(公式 2) 其中，Gsィ_^为目标低浓度溶解氧下，所述生化反应池的供风量，単位m3/h ； 0.3为标准条件下，每m3空气中含氧量，単位kg02/m3 ； Ea为所述曝气设备氧的利用率； a为混合液中Ku值与清水中Ku值之比，取值0.8~0.85 ; &为混合液的饱和溶解氧值与清水中饱和溶解氧值之比，取值0.9~0.97 ; Csffl为标准条件下，所述生化反应池内混合液的平均溶解氧浓度，単位mg/L ； Ce为所述目标低浓度溶解氧数值，単位mg/L ； T为所述温度计测得的当前`时刻所述生化反应池内混合液的温度，単位。C ； Cs(20)为标准条件下，清水中饱和溶解氧浓度，取值为9.17mg/L。 所述标准条件指大气压0.1MPa，所述生化反应池内混合液温度20°C。
6.根据权利要求4或5所述的控制方法，其特征在于: 所述生化反应池内混合液的平均溶解氧浓度Csm是按照下述公式3计算得出的:
(o p \ C =Cw + ^b—(公式 3)........\42 2.068； 其中，Csw为实际温度及压カ下，清水表面饱和溶解氧浓度，単位mg/L ； Qt为所述生化反应池逸出气体中含氧率； Pb为所述生化反应池所处的绝对压カ，单位MPa ； 所述生化反应池逸出气体中含氧率Qt是按照下述公式4计算得出的: g=79^Kl-1)XlQQ% (公式4) 其中，Ea为所述曝气设备氧的利用率。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于:所述生化反应池所处的绝对压カ是按照下述公式5计算得出的: Pb = Pa+Pc (公式 5) 其中，Pa为所述生化反应池所处环境的实际大气压，単位MPa ； Pg为所述液位计测得的混合液的深度H換算得出的压カ，単位MPa。
8.根据权利要求3至5任ー权利要求所述的控制方法，其特征在于:所述目标低浓度溶解氧数值取值范围为0.lmg/L~0.5mg/L。
9.根据权利要求3至5任ー权利要求所述的控制方法，其特征在于:所述溶解氧浓度调整值取值范围为1.0mg/L~5.0mg/L。
【文档编号】G05B19/05GK103553206SQ201310492496
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月18日 优先权日:2013年10月18日
【发明者】沈昌明, 邹伟国, 谭学军 申请人:上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司