专利名称：序批式处理工艺在非do状态下的自动控制方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种污水处理领域，尤其是一种序批式处理工艺在非DO状态下的自动控制方法及装置。
背景技术：
目前，序批式处理工艺中，曝气阶段是整个序批式处理过程中最重要的工艺处理环节，曝气风量的控制主要由控制系统来完成。序批式SBR的处理目标是氧化和去除溶解的或微小的游离悬浮物质。氧化反应在SBR中是通过微生物的生物氧化完成的，因此微生物能否有效地将悬物质转化为固体并沉淀是SBR正常运行的关键。而氧是微生物氧化有机物以获得生长的能量所必需的；氧量不足会使好氧菌活性降低；反应池中微生物的生长需要大量的氧，食物越多微生物的活性越高，因此氧需求量亦大。另外，有机物的稳定也需要氧。因而反应池中氧浓度控制对于整个工艺的运行是很重要的。满足必需类型细菌的活性以达到必要的处理效率，保证最低的氧需求量。如果反应池中DO (溶解氧)过低，丝状菌会大量繁殖而使得絮凝体沉淀能力降低；同样，如果DO过高，絮凝体很难形成，因此，为保证优质的出水水质，必须保持适当的DO水平，所以DO的动态平衡是生物处理过程最关键条件。因此，在现在的序批式处理工艺中，都是利用DO值作为自动控制的首要条件，使风机在预定时间内向反应池中送入空气，使空气中的氧在反应池内形成溶解氧，从而控制反应池内的DO值，并根据反应池内的DO值的反馈信息来决定风机的运行状况。但是，现在的控制方法存在以下问题首先，由于现在的工艺省去了曝气反应池的前置池，污水直接进入曝气反应池内，因此污水的流量是通常变化的，不是一个恒定的流量，根据时间段的不同，其需要的曝气量也不相同。而现在的自动控制方式中，流量是按照恒定的方式来计算的，风机的启动时间及结束时间均是固定的，因此在污水流量变化的过程中，就可能导致曝气量的浪费或不足；其次，DO值的反馈信息存在滞后性，空气进入污水中后，需要一定的反应时间才能形成D0，因此根据DO值的反馈信息来决定风机的运行状态是不准确的。这些问题就会导致曝气量控制不准确，而曝气工艺是能耗最多的环节，其能耗相当于总能耗的50%，因此，现在的控制方式对于能耗的节省是相当不利的。
发明内容
本发明的目的是提供一种序批式处理工艺在非DO状态下的自动控制方法及装置，它能精确地控制曝气量来维持曝气池内氧含量处于最佳的范围，就能使曝气生化反应效果达到最优，在满足充氧要求的前提下极大的降低了能耗，减少了运行成本，以克服现有技术的不足。本发明是这样实现的序批式处理工艺在非DO状态下的自动控制方法，实时采集本次进水水质参数及进水量参数，并将其与上一周期出水水质参数一同发送到曝气自动控制装置中，经过曝气自动控制装置预设程序的自动计算后，获得本次进水处理工艺的各项参数，以实现脱离DO值的序批式处理工艺的自动控制。
所述的进水水质参数为COD值、BOD值及氨氮含量。所述的进水量为进水的体积流量。上一周期出水水质参数为COD、BOD、NH3-N、SS。获得本次进水处理工艺的各项参数为曝气起始时间、曝气结束时间、曝气风机运行频率及运行台数、沉淀时间、滗水时间及回流污泥或剩余污泥的排放时间。序批式处理工艺在非DO状态下的自动控制装置，包括曝气自动控制装置，其特征在于在曝气自动控制装置上连接有进水水质采集参数采集器、进水流量计、变频控制柜、 鼓风机及出水水质监测器；变频控制柜与鼓风机连接。在曝气自动控制装置上连接有上位控制机。上位控制机可以记录曝气自动控制装置中的运行参数，如上一周期出水水质参数等，同时还可以对曝气自动控制装置确定的本次进水处理工艺的各项参数进行调整、修改，同时可以将上一周期出水水质参数输入到曝气自动控制装置中。进水水质采集参数采集器包括COD检测仪、BOD检测仪及氨氮含量检测仪。DO值是衡量水体自净能力的一个指标，因此，现在的自动控制工艺都会将DO值作为曝气量控制的主要参数，而目的则是为了获得理想的DO值，而采用DO值作为主要参数的控制过程显然并不节能。因为空气在进入污水后，形成DO的效率与水位是有关联的，这就必须要考虑到进水量，如果不能在DO形成最有效的区间内进行曝气的话，消耗的能量就会明显增多。而且DO值在污水处理中仅是一个表象，而实质是进水水质及进水量，除此之外， 曝气量的合理选择还要考虑到出水水质，出水水质只需要满足刚好达标，而并不需要超过标准很多，这样才能保证不会使曝气量过量，从而控制能耗。目前PID自动控制或通过阀门开度调节的控制方法不能实现在污水厂进水水量和水质时刻发生变化的过程中，保持曝气池溶解氧浓度的稳定，从而影响污水厂的处理效率、增大曝气系统的能耗。采用PID (比例-积分-微分)进行调节控制，是根据SBR池中溶解氧的测定值与上位机溶解氧设定值进行比较，将两者偏差通过PID运算后输出变频器的运行频率信号进行调节，从而控制SBR池内的溶解氧含量；阀门开度调节控制方法是通过运行人员根据当前运行情况和溶解氧监反馈值人为地调节鼓风机出口电动阀门开度进行调节来控制SBR池内的溶解氧含量。以上两种控制方法存在时间延迟性、曝气能耗利用率低且能耗消耗阀门本体上、人为调节可靠性低等；该系统最大的特点是取消了采用调节阀来调节空气流量，调节阀会消耗一部分能量，长期运行，不利于节能。本发明的工作原理序批式处理工艺中，当污水进入曝气池时，根据进水水质 bod (生物需氧量)、cod (化学需氧量)、SS(悬浮物)、pH/t、水量及其上一周期出水水质情况等得到本次进水处理工艺的各工艺参数(曝气起始水位、曝气时间、曝气停止水位、曝气量、曝气风机运行频率及运行台数、沉淀时间、滗水时间、回流污泥/剩余污泥排放时间等)， 而在运行当中，鼓风量还可根据进水水质、水量的变化相应地调整，能实时满足曝气池各时段生化反应所需要的曝气量，保持工艺的稳定运行；可以较为精确地模拟出实际曝气反应中各参量与所需曝气量的互动变化关系。控制策略选择采用通过在线进出水水质系统实现参数动态控制。采用通过在线进出水水质系统控制曝气量具备这样的控制思想视进水浓度情况确定曝气时间、变频器运行频率参数控制量，进水COD浓度偏高较大时，采取较大的控制量输出，以体现纠偏迅速；进水COD浓度较小时，采取较慎微的控制量输出和较短曝气时间。 鼓风机选用了灵活、节能的带变频调速的罗茨风机，具有恒转矩输出的特性，流量和转速成正比例关系，轴功率和转速也成正比例关系。本发明实施中具有以下优点
一、专业性本控制系统为污水生化处理系统专用。
二、开放性①强大的拓扑能力，便于曝气系统的改扩建。
②无缝的嵌入能力，可以轻松得嵌入整个污水处理厂的SCADA系统。
三、友好性①全中文的开发平台、全中文显示、专业化的设计、人性化的界面。
四、智能性①实现曝气系统的智能控制。保证高效处理。低成本运行。
②设备出现故障时，自动声、光报警，同时做出最佳的应急性处理；
③方便、快速的查看、保存实时数据、报警数据、历史数据。
五、节能性①污水处理能力提高；
②鼓风机耗电量降低；
③人工成本降低。
六、安全性可以设有多级用户密码保护，从而保证系统安全稳定运行。本发明中，曝气自动控制装置在根据采集的参数计算本次工艺的各工艺参数时 (曝气起始水位、曝气时间、曝气停止水位、曝气量、曝气风机运行频率及运行台数、沉淀时间、滗水时间、回流污泥/剩余污泥排放时间等)，采用本领域惯用的计算手段及常规的PLC 编程方式来进行。由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明采集进水水质参数及进水量参数，将它们结合上一周期出水水质参数作为自动控制装置的主要处理参数，以获得理想工作参数，能使DO值能稳定在设计值，这样既能满足污水处理的要求，又能使风机的运行状态更合理，起到节约能耗的目的，使自动控制的方式脱离DO状态，避免了传统控制方式中存在的问题。本发明能耗显著降低，与现有的自动控制方式相比，节省能耗15% 35% 以上。本发明的方法简单，容易实施，所采用的装置结构简单，制作方便，成本低廉，使用效果好。
附图1为本发明的结构示意图。
具体实施例方式
具体实施例方式序批式处理工艺在非DO状态下的自动控制方法，其特征在于 实时采集本次进水水质参数及进水量参数，进水水质参数为COD值、BOD值及氨氮含量；进水量为进水的体积流量；并将其与上一周期出水水质参数一同发送到曝气自动控制装置中，上一周期出水水质参数为C0D、B0D、NH3-N、SS ；经过曝气自动控制装置预设程序的自动计算后，获得本次进水处理工艺的各项参数，包括曝气起始时间、曝气结束时间、曝气风机运行频率及运行台数、沉淀时间、滗水时间及回流污泥或剩余污泥的排放时间；从实现脱离 DO值的序批式处理工艺的自动控制。序批式处理工艺在非DO状态下的自动控制装置的结构如图1所示，包括曝气自动控制装置1(曝气自动控制装置1采用内嵌智能控制程序的PLC)，在曝气自动控制装置1上连接有进水水质采集参数采集器、进水流量计2、上位控制机3 (上位控制机3为企业的监控计算机及相关设备)、变频控制柜4、鼓风机5 (鼓风机5通常为两台，但是也可根据需要设置更多)及出水水质监测器6 ；变频控制柜4与鼓风机5连接；进水水质采集参数采集器包括COD检测仪7、BOD检测仪8及氨氮含量检测仪9。在工作过程中，污水在进入曝气反应池时，COD检测仪7、B0D检测仪8及氨氮含量检测仪9检测进水水质参数(包括COD值、BOD值及氨氮含量)，同时，进水流量计2计量进水体积；以上计量的参数直接输送到曝气自动控制装置1中，通过曝气自动控制装置1内嵌的智能控制程序进行计算后，获得曝气起始时间、曝气结束时间、曝气风机运行频率及运行台数、沉淀时间、滗水时间及回流污泥或剩余污泥的排放时间。这样，就可以根据进水的水质参数及进水量参数控制鼓风机5在最合理的时间段内进行曝气，提高曝气的效率，降低曝气的能耗。不以DO值作为控制参数，避免了由于控制参数的滞后性及其它不准确性而带来的误差，有效的提高了节能效果。
权利要求
1.一种序批式处理工艺在非DO状态下的自动控制方法，其特征在于实时采集本次进水水质参数及进水量参数，并将其与上一周期出水水质参数一同发送到曝气自动控制装置中，经过曝气自动控制装置预设程序的自动计算后，获得本次进水处理工艺的各项参数，以实现脱离DO值的序批式处理工艺的自动控制。
2.根据权利要求1所述的序批式处理工艺在非DO状态下的自动控制方法，其特征在于所述的进水水质参数为COD值、BOD值及氨氮含量。
3.根据权利要求1所述的序批式处理工艺在非DO状态下的自动控制方法，其特征在于所述的进水量为进水的体积流量。
4.根据权利要求1所述的序批式处理工艺在非DO状态下的自动控制方法，其特征在于上一周期出水水质参数为COD、BOD、NH3-N、SS。
5.根据权利要求1所述的序批式处理工艺在非DO状态下的自动控制方法，其特征在于获得本次进水处理工艺的各项参数为曝气起始时间、曝气结束时间、曝气风机运行频率及运行台数、沉淀时间、滗水时间及回流污泥或剩余污泥的排放时间。
6.一种序批式处理工艺在非DO状态下的自动控制装置，包括曝气自动控制装置(1)， 其特征在于在曝气自动控制装置(1)上连接有进水水质采集参数采集器、进水流量计 (2 )、变频控制柜(4 )、鼓风机(5 )及出水水质监测器(6 )；变频控制柜(4 )与鼓风机(5 )连接。
7.根据权利要求6所述的序批式处理工艺在非DO状态下的自动控制装置，其特征在于在曝气自动控制装置(1)上连接有上位控制机(3 )。
8.根据权利要求6所述的序批式处理工艺在非DO状态下的自动控制装置，其特征在于进水水质采集参数采集器包括COD检测仪(7)、BOD检测仪(8)及氨氮含量检测仪(9)。
全文摘要
本发明公开了一种序批式处理工艺在非DO状态下的自动控制方法及装置，实时采集本次进水水质参数及进水量参数，并将其与上一周期出水水质参数一同发送到曝气自动控制装置中，经过曝气自动控制装置预设程序的自动计算后，获得本次进水处理工艺的各项参数，以实现脱离DO值的序批式处理工艺的自动控制。本发明采集进水水质参数及进水量参数，将它们结合上一周期出水水质参数作为自动控制装置的主要处理参数，以获得理想工作参数，能使DO值能稳定在设计值，这样既能满足污水处理的要求，又能使风机的运行状态更合理，起到节约能耗的目的，使自动控制的方式脱离DO状态，避免了传统控制方式中存在的问题。本发明能耗显著降低，与现有的自动控制方式相比，节省能耗15％～35％以上。
文档编号C02F3/12GK102491507SQ201110414608
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月13日 优先权日2011年12月13日
发明者夏卫平, 胡建昌 申请人:西部水务集团(贵州)有限公司