一种曝气控制系统与曝气控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种曝气控制系统，该系统包括：数据采集单元、PLC控制单元、曝气单元，所述数据采集单元包括OUR测定仪、OTE测定仪与DO测定仪，所述曝气单元包括鼓风机、微孔曝气头与流量计。本申请还提供了利用所述曝气控制系统进行曝气控制的方法，所述系统自动控制软件将根据在线自动采集的OUR值、OTE值及DO值，计算需供给的曝气量，再将信号输出改变鼓风流量，保证DO稳定在设定值，偏差不超过0.5mg/L，实现了氧气的供需动态平衡，既能弥补供氧不足造成的水质较差问题，也能减少过多曝气的能量浪费，同时具有评估曝气系统性能的高低的功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及污水处理领域，尤其涉及一种曝气控制系统与曝气控制方法。
技术介绍
与发达国家相比，我国城镇污水处理能效偏低，高能耗问题突出；2012年我国污水处理行业总电耗高达125亿kWh，单位电耗为0.29kWh/m3，美国污水处理行业平均电耗为0.32kWh/m3，但我国污水处理厂平均进水污染物浓度约为美国的2/3，出水水质标准总体远低于美国，并且有80％以上的污泥除脱水外未进行其它处理处置。而随着各地提标改造的实施，我国污水处理能耗将进一步增大。因此，节能降耗是目前我国污水处理厂运营管理的重要任务。在污水生物处理方法中，曝气是能耗最大的环节，通常情况下约占污水厂运营总电耗的50％～70％，因此降低曝气阶段的能耗，是污水处理厂节能降耗的重中之重。曝气控制策略即是通过采用自动化控制仪表、仪器对污水处理过程曝气量实现自动、精确的调控，以达到出水水质稳定达标、节能降耗及减少人员干预的目的。国内最普遍的曝气控制方法还是较粗放的人工调试方式，通常是根据操作员的经验来确定曝气量，如果出水水质没有发生长期、明显的波动，就不会对曝气量进行实时调节；一旦运行条件发生改变，对于曝气量的调节仍然只是根据经验调大调小，从而造成曝气不足或曝气过度的问题，甚至有的处理厂的曝气系统长期处于超过正常负荷状态下运行，不仅对于出水水质没有保证，更会造成大量的能耗浪费。DO(溶解氧)控制法是在外界条件变化比较规律的情况下，通过PID反馈监测的DO浓度值来调节鼓风量达到预设的值；其步骤为：将污水处理厂某处的溶解氧量设定在某个值，一般为2～3mg/L，当反馈的DO值大于这个值，关小阀门开度，减少鼓风量，来减小DO值，如果反馈的DO值小于该值，就会增加风量来增加DO值。对于采用ORP(氧化还原电位)和pH来进行曝气控制的系统，由于ORP和pH与曝气量并没有直接的线性关系，且ORP值短期内延时严重，在实际应用中并不广泛。以水质指标作为前馈的曝气控制，基本原理是通过污染物浓度来计算需要提供的氧气量，但是污水水质指标大多依靠实验测定，测定时间需要数小时甚至数天，这对实时控制的作用不大。在线水质检测仪表也有数小时的延迟，且价格昂贵，尚未完全普及。因此，目前亟需提供一种曝气控制的方法。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于提供一种曝气控制的系统与方法，能够实现精确曝气，并达到节能降耗的目的。有鉴于此，本申请提供了一种曝气控制系统，包括：数据采集单元、PLC控制单元与曝气单元，所述数据采集单元包括耗氧速率测定仪、氧转移效率测定仪与溶解氧测定仪，所述曝气单元包括鼓风机、微孔曝气头与流量计；所述耗氧速率测定仪的检测部伸入曝气池中，所述耗氧速率测定仪与PLC控制单元信号连接；所述氧转移效率测定仪的检测部伸入曝气池中，所述氧转移效率测定仪与PLC控制单元信号连接；所述溶解氧测定仪的检测部伸入曝气池中，所述溶解氧测定仪与PLC控制单元信号连接；所述微孔曝气头置于曝气池内，所述微孔曝气头的进口与所述鼓风机连通，所述流量计设置于所述微孔爆气头和鼓风机之间的管路上，所述流量计和所述鼓风机均与PLC控制单元连接；或，所述微孔曝气头置于曝气池内，所述微孔曝气头的进口与所述鼓风机连通，所述流量计设置于所述PLC控制单元和鼓风机之间的管路上，所述流量计和所述鼓风机均与PLC控制单元连接。优选的，所述曝气控制系统还包括搅拌装置，所述搅拌装置的一端设置于曝气池中。优选的，所述PLC控制单元包括数据采集端、数据显示窗口与系统自动控制软件。本申请还提供了一种利用上述方案所述的曝气控制系统进行曝气控制的方法，包括以下步骤：在所述PLC控制单元中输入溶解氧设定值；根据检测的污泥耗氧速率与实际溶解氧浓度，由PLC控制单元计算，得到供氧量，根据实际曝气参数与氧转移速率，由PLC控制单元计算，得到曝气系统性能评估参数；根据所述供氧量、溶解氧设定值与曝气系统性能评估参数，由PLC控制单元计算，得到溶解氧设定值所需要的曝气量；根据所述曝气量调节鼓风机，控制曝气池中的曝气量。优选的，所述实际曝气参数包括曝气器清水充氧能力、饱和溶解氧的修正参数、标准状态下饱和溶解氧浓度与不同温度条件下的饱和溶解氧浓度。优选的，所述污泥耗氧速率由耗氧速率测定仪在线测定得到，所述在线测定的时间间隔15min。优选的，所述实际溶解氧浓度由溶解氧监测仪实时监测得到，所述氧转移速率由氧转移速率测定仪实时监测得到。优选的，得到溶解氧设定值所需要的曝气量的计算式为：其中，OUR为活性污泥耗氧速率，V曝气池为曝气池体积，C为溶解氧浓度，t控制周期为从目前的溶解氧实际值调控到设定值所需要的时间；C设定值为调控之后要达到的目标溶解氧浓度，C实际值为溶解氧探头的实际测定溶解氧浓度；Q为实际曝气量，SOTR为Q气量下曝气器清水充氧能力，为标准状态下饱和溶解氧，k为饱和溶解氧的修正参数，SOTE为曝气器在标准状态下的氧利用率，Q1为上次实际曝气量。优选的，所述控制曝气池中的曝气量具体为：当实际溶解氧值小于设定值时，在污泥耗氧速率和氧转移速率不变的情况下增加曝气量；当实际溶解氧值大于设定值时，在污泥耗氧速率和氧转移速率不变的情况下减少曝气量；当污泥耗氧速率和氧转移速率出现较大波动的情况下，根据公式计算具体的曝气量；当所述实际溶解氧值变化趋势与设定值吻合时，则可判定实现了曝气的稳定控制。本专利技术提供了一种曝气控制系统，其包括：数据采集单元、PLC控制单元与曝气单元，所述数据采集单元包括耗氧速率(OUR)测定仪、氧转移效率(OTE)测定仪与溶解氧(DO)测定仪，所述曝气单元包括鼓风机、微孔曝气头与流量计。本申请提供的曝气控制系统是基于耗氧速率OUR和氧转移效率OTE为控制参数的曝气系统，该控制系统通过测定曝气池活性污泥的实时耗氧量，为曝气系统应当供给的氧气量提供准确的依据，通过测定曝气控制系统的氧转移速率，准确计算实际应当调节的曝气量；即本申请通过周期性在线自动采集OUR和OTE值及实时监测的DO值，反馈给PLC控制器计算需供给的曝气量，输出信号通过变频风机改变曝气量，实现精确曝气保证，并达到节能降耗的目的。附图说明图1为本专利技术曝气控制系统的结构示意图；图2为本专利技术曝气控制方法的具体实施流程图。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。本专利技术实施例公开了一种曝气控制系统，包括：数据采集单元、PLC控制单元与曝气单元，所述数据采集单元包括耗氧速率测定仪、氧转移效率测定仪与溶解氧测定仪，所述曝气单元包括鼓风机、微孔曝气头与流量计；所述耗氧速率测定仪的检测部伸入曝气池中，所述耗氧速率测定仪与PLC控制单元信号连接；所述氧转移效率测定仪的检测部伸入曝气池中，所述氧转移效率测定仪与PLC控制单元信号连接；所述溶解氧测定仪的检测部伸入曝气池中，所述溶解氧测定仪与PLC控制单元信号连接；所述微孔曝气头置于曝气池内，所述微孔曝气头的进口与所述鼓风机连通，所述流量计设置于所述微孔爆气头和鼓风机之间的管路上，所述流量计和所述鼓风机均与PLC控制单元连接；或，所述微孔曝气头置于曝气池内，所述微孔曝气头的进口与所述鼓风机连通，所述流量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种曝气控制系统，包括：数据采集单元、PLC控制单元与曝气单元，所述数据采集单元包括耗氧速率测定仪、氧转移效率测定仪与溶解氧测定仪，所述曝气单元包括鼓风机、微孔曝气头与流量计；所述耗氧速率测定仪的检测部伸入曝气池中，所述耗氧速率测定仪与PLC控制单元信号连接；所述氧转移效率测定仪的检测部伸入曝气池中，所述氧转移效率测定仪与PLC控制单元信号连接；所述溶解氧测定仪的检测部伸入曝气池中，所述溶解氧测定仪与PLC控制单元信号连接；所述微孔曝气头置于曝气池内，所述微孔曝气头的进口与所述鼓风机连通，所述流量计设置于所述微孔曝气头和鼓风机之间的管路上，所述流量计和所述鼓风机均与PLC控制单元连接；或，所述微孔曝气头置于曝气池内，所述微孔曝气头的进口与所述鼓风机连通，所述流量计设置于所述PLC控制单元和鼓风机之间的管路上，所述流量计和所述鼓风机均与PLC控制单元连接。

【技术特征摘要】
1.一种曝气控制系统，包括：数据采集单元、PLC控制单元与曝气单元，所述数据采集单元包括耗氧速率测定仪、氧转移效率测定仪与溶解氧测定仪，所述曝气单元包括鼓风机、微孔曝气头与流量计；所述耗氧速率测定仪的检测部伸入曝气池中，所述耗氧速率测定仪与PLC控制单元信号连接；所述氧转移效率测定仪的检测部伸入曝气池中，所述氧转移效率测定仪与PLC控制单元信号连接；所述溶解氧测定仪的检测部伸入曝气池中，所述溶解氧测定仪与PLC控制单元信号连接；所述微孔曝气头置于曝气池内，所述微孔曝气头的进口与所述鼓风机连通，所述流量计设置于所述微孔曝气头和鼓风机之间的管路上，所述流量计和所述鼓风机均与PLC控制单元连接；或，所述微孔曝气头置于曝气池内，所述微孔曝气头的进口与所述鼓风机连通，所述流量计设置于所述PLC控制单元和鼓风机之间的管路上，所述流量计和所述鼓风机均与PLC控制单元连接。2.根据权利要求1所述的曝气控制系统，其特征在于，所述曝气控制系统还包括搅拌装置，所述搅拌装置的一端设置于曝气池中。3.根据权利要求1所述的曝气控制系统，其特征在于，所述PLC控制单元包括数据采集端、数据显示窗口与系统自动控制软件。4.利用权利要求1所述的曝气控制系统进行曝气控制的方法，包括以下步骤：在所述PLC控制单元中输入溶解氧设定值；根据检测的污泥耗氧速率与实际溶解氧浓度，由PLC控制单元计算，得到供氧量，根据实际曝气参数与氧转移速率，由PLC控制单元计算，得到曝气系统性能评估参数；根据所述供氧量、溶解氧设定值与曝气系统性能评估参数，由PLC控制单元计算，...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗涛，
申请(专利权)人：尚川北京水务有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11