【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于污水处理领域，尤其涉及一种污水处理厂曝气器阻力特性实时监测系统和堵塞预警方法。
技术介绍
我国污水处理厂规模发展迅速，主流工艺中普遍采用好氧曝气技术实现污染物的稳定和有效削减。根据文献统计，曝气系统的电耗占据了污水处理厂总电耗的40％～60％，因此曝气系统的成本控制技术在污水处理的节能降耗中受到重视。曝气系统的能耗主要来自于鼓风机的能量损失、管路系统的阻力损失和曝气器的局部阻力损失。其中，鼓风机和管路系统的能量损失一般根据工艺的调整而改变，因此可以使用工艺优化来调整；而曝气器的局部损失主要受管路堵塞、曝气器破损、表面污染等影响，往往随着时间的增加而增加，一般通过清洗或更换曝气器进行控制。常见的曝气器堵塞原因有盐类结晶沉析、生物膜附着生长、管路冷凝水或污泥堵塞等，这些原因可能交互影响和促进，因此需要及时检测和判断曝气器的阻力特性，预测阻力变化趋势，及时采取处理措施。但是，由于曝气器淹没在水下，很难发现曝气器的破损和污染现象。目前，一般通过观测曝气状态、检测鼓风机背压来判断曝气器是否需要清洗或更换。观测曝气状态是一种定性方法，通过观测曝气池液面的气泡形态来定性推测曝气器污损情况。这种方法只能在判别严重堵塞或破损的情况下使用，无法进行预警，也就不能及时采取预防措施。检测鼓风机出口压力是一种定量检测方法，通过鼓风机出口压力变化趋势可以粗略判断曝气器堵塞情况。但是，鼓风机输出压力受到曝气池液位、阀门调节、温度等多种因素干扰，且干扰幅度大，因此难以识别幅度较小、变化缓慢的阻力升高因素，导致不能及时发现曝气器的阻力变化趋势，不能预警曝气器的清洗需求，使曝...
【技术保护点】
一种污水处理厂曝气器阻力特性实时监测系统，其特征在于，该系统包括测量控制装置、输入输出模块、系统控制器和人机交互界面，其中，测量控制装置包括安装在污水处理厂曝气干管上的干管气体压力计，安装在污水处理厂曝气支管上的支管气流等比调节阀、支管气体流量计和/或支管气体压力计，以及安装在曝气池进水口前管道上的进水液体流量计和/或安装在曝气池上与曝气区域相对应位置的曝气区液位计；输入输出模块通过电缆与各测量控制装置相连接，系统控制器与鼓风机和输入输出模块直接连接，人机交互界面与系统控制器相连接。
【技术特征摘要】
1.一种污水处理厂曝气器阻力特性实时监测系统，其特征在于，该系统包括测量控制装置、输入输出模块、系统控制器和人机交互界面，其中，测量控制装置包括安装在污水处理厂曝气干管上的干管气体压力计，安装在污水处理厂曝气支管上的支管气流等比调节阀、支管气体流量计和/或支管气体压力计，以及安装在曝气池进水口前管道上的进水液体流量计和/或安装在曝气池上与曝气区域相对应位置的曝气区液位计；输入输出模块通过电缆与各测量控制装置相连接，系统控制器与鼓风机和输入输出模块直接连接，人机交互界面与系统控制器相连接。2.如权利要求1所述的污水处理厂曝气器阻力特性实时监测系统，其特征在于，支管气流等比调节阀、曝气区液位计、支管气体流量计和/或支管气流压力计的数目与污水处理厂中曝气支管和曝气区域的数量相匹配。3.如权利要求1或2所述的污水处理厂曝气器阻力特性实时监测系统，其特征在于，系统控制器采用可编程控制器；人机交互界面采用触摸屏。4.一种污水处理厂曝气器堵塞预警方法，基于如权利要求1至3中任一项所述的污水处理厂曝气器阻力特性实时监测系统，包括以下步骤：1)实时采集各测量控制装置的监测数据，并进行数据平滑处理，得到曝气区域的如下参数：干管气体压力P0，单位Pa，由位于支管气流等比调节阀之前的干管气体压力计监测；支管气流等比调节阀的阀门开度D，范围0～1，无量纲，由支管气流等比调节阀监测；曝气区域进水流量Qin，等于处理水量、污泥回流量和混合液回流量之和，单位m3/hr，由进水液体流量计监测；曝气池水深HL，单位m，由曝气区液位计监测；支管气体流量Qair，单位m3/hr，由支管气体流量计监测；支管气体压力P1，单位Pa，由位于支管气流等比调节阀之后的支管气体压力计监测；2)根据得到的曝气区域参数实时计算曝气区域的压力损失，其中，单个曝气区域压力损失的计算公式为： Δ P = P 1 - ( 1 - Q a i r Q i n · A s H L - h L ) · ρ 0 g ( H L - h L ) ]]>式中，ΔP为曝气区域压力损失，单位Pa；hL为曝气区域工作面距离曝气池底的高度，单位m；As为单个曝气器的服务面积，单位m2；ρ0为混合液的密度，单位kg/m3；g为重力加速度，单位m/s2；3)根据计算得到的曝气区域压力损失，实时计算曝气区域内曝气器的阻力损失系数，并绘制阻力损失系数随时间变化的曲线，同时实时记录和显示在人机交互界面上；其中，阻力损失系数的计算公式为： ξ = 2 Δ P ρv 2 = 2 · Δ P ρ · ( n A Q a i r ) 2 ]]>式中，ξ为阻力损失系数，无量纲；v为气体通过曝气器的流速，单位m/s；Qair为支管气体流量值，单位需换算为m3/s；n为支管气体流量对应的曝气器数量，单位pc；A为单个曝气器的工作面积，单位m2/pc；ρ是空气的密度，单位kg/m3，通常取值为1；4)根据实时计算得到的曝气区域阻力损失系数ξ描述当前状态下曝气区域的动态阻力特性，比较当前阻力损失系数与模糊评价等级，得出曝气器阻塞和破损的程度，以及需要采取的针对性处理措施；5)根据历史记录的曝气区域阻力损失系数ξ的变化曲线，分析阻力损失系数随时间变化的趋势，判断曝气器是否发生破损或阻塞，并根据判断结果给出处理的对策；6)根据计算得到的曝气区域压力损失ΔP实时计算能耗损失成本，并绘制能耗损失成本随时间变化的曲线，同时实时记录和显示在人机交互界面上；其中，能耗损失成本的计算公式为： M = a · Δ P · ...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱勇，李冰，田宇心，施汉昌，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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