一种用于AAO生物池的精确曝气控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于AAO生物池的精确曝气控制系统，包括设备层、自动化层及智能监控层；设备层包括AAO生物池、沉淀池、调节阀及鼓风机，自动化层包括进水仪表、生物池仪表、出水仪表、变频器、4‑20mA输出模块和PLC控制系统，智能监控层包括上位机监控系统、参数输入、AAO工艺仿真和底部曝气设备仿真，AAO生物池工艺仿真模型根据进水水质、进水量和AAO生物池中溶解氧的变化动态计算需氧量，由底部曝气设备仿真计算出鼓风机的精确控制参数，从而使AAO生物池处在最佳状态，出水达到既定的污水排放标准，从而减少转鼓风机的耗电量、节约运营成本。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及城市污水处理自动控制领域，具体涉及一种用于AAO生物池的精确曝气控制系统。
技术介绍
在污水处理工艺中，AAO法是一种比较成熟、稳定的生物处理工艺，具有同步脱氮除磷能力、水力停留时间短、工艺整体运行能耗低、对水质适应性强、基建和运行费用较低、维护管理操作方便、运行简单等特点，成为我国应用最为广泛的污水处理技术之一，主要由厌氧段、缺氧段和好氧段组成，原污水和回流污泥一起进入生物选择段，进行泥水合和生物相优选，进入厌氧段实现磷的释放后进入缺氧段，硝化液通过内循环回流到缺氧段前，在缺氧反应段中完成反硝化脱氮后进入好氧段，好氧反应段中实现BOD去除、硝化和磷的吸收去除。典型的污水处理工艺包括粗格栅、提升泵站、细格栅、沉砂池、初沉池、生化处理段、二沉池和污泥处理处置单元等，AAO工艺就属于生化处理段。城市污水处理厂中电耗主要发生在二级生化处理的供氧系统、污水提升系统和污泥处理系统三部分，其中二级生化处理单元的能耗主要集中在鼓风机、搅拌器和内外回流泵上，鼓风机占总运行电耗的51.8％以上，是最主要的耗能单元。AAO工艺的生物处理过程具有不确定性、非线性、时变性等特点，目前尚没有一个的数学模型能精确地描述其反应过程，同时也没有能直接反映处理过程的水质参数的传感器。当前我国大部分AO及AAO污水处理厂设计在污水泵、曝气、回流等运行环节采用定值设置，而实际污水无论水量还是水质均在时刻变化，恒定的污水泵功率、曝气与回流运行控制与其不相匹配，从而造成能量浪费或出水水质难以达标。这就需要一种能应对动态水量、水质变化的运行控制技术，使曝气量、回流量与水量、水质实时匹配。
技术实现思路
为了更好的解决以上问题，本技术提供了一种用于AAO生物池的精确曝气控制系统，可实现AAO生物池曝气需氧量的动态分析，根据底部曝气设备特性，可实现对鼓风机和电动阀门的精确控制，最终可实现生物曝气的优化运行，出水达到既定的污水排放标准，从而减少转鼓风机的耗电量、节约运营成本。为实现上述目的，本技术的
技术实现思路
叙述如下：一种用于AAO生物池的精确曝气控制系统，包括设备层、自动化层及智能监控层；设备层包括AAO生物池、沉淀池、调节阀及鼓风机，城市污水依次通过AAO生物池和沉淀池处理后从沉淀池排出，调节阀与AAO生物池连接，鼓风机与调节阀连接；自动化层包括进水仪表、生物池仪表、出水仪表、变频器、4-20MA输出和PLC控制系统，进水仪表、生物池仪表、出水仪表、变频器、4-20MA输出 均与PLC控制系统连接，进水仪表用于监测城市污水的进水的COD、NH3和进水流量，生物池仪表用于监测AAO生物池中的溶解氧和浊度，曝气总管和曝气支管的气体流量和气体压力，出水仪表用于监测排水的COD、NH3和排水流量，变频器通过调节运行频率来改变鼓风机的出风量，PLC控制系统通过4-20MA输出改变调节阀的开合度来改变进风量；智能监控层包括上位机监控系统、参数输入、AAO工艺仿真和底部曝气设备仿真，上位机监控系统用于采集仪表数据和设备状态，并负责与AAO工艺仿真和底部曝气设备仿真进行数据交换，实现鼓风机的优化运行，参数输入用于设置AAO生物池的工艺参数、鼓风机的设备参数和曝气管路参数，AAO工艺仿真和底部曝气设备仿真根据仪表的数据和参数动态分析AAO生物池工艺运行状态，实时调节设备的运行参数。优选的，所述的AAO工艺仿真是根据进水COD、进水NH3、进水流量和AAO生物池的设计参数来动态计算需氧量。优选的，所述的底部曝气设备仿真是根据需氧量参数、曝气总管和曝气支管的气体流量和压力计算需要曝气量，并转换成转速，通过上位机监控系统将转速下载到鼓风机的变频器中。优选的，所述的4-20MA输出将底部曝气设备仿真的参数转换成4-20MA信号传输到调节阀的电动阀门中。优选的，所述的生物池仪表包括安装在曝气总管和每根曝气支管上面的气体流量传感器和气体压力传感器。与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术基于AAO工艺仿真和底部曝气设备仿真实现底部曝气设备的精确控制，AAO工艺仿真根据进水水质、进水量和生物池中溶解氧的变化动态计算需氧量，由底部曝气设备仿真计算出鼓风机的精确控制参数，从而使AAO生物池处在最佳状态，提高出水质量，由于分析出了实际的曝气量，并与鼓风机进行协同控制，相比其他定量控制技术，可以最大限度的节约曝气能耗，降低运营成本。附图说明图1是本技术的控制系统图。具体实施方式本技术采用的技术方案是根据进水水质、进水量和AAO生物池中溶解氧的变化动态计算AAO生物池的需氧量，然后根据底部曝气设备特性和曝气支管分布情况，计算出最佳的运行参数，来满足AAO生物池的需氧量，最终使生物池处在最佳的运行状态，基于仿真模型的曝气系统结构图见图1所示。在图1中主要有三层结构组成：设备层，自动化层和智能监控层。设备层包括AAO生物池、沉淀池、调节阀及鼓风机，城市污水依次通过AAO生物池和沉淀池处理后从沉淀池排出，调节阀与AAO生物池连接，鼓风机与调节阀连接；设备层主要是鼓风机和曝气总管及曝气支管，鼓风机连接有变频器，具有变频功能，能通过改变频率来调节曝气供应量，每个曝气总 管和曝气支管的进气口均安装调节阀，通过调节阀可以使AAO生物池中的曝气均匀分布。自动化层包括进水仪表、生物池仪表、出水仪表、变频器、4-20MA输出和PLC控制系统，进水仪表、生物池仪表、出水仪表、变频器、4-20MA输出均与PLC控制系连接。进水仪表用于检测城市污水的进水的COD、NH3、进水流量，生物池仪表用于监测AAO生物池中的溶解氧和浊度、曝气总管和曝气支管的气体流量和气体压力，出水仪表用于监测沉淀池的排水的COD、NH3和排水流量，变频器通过调节运行频率来改变鼓风机的出风量，4-20MA输出通过改变调节阀的开合度来改变进风量，PLC控制系统采集所有的仪表数据和设备的状态参数，并实现设备的过程控制，然后通过现场总线和上位机监控系统进行通信。智能监控层包括上位机监控系统、参数输入、AAO工艺仿真和底部曝气设备仿真，上位机监控系统完成对AAO生物池的管理、调度、集中操作、监视、系统功能组态、控制参数在线修改和设置、记录、报表生成及打印、故障报警及打印等功能，AAO工艺仿真和底部曝气设备仿真通过ActiveX控件实现与上位机监控系统的数据交换，AAO工艺仿真定时调取系统中的仪表数据和工艺参数，动态分析AAO生物池的曝气需氧量，底部曝气设备仿真根据曝气需氧量计算出设备的运行参数，然后通过ActiveX控件将设备的运行参数传输到上位机监控系统，转换成鼓风机的运行频率和电动阀门的开合量。参数输入用于设置AAO生物池工艺参数、鼓风机的设备参数和曝气管路参数，并保存到上位机监控系统里面。当然上述说明并非对本技术的限制，本技术也不仅限于上述举例，本
的普通技术人员在本技术的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于AAO生物池的精确曝气控制系统，其特征在于，包括设备层、自动化层及智能监控层；设备层包括AAO生物池、沉淀池、调节阀及鼓风机，城市污水依次通过AAO生物池和沉淀池处理后从沉淀池排出，调节阀与AAO生物池连接，鼓风机与调节阀连接；自动化层包括进水仪表、生物池仪表、出水仪表、变频器、4‑20MA输出和PLC控制系统，进水仪表、生物池仪表、出水仪表、变频器、4‑20MA输出均与PLC控制系统连接；进水仪表用于监测城市污水的进水的COD、NH3和进水流量，生物池仪表用于监测AAO生物池中的溶解氧和浊度，曝气总管和曝气支管的气体流量和气体压力；出水仪表用于监测排水的COD、NH3和排水流量；变频器通过调节运行频率来改变鼓风机的出风量；PLC控制系统通过4‑20MA输出改变调节阀的开合度来改变进风量；智能监控层包括上位机监控系统、参数输入、AAO工艺仿真和底部曝气设备仿真，上位机监控系统与PLC控制系统建立通信连接，上位机监控系统用于采集仪表数据和设备状态，并负责与AAO工艺仿真和底部曝气设备仿真进行数据交换，实现鼓风机的优化运行；参数输入用于设置AAO生物池的工艺参数、鼓风机的设备参数和曝气管路参数，AAO工艺仿真和底部曝气设备仿真根据仪表的数据和参数动态分析AAO生物池工艺运行状态，实时调节设备的运行参数。...

【技术特征摘要】
1.一种用于AAO生物池的精确曝气控制系统，其特征在于，包括设备层、自动化层及智能监控层；设备层包括AAO生物池、沉淀池、调节阀及鼓风机，城市污水依次通过AAO生物池和沉淀池处理后从沉淀池排出，调节阀与AAO生物池连接，鼓风机与调节阀连接；自动化层包括进水仪表、生物池仪表、出水仪表、变频器、4-20MA输出和PLC控制系统，进水仪表、生物池仪表、出水仪表、变频器、4-20MA输出均与PLC控制系统连接；进水仪表用于监测城市污水的进水的COD、NH3和进水流量，生物池仪表用于监测AAO生物池中的溶解氧和浊度，曝气总管和曝气支管的气体流量和气体压力；出水仪表用于监测排水的COD、NH3和排水流量；变频器通过调节运行频率来改变鼓风机的出风量；PLC控制系统通过4-20MA输出改变调节阀的开合度来改变进风量；智能监控层包括上位机监控系统、参数输入、AAO工艺仿真和底部曝气设备仿真，上位机监控系统与PLC控制系统建立通信连接，上位机监控系统用于采集仪表数据和设备状态，并负责与AAO工艺仿真和底部曝气设备仿真进行数据交换，实现鼓风...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鲲，房传礼，孟海峰，陈佳鹏，
申请(专利权)人：河南和方科技有限公司，
类型：新型
国别省市：河南;41