一种智能动态曝气控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种智能动态曝气控制系统，用于污水处理厂曝气池，所述智能动态曝气控制系统包括用于计算曝气池的生物需氧量和溶解氧的数据处理装置、用于根据所述生物需氧量控制鼓风的鼓风机调节模块和用于根据所述溶解氧控制曝气管道的电动流量调节阀开度的空气流量分配模块。本实用新型专利技术的智能动态曝气控制系统能够保持溶解氧稳定并能满足生化反应的需要、节约能源且模块化设计。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及污水处理领域，更具体地说，涉及一种应用于污水处理厂曝气池的智能动态曝气控制系统。
技术介绍
目前，国内大多数以活性污泥法为处理工艺的城市污水厂的曝气系统采用了衡量控制、简单控制回路自动控制或人工就地控制。衡量控制是根据污水处理厂的进水水量水质变化规律和工艺工程师的经验，人为设定各个风管调节阀门的开度，进行衡量送风曝气，避免进行频繁的调节；简单控制回路采用了 PID进行调节控制，根据曝气池中溶氧检测仪的溶解氧测定值与溶解氧设定值进行比较，将两者偏差通过PID运算后输出电动阀门的开度信号，然后通过阀门的行程控制器进行相应的调节，进而控制池内的溶解氧浓度；人工就地控制通过操作人员对当前工艺运行情况和溶解氧测定值与设定值的偏差分析，根据经验人为对阀门开度进行调节，从而控制池内的溶解氧浓度。这三种现有的控制方法存在以下问题I、衡量控制不能及时反映污水厂的进水负荷(水量、水质)的变化；不能反映微生物生长环境的变化造成的需氧量变化；不能反映物理环境变化(如曝气盘堵塞、气压扰动、水位流速变化等)造成的需氧量变化和沿池的分布规律变化；实际供气量一般大于需气量，鼓风机曝气耗能较高。2、简单PID控制由于时间延迟、造成溶解氧浓度波动较大；溶解氧设定值较高，过大的冗余造成生化单元耗能较高；溶解氧浓度波动造成生物环境不稳定，影响出水水质。3、人工就地控制，局部的阀门调节会影响其他供气支管的供气量，调节难度很大；人工控制效果与操作人员的经验有密切关系；控制的可靠性比较低，容易产生调节过度的情况；如果进行频繁调节，容易造成溶解氧浓度的波动。这三种现有的方法存在明显的缺陷，不能稳定控制具有多变量、高相关、非稳态、大滞后等特点的污水处理系统中的溶解氧浓度，不能使得曝气量的大小跟随污水处理厂进水水量和水质的变化规律而变化，从而导致曝气量与实际需气量相比冗余过大，不利于保持曝气池内微生物的生长环境的稳定，会对污水处理工艺的运行造成一定的干扰，并且使得曝气单元能耗较高。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在于针对现有技术中等缺陷，提供一种能够保持溶解氧稳定并能满足生化反应的需要、节约能源且模块化设计的智能动态曝气控制系统。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种智能动态曝气控制系统，用于污水处理厂曝气池，所述智能动态曝气控制系统包括用于计算曝气池的生物需氧量和溶解氧的数据处理装置、用于根据所述生物需氧量控制鼓风的鼓风机调节模块和用于根据所述溶解氧控制曝气管道的电动流量调节阀开度的空气流量分配模块；所述数据处理装置包括用于根据进水端待处理污水水质与流量的前馈參数及曝气池中已处理污水水质的后馈參数计算生物需氧量和溶解氧的智能计算模块。本技术所述的智能动态曝气控制系统中，所述鼓风机调节模块包括用于根据管道压カ与进气流量调节变频器的第一控制柜，所述第一控制柜连接有鼓风机、用于控制所述鼓风机的所述变频器、用于测量所述管道压カ的总管压カ计和用于测量进气流量的第ー热值流量计，所述鼓风机设置在所述曝气管道进气端。本技术所述的智能动态曝气控制系统中，所述空气流量分配模块包括用于控制所述电动流量调节阀的第二控制柜，所述第二控制柜连接有电动流量调节阀和用于测量曝气流量的第二热值流量计，所述电动流量调节阀设置在所述曝气管道出气端。本技术所述的智能动态曝气控制系统中，所述生物曝气池设置有溶解氧测定仪，所述溶解氧测定仪分别连接所述第二控制柜、所述智能计算模块和所述參数优化模块。本技术所述的智能动态曝气控制系统中，所述数据处理装置、鼓风机调节模块和空气流量分配模块分别设置有报警装置。本技术的智能动态曝气控制系统具有以下有益效果智能计算模块与參数优化模块能够实时计算并优化溶解氧，进而控制鼓风机调节模块和空气流量分配模块，能够适应进水水质与流量的变化，从而保持溶解氧的稳定且使曝气池的曝气率能够满足生化反应的需要；因为系统实时计算溶解氧，能够按需控制整个系统供气，使系统的电能消耗降到最低，減少不必要的浪费；本系统采用模块化设计，模块可移植，同时方便维护。附图说明下面将结合附图及实施例对本技术作进ー步说明，附图中图I是根据本技术的智能动态曝气控制系统ー个实施例的原理框图；图2是曝气池经过本技术智能动态曝气控制系统控制和未经控制的溶解氧浓度曲线对比图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一歩详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。智能动态曝气控制系统简称IDAS，g在为污水厂曝气池2生物处理过程提供精确曝气，即实现溶解氧(DO)的精确控制。其核心是采用先进的算法智能的计算出生物需气量、DO值等參数，以气体流量信号作为主控制信号，溶解氧作为辅助控制信号，鼓风曝气动态精确配气调节，在控制过程中根据系统的在线数据进行自动的优化调整。本专利技术的智能动态曝气控制系统数据处理装置、鼓风机31调节模块和空气流量分配模块14。数据处理装置用于计算曝气池2生物需氧量和溶解氧，为鼓风机31调节模块和空气流量分配模块14的运行提供必要參数。数据处理装置包括智能计算模块11和參数优化模块12。智能计算模块11主要用于生物需氧量和溶解氧的计算，并将计算出的结果提供给鼓风机31调节模块和空气流量分配模块14。智能计算模块11根据进水端待处理污水水质与流量的前馈参数及曝气池2中已处理污水水质的后馈参数计算出实际的生物需氧量，使曝气系统随生物需氧量变化地进行供气。由于智能计算模块11能够进行实时计算，使整个系统的可靠性和稳定性大大提高。智能计算模块11能再根据以进水量，进水COD值，曝气率计算氧的输入量，可以准确预测溶解氧DO值，其中一般曝气率为常量。所述前馈数据包括进水端待处理污水的五日生化需氧量、重铬酸钾(K2Cr207)作为氧化剂测定出的化学耗氧量、固体悬浮物浓度、总磷值、总氮值和进水流量；所述后馈数据包括曝气池2中已处理污水水质的液位、固体悬浮物浓度、总磷值、氨氮浓度、硝氮浓度和溶解氧浓度。参数优化模块12主要用于对提供给鼓风机31调节模块和空气流量分配模块14的计算结果进行优化。参数优化模块12 —般需要考虑的参数有历史和当前的前馈参数、后馈参数及智能计算模块11的计算结果。参数优化模块12根据以上参数进行建模仿真，进而对当前参数进行分析，可以预见到一些前馈参数的变化，从而及时对计算出的溶解氧DO值进行调节，以避免等到溶解氧DO值发生变化时再进行调节。系统会对溶解氧DO值进行跟踪以确定控制结果。需要指出的是，IDAS并非严格依赖DO值进行控制，即使在溶氧仪不准确或损坏的情况下，按照模型中的历史数据及某些前馈参数，仍然可以确保曝气池2安·全运行，只不过加大抵抗扰动的安全控制余度，表现为DO的真实值上升。此外，可以理解的是智能计算模块11和参数优化模块12在工作时还会考虑到一些环境参数，比如PH值、温/又寸寸o数据处理装置还包括数据存储模块，数据存储模块对当前测得的前馈参数、后馈参数及智能计算模块11的计算结果作为历史参数进行实时存储。鼓风机31调节模块用于根据数据处理装置提供的需氧量控制鼓风；鼓风机31调节模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能动态曝气控制系统，用于污水处理厂曝气池（2），其特征在于，所述智能动态曝气控制系统包括用于计算曝气池（2）的生物需氧量和溶解氧的数据处理装置、用于根据所述生物需氧量控制鼓风的鼓风机（31）调节模块和用于根据所述溶解氧控制曝气管道的电动流量调节阀（41）开度的空气流量分配模块（14）；所述数据处理装置包括用于根据进水端待处理污水水质与流量的前馈参数及曝气池（2）中已处理污水水质的后馈参数计算生物需氧量和溶解氧的智能计算模块（11）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邱佰平，段辉吉，岳少龙，
申请(专利权)人：深圳达实智能股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：