[實用新型]SBR法鼓風機節能變頻過程控制教學裝置

有效

• 申請號: 200820108485.6
• 申請日: 2008-06-06
• 公開（公告）號: CN201207244Y
• 公開（公告）日: 2009-03-11
• 發明（設計）人: 王淑瑩;楊慶;彭永臻
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉 萍

技術領域

本實用新型涉及一種污水生物處理節能降耗控制裝置，尤其是能夠進行深度脫氮和實時控制的SBR工藝的裝置，適用于含氮工業廢水處理和城鎮污水深度處理。

背景技術

隨著我國經濟的快速發展，能源的需求與日俱增，能源在國民經濟中具有重要的戰略地位。污水處理是能源密集的行業之一，在保證出水水質的條件下提高污水處理廠能源利用率，對于節能降耗具有重要意義。

傳統SBR工藝是間歇式活性污泥法污水處理工藝的簡稱，它的處理裝置只有一個SBR反應池，進水、反應、沉淀、排水等步驟均在此反應池中進行，占地面積小，是一種常規的活性污泥法污水處理工藝。該工藝的絕大部分能耗集中于鼓風機進行曝氣時產生的動力消耗，約占總消耗能量的60％-80％左右，因此，SBR工藝節能降耗的主要環節在于鼓風機的調節與優化控制。

對鼓風機而言，輸入的電能主要用于充氧、混合，但目前國內大多數SBR污水處理廠曝氣充氧過程仍然采用不可調節的羅茨鼓風機或離心式鼓風機，曝氣全過程滿功率負荷運行，并未達到最佳能量的消耗水平。為了節約能耗，在SBR污水處理過程中，通常根據反應池內溶解氧的需要對風速、風量等指標進行控制和調節以適應運行工況。而目前常用的控制手段是調節風門、擋板開度的大小來調整風速風量。這樣，不論供氧量需求大小，風機都要全速運轉，而運行工況的變化則使得能量以風門、擋板的節流損失消耗掉了。不僅控制精度受到限制，而且還造成大量的能源浪費和設備損耗。從而導致生產成本增加，鼓風機使用壽命縮短，設備維護、維修費用高居不下。

實用新型內容

本實用新型的目的是通過改變SBR法鼓風機的運行控制方式，來提高系統的供氧效率，并引入了鼓風機頻率f作為SBR法反應過程的控制參數，合理分配反應時間，在保證深度脫氮效果的前提下，節省運行費用。在此基礎上，開發出一種高效節能的SBR法節能裝置和控制方法，即SBR工藝鼓風機節能供氧優化控制方法與裝置。解決①傳統生物脫氮技術存在的脫氮效果差的問題；②SBR法實時控制運行操作復雜的問題；③鼓風機供氧效率低，能耗高的問題。與恒定曝氣量的控制方式相比，本實用新型提供的方法可節省40％左右的電耗。

本實用新型提供的SBR法鼓風機節能變頻過程控制教學裝置，如圖1，其特征在于：包括SBR反應器1連接進水管2、出水管3、碳源投加管4、曝氣管10；進水管2和進水泵5之間設置進水閥門7；碳源投加管4和碳源投加泵6之間設置碳源投加管閥門9；出水管設置出水閥門8，曝氣管10設置進氣閥門11，曝氣管進口處與鼓風機12相連；在SBR反應池內置有攪拌器13、溶解氧濃度DO傳感器14，其特征在于：

DO傳感器14經導線與DO測定儀15連接后與計算機16的數據信號輸入接口18連接，DO測定儀15與變頻器17相連，變頻器17同時與鼓風機12、計算機16的數據信號輸入接口18連接，計算機的數據信號輸出接口19經導線連接過程控制器20，過程控制器的進水繼電器21、出水繼電器22、曝氣繼電器23、碳源投加泵繼電器24、攪拌機繼電器25經信號輸出接口19分別與進水閥門7、出水閥門8、曝氣管進氣閥門11、碳源投加泵6和攪拌器13相連接。控制界面可在顯示器26上顯示。

應用上述裝置進行SBR工藝供氧節能優化控制方法，包括以下步驟：

I進水根據進水量確定進水時間，并通過過程控制器對計時器進行設定，系統啟動后，啟動進水泵將待處理的廢水注入SBR反應器，當達到預先設定的時間后，關閉進水泵和進水閥門，進入第II道工序；

II曝氣打開進氣閥門，啟動鼓風機，對反應系統進行曝氣；利用溶解氧濃度DO傳感器采集DO信號，并通過過程控制器和變頻器調節鼓風機的頻率f；如果DO小于1.5mg/L，就增大鼓風機的頻率f，即增大鼓風機的葉輪轉速，加大風量；如果DO濃度大于1.5mg/L，就減小鼓風機的頻率，即減小風量；

同時采集頻率f作為SBR法好氧硝化過程的實時控制參數；將頻率f的數字信號輸入過程控制器，濾波處理，求導計算，得到過程實時控制變量，并對得到的控制變量進行比較確定是否結束曝氣，曝氣過程結束條件為下列三個條件其中任意一條，即可停止曝氣進行攪拌，①曝氣時間t>2h，頻率f小于15Hz；②曝氣時間t>2h，頻率f出現下降速度加快的變化點；③曝氣時間t>6h；當滿足以上條件之一時，好氧曝氣過程結束，系統內的氨氮被氧化為硝態氮，執行機構關閉鼓風機及進氣閥，停止曝氣，系統進入第III道工序；