[發明專利]一種污水處理廠鼓風曝氣過程實時控制裝置及控制方法

有效

• 申請號: 201310700255.4
• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN103663674A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 邱勇;施漢昌;龐洪濤;田宇心
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C02F3/02
• 分類號: C02F3/02;C02F3/12
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;關暢

1.一種污水處理廠鼓風曝氣過程實時控制裝置，其特征在于：它包括生物處理單元、進水水量水質儀表、綜合控制器、出水水質儀表、鼓風機和電動閥門；在所述生物處理單元內還設置有溶解氧儀和若干氣體流量計，各所述氣體流量計分別設置在所述生物處理單元內的曝氣干管和支管上；

所述生物處理單元的入口管路上設置有所述進水水量水質儀表，所述進水水量水質儀表將在線檢測到的所述生物處理單元的進水量Q和進水水質信息傳輸至所述綜合控制器內；所述溶解氧儀和氣體流量計將采集到的溶解氧DO值、曝氣干管和支管內氣體流量DQ值均傳輸至所述綜合控制器內；設置在所述生物處理單元出口管路上的所述出水水質儀表將在線檢測到的出水水質信息也傳輸至所述綜合控制器內；所述綜合控制器根據接收到的信息進行前饋-反饋綜合調節后輸出控制信號，控制所述鼓風機、電動閥門工作。

2.如權利要求1所述的一種污水處理廠鼓風曝氣過程實時控制裝置，其特征在于：所述綜合控制器包括前饋補償模塊、反饋補償模塊、串級反饋控制模塊和PID控制模塊；所述前饋補償模塊將采集到的進水水量水質儀表的進水量Q和進水水質信息、以及溶解氧DO值、曝氣干管和支管內氣體流量DQ值，傳輸至所述串級反饋控制模塊內；所述反饋補償模塊將采集到的出水水質儀表的出水水質信息傳輸至所述串級反饋控制模塊內；所述串級反饋控制模塊根據接收到的所有信息對溶解氧DO值進行補償，根據補償后溶解氧設定值與實測值的差值計算需氣量的設定值，然后由所述串級反饋控制模塊根據接收信息對需氣量設定值進行補償，并將補償后的需氣量設定值傳輸至所述PID控制模塊內處理，由所述PID控制模塊向所述鼓風機、電動閥門輸出控制信號。

3.如權利要求1或2所述的一種污水處理廠鼓風曝氣過程實時控制裝置，其特征在于：所述進水水量水質儀表包括進水水量儀表、進水水質儀表、COD在線檢測儀和氨氮在線檢測儀。

4.如權利要求3所述的一種污水處理廠鼓風曝氣過程實時控制裝置，其特征在于：所述COD儀采用光學法COD在線檢測儀，所述進水水量儀表采用電磁流量計，所述氨氮在線檢測儀采用離子選擇電極法在線氨氮儀。

5.如權利要求1或2所述的一種污水處理廠鼓風曝氣過程實時控制裝置，其特征在于：所述出水水質儀表為氨氮在線檢測儀，所述氨氮在線檢測儀采用離子選擇電極法在線氨氮儀。

6.基于權利要求1～5任意一項所述的一種污水處理廠鼓風曝氣過程實時控制裝置的控制方法，其包括以下步驟：

1）前饋補償模塊將采集到的進水化學需氧量COD、氨氮的濃度以及進水量Q進行進水負荷計算，計算結果進行數據質量判斷分析，根據計算結果在預設的最優溶解氧數據表格中查找需要的溶解氧設定值，以向串級反饋控制模塊輸出溶解氧前饋補償調節量ΔDO_IN(t)；

2）前饋補償模塊將采集到的進水量Q和曝氣干管氣體流量DQ值進行運算，計算瞬時氣水比；將瞬時氣水比進行數據質量判斷分析，若判定結果未超過預設范圍時，維持當前狀態不變；若判定結果為出現流量突變時，則啟動前饋補償模塊，調節串級反饋控制模塊的需氣量設定值，改變實際氣體流量，保持瞬時氣水比基本穩定；

3）串級反饋控制模塊將實測的生物處理單元內反應池的溶解氧濃度與預先設定值比較，采用PI算法計算需氣量的設定；同時，根據實測的生物處理單元內反應池的氣體流量以及需氣量設定值，采用PI算法計算鼓風機、電動閥門所需閥門開度和鼓風機流量調節度，輸出到PID控制模塊，對鼓風機、電動閥門的閥門開度、鼓風機流量控制；

4）反饋補償模塊將采集到的出水水質信號與預先設定的排放標準進行計算，得到出水氨氮的安全裕量；根據出水氨氮安全裕量的大小，對串級反饋控制模塊中溶解氧設定值或需氣量設定值進行補償。

7.如權利要求6所述的一種污水處理廠鼓風曝氣過程實時控制方法，其特征在于：所述步驟1）中，所述溶解氧前饋補償調節量ΔDO_IN(t)計算方法為：假設當前給定的溶解氧設定值為DO_st(t)，根據水溫T、進水化學需氧量COD負荷L_COD、進水氨氮負荷，在預設的最優溶解氧數據表格中查得需要的最佳溶解氧DO設定值DO_IN(t)，得到ΔDO_IN(t)為：

ΔDO_IN(t)＝DO_IN(t)-DO_st(t)。