[發(fā)明專利]氨氮耦合溶解氧曝氣節(jié)能控制系統(tǒng)和控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410342631.1
• 申請日: 2014-07-17
• 公開（公告）號: CN104102255B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高永青;甘一萍;常江;鮑海鵬;魏磊;王佳偉;王曉爽;孟春霖
• 申請（專利權(quán)）人: 北京城市排水集團有限責任公司
• 主分類號: G05D27/02
• 分類號: G05D27/02;G05B19/05;C02F3/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種氨氮耦合溶解氧曝氣節(jié)能控制系統(tǒng)，設(shè)有控制柜(1)，控制柜內(nèi)設(shè)有PLC自控組件(2)和計算機(3)，所述計算機內(nèi)裝有數(shù)據(jù)采集分析電路模塊，計算機與PLC自控組件進行信號和控制連接；設(shè)有安裝在污水處理設(shè)備各生物池上的在線液位計(4)、在線氨氮儀(5)、在線污泥濃度計(6)、在線溫度計(7)、在線溶解氧測定儀(8)、全天侯在線氨氮智能分析儀(9)和在線污泥硝化活性智能分析儀(10)；上述安裝在生物池上的在線儀表均跟所述控制柜內(nèi)的計算機進行信號連接；在所述生物池的曝氣管路上設(shè)有氣體均衡配置器(11)、氣體流量計(12)、空氣壓力計(13)，其中氣體均衡配置器分別與PLC自控組件和計算機進行信號和控制連接，氣體流量計和空氣壓力計與計算機進行信號連接；另外，生物池曝氣管路連通的鼓風機(16)及鼓風機控制柜(14)與PLC自控組件進行信號和控制連接；所述計算機(3)還與污水處理廠的主控制計算機(15)進行信號和控制連接；

上述的氨氮耦合溶解氧曝氣節(jié)能控制系統(tǒng)的控制方法，其特征是：包括如下步驟：

1)將上述儀表設(shè)備安裝完畢后并建立相互間的信號連接；將下面公式(1)-(3)編入計算機(3)的程序內(nèi)：

${\mathrm{\ΔX}}_H={\mathrm{yY}}_t\frac{Q(S_{SF}-S_S)}{1000}---\left(1\right)$

$O_S=\frac{1.47}{1000}Q(S_{SF}-S_S)-1.42{\mathrm{\ΔX}}_H+1.74\[0.001Q(N_t-N_{te})\]---\left(2\right)$

$q_A=\frac{O_S}{0.28E_A}---\left(3\right)$

其中，

Os-標準狀態(tài)下生物反應池污水需氧量(kgO₂/h)

Q-生物反應池的進水流量(m³/d)，從污水處理廠主控制計算機(15)處采集得到；

ΔX_H-排出生物反應池系統(tǒng)的微生物量(kg/d)

N_t-生物反應池進水氨氮濃度(mg/L)，由在線氨氮儀(5)測得；

N_te-生物反應池出水氨氮濃度(mg/L)，由全天候在線氨氮智能分析儀(9)測得；

S_S-出水有機底物濃度(mg/L)；從污水處理廠主控制計算機(15)處采集得到；

y-MLSS中MLVSS所占比例，根據(jù)試驗確定；

Y_t-污泥總產(chǎn)率系數(shù)(kgMLSS/kgBOD₅)，根據(jù)試驗確定；

S_SF-進水有機底物濃度(mg/L)，從污水處理廠主控制計算機(15)處采集得到；

q_A-曝氣量，(m³/h)；

E_A-曝氣器氧的利用率(％)；

2)通過污水處理廠主控制計算機(15)獲得有機底物濃度、進水流量、生物池容積；在線儀表(4-10)將相應的生物池液位、進水氨氮濃度、污泥濃度、溫度、溶解氧、出水氨氮濃度和硝化速率數(shù)值通過4～20mA信號傳輸給計算機(3)，通過計算機(3)根據(jù)上述公式(1)-(3)計算出曝氣池中的曝氣量q_A；3)計算機(3)將q_A數(shù)值傳輸給鼓風機控制柜(14)，然后由鼓風機控制柜(14)調(diào)整鼓風機輸出氣量，達到計算值q_A；

4)與此同時，在線污泥硝化活性智能分析儀(10)將不同溶解氧濃度下的氨氮硝化速率值傳輸給計算機(3)，計算機(3)繪出氨氮硝化速率隨溶解氧變化的規(guī)律曲線，然后根據(jù)在線污泥濃度計(6)、在線溫度計(7)和設(shè)計的水力停留時間值：14小時，確定出生物池中實際的硝化速率，并通過氨氮硝化速率隨溶解氧變化的規(guī)律曲線找到相對應的溶解氧濃度，以此溶解氧濃度作為溶解氧控制設(shè)定值DO_SET；

5)當鼓風機按q_A值輸出氣量時，首先將氣體流量計(12)反饋的實際流量值與q_A值相比較，若與q_A值不一致則再次對鼓風機進行調(diào)整直到達到q_A值，若與q_A值一致則調(diào)整周期內(nèi)不再對鼓風機氣量進行調(diào)節(jié)；而是，根據(jù)在線溶解氧測定儀(8)反饋的實際溶解氧值與DO_SET相比較，若一致則該周期內(nèi)不再進行任何調(diào)整，若不一致則對曝氣支管上配有的氣體均衡配置器(11)進行調(diào)節(jié)，使在線溶解氧測定儀(8)反饋的實際溶解氧值與DO_SET值一致；對曝氣進行精確調(diào)節(jié)時，需實時考慮空氣壓力計(13)的反饋值，該值指示了鼓風機工作狀態(tài)或氣體管路情況是否正常；

對氣體均衡配置器進行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)穩(wěn)定的溶解氧；對所有供氣管路上的氣體均衡配置器進行調(diào)節(jié)時遵循三個原則：1、避免同時調(diào)節(jié)；2、氣體均衡配置器開度總和保持不變；3、總有一個氣體均衡配置器開度處于最大；

6)返回步驟2)，不斷重復上述調(diào)節(jié)過程，考慮到氣量傳輸和氣體在水中傳質(zhì)的滯后性，以及出于對設(shè)備頻繁調(diào)節(jié)的保護，兩次q_A值計算之間和兩次溶解氧值調(diào)整之間的時間間隔要≥30s。