申请日2015.11.19
公开(公告)日2017.12.01
IPC分类号C02F3/02; C02F3/12
摘要
用于废水(190)的受控曝气(140)的技术包括基于当前能源价格(215)、预计能源价格(221)和期间针对法规合规性监测管制的关键参数的法规监视周期(201)对于第一曝气时段确定第一曝气强度和对于第二曝气时段(225)确定不同的第二曝气强度。废水对于第一曝气时段在第一曝气强度下曝气;且对于第二曝气时段在第二曝气强度下曝气。第一曝气时段相比于法规监视周期是短的，第二曝气时段相比于法规监视周期是短的且不与第一曝气时段重叠，且第一曝气强度低于第二曝气强度。曝气强度确定成使得包括能源成本和不符合法规的潜在成本的曝气总成本最小化。
权利要求书
1.一种方法，包括：
基于当前能源价格、预计能源价格和期间针对法规合规性监测法规关键参数的法规监视周期来对于第一曝气时段确定第一曝气强度和对于第二曝气时段确定不同的第二曝气强度;
对于所述第一曝气时段使废水在所述第一曝气强度下曝气;以及，
对于所述第二曝气时段使废水在所述第二曝气强度下曝气;
其中所述第一曝气时段相比于所述法规监视周期是短的，
所述第二曝气时段相比于所述法规监视周期是短的且不与所述第一曝气时段重叠，且
所述第一曝气强度小于所述第二曝气强度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述第一曝气时段是与实际或预计第一能源价格相关联的时间段;且，
所述第二曝气时段是与低于所述第一能源价格的不同实际或不同预计第二能源价格相关联的时间段。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于所述第一曝气时段确定所述第一曝气强度和对于所述第二曝气时段确定所述不同的第二曝气强度还包括基于以下的一者或多者来确定所述第一曝气强度和所述不同的第二曝气强度：
指出与曝气强度相关联的处理的流出物性质的值的历史设备净化数据;
由监管机构限定以用于确定管制的关键参数的任何限制值的监测程序;以及，
计算成满足所述法规关键参数的限制值的曝气强度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于所述第一曝气时段确定所述第一曝气强度和对于所述第二曝气时段确定所述不同的第二曝气强度还包括基于导致能量使用与净化性能之间的位置特定的条件的权重因数来确定所述第一曝气强度和所述不同的第二曝气强度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于所述第一曝气时段确定所述第一曝气强度和对于所述第二曝气时段确定所述不同的第二曝气强度在相比于到当前法规监视周期结束的时间范围短的时间周期下重复。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于所述第一曝气时段确定所述第一曝气强度和对于所述第二曝气时段确定所述不同的第二曝气强度还包括：
基于差于满足所述限制值的固定设置点的法规关键参数的第一设置点值确定所述第一曝气强度;以及，
基于好于所述固定设置点的法规关键参数的不同的第二设置点值确定所述第二曝气强度。
7.一种携载一个或多个序列的指令的非暂时性计算机可读介质，其中所述一个或多个序列的指令由一个或多个处理器的执行引起所述一个或多个处理器执行以下步骤：
基于当前能源价格、预计能源价格和期间针对法规合规性监测法规关键参数的法规监视周期来对于第一曝气时段确定第一曝气强度和对于第二曝气时段确定不同的第二曝气强度;
其中废水的曝气确定成对于所述第一曝气时段在所述第一曝气强度下发生，
废水的曝气确定成对于所述第二曝气时段在所述第二曝气强度下发生，
所述第一曝气时段相比于所述法规监视周期是短的，
所述第二曝气时段相比于所述法规监视周期是短的且不与所述第一曝气时段重叠，且
所述第一曝气强度小于所述第二曝气强度。
8.根据权利要求7所述的非暂时性计算机可读介质，其特征在于：
所述第一曝气时段是与实际或预计第一能源价格相关联的时间段;且，
所述第二曝气时段是与低于所述第一能源价格的不同实际或不同预计第二能源价格相关联的时间段。
9.根据权利要求7所述的非暂时性计算机可读介质，其特征在于，对于所述第一曝气时段确定所述第一曝气强度和对于所述第二曝气时段确定所述不同的第二曝气强度还包括基于以下的一者或多者来确定所述第一曝气强度和所述不同的第二曝气强度：
指出与曝气强度相关联的处理的流出物性质的值的历史设备净化数据;
由监管机构限定以用于确定管制的关键参数的任何限制值的监测程序;以及，
计算成满足所述法规关键参数的限制值的曝气强度。
10.根据权利要求7所述的非暂时性计算机可读介质，其特征在于，对于所述第一曝气时段确定所述第一曝气强度和对于所述第二曝气时段确定所述不同的第二曝气强度在相比于到当前法规监视周期结束的时间范围短的时间周期下重复。
11.根据权利要求7所述的非暂时性计算机可读介质，其特征在于，对于所述第一曝气时段确定所述第一曝气强度和对于所述第二曝气时段确定所述不同的第二曝气强度还包括：
基于差于满足所述限制值的固定设置点的所述法规关键参数的第一设置点值确定所述第一曝气强度;以及，
基于好于所述固定设置点的所述法规关键参数的不同的第二设置点值确定所述第二曝气强度。
12.一种设备，包括：
至少一个处理器;以及
包括一个或多个序列的指令的至少一个存储器，
所述至少一个存储器和所述一个或多个序列的指令构造成利用所述至少一个处理器引起所述设备至少执行以下项：
基于当前能源价格、预计能源价格和期间针对法规合规性监测法规关键参数的法规监视周期来对于第一曝气时段确定第一曝气强度和对于第二曝气时段确定不同的第二曝气强度;
引起废水对于所述第一曝气时段在所述第一曝气强度下曝气;以及
引起废水对于所述第二曝气时段在所述第二曝气强度下曝气;
其中所述第一曝气时段相比于法规监视周期是短的，
所述第二曝气时段相比于所述法规监视周期是短的且不与所述第一曝气时段重叠，且
所述第一曝气强度小于所述第二曝气强度。
13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于：
所述第一曝气时段是与实际或预计第一能源价格相关联的时间段;且，
所述第二曝气时段是与低于所述第一能源价格的不同实际或不同预计第二能源价格相关联的时间段。
14.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，对于所述第一曝气时段确定所述第一曝气强度和对于所述第二曝气时段确定所述不同的第二曝气强度还包括：
基于差于满足所述限制值的固定设置点的所述法规关键参数的第一设置点值确定所述第一曝气强度;以及，
基于好于所述固定设置点的所述法规关键参数的不同的第二设置点值确定所述第二曝气强度。
15.一种系统，包括：
构造成使废水在受控的曝气强度下曝气的曝气系统，
至少一个处理器;以及
包括一个或多个序列的指令的至少一个存储器;
所述至少一个存储器和所述一个或多个序列的指令构造成利用所述至少一个处理器引起所述系统至少执行以下项：
基于当前能源价格、预计能源价格和期间针对法规合规性监测法规关键参数的法规监视周期来对于第一曝气时段确定第一曝气强度和对于第二曝气时段确定不同的第二曝气强度;
操作所述曝气系统以使所述废水对于所述第一曝气时段在所述第一曝气强度下曝气，以及
操作所述曝气系统以使所述废水对于所述第二曝气时段在所述第二曝气强度下曝气，
其中所述第一曝气时段相比于法规监视周期是短的，
所述第二曝气时段相比于所述法规监视周期是短的且不与所述第一曝气时段重叠，且
所述第一曝气强度小于所述第二曝气强度。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于：
所述第一曝气时段是与实际或预计第一能源价格相关联的时间段;且，
所述第二曝气时段是与低于所述第一能源价格的不同实际或不同预计第二能源价格相关联的时间段。
17.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，对于所述第一曝气时段确定所述第一曝气强度和对于所述第二曝气时段确定不同的第二曝气强度还包括基于以下的一者或多者来确定所述第一曝气强度和所述不同的第二曝气强度：
指出与曝气强度相关联的处理的流出物性质的值的历史设备净化数据;
由监管机构限定以用于确定管制的关键参数的任何限制值的监测程序;以及
计算成满足所述法规关键参数的限制值的曝气强度。
18.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，对于所述第一曝气时段确定所述第一曝气强度和对于所述第二曝气时段确定所述不同的第二曝气强度在相比于到当前法规监视周期结束的时间范围短的时间周期下重复。
19.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，对于所述第一曝气时段确定所述第一曝气强度和对于所述第二曝气时段确定所述不同的第二曝气强度还包括：
基于差于满足所述限制值的固定设置点的所述法规关键参数的第一设置点值确定所述第一曝气强度;以及，
基于好于所述固定设置点的所述法规关键参数的不同的第二设置点值确定所述第二曝气强度。
20.一种设备，包括：
用于基于当前能源价格、预计能源价格和期间针对法规合规性监测法规关键参数的法规监视周期来对于第一曝气时段确定第一曝气强度和对于第二曝气时段确定不同的第二曝气强度的器件;
用于引起废水对于所述第一曝气时段在所述第一曝气强度下曝气的器件;以及
用于引起废水对于所述第二曝气时段在所述第二曝气强度下曝气的器件;
其中所述第一曝气时段相比于法规监视周期是短的，
所述第二曝气时段相比于所述法规监视周期是短的且不与所述第一曝气时段重叠，且
所述第一曝气强度小于所述第二曝气强度。
说明书
基于管制周期的废水处理的控制
相关申请的交叉引用
本申请在35 U.S.C. § 119下请求享有2014年11月19日提交的临时申请第62/081695号的权益，其全部内容在此通过引用如同在本文中完全阐述的那样并入。
背景技术
废水处理是从废水除去污染物的过程，废水包括生活污水、工业废物和径流。废水处理包括除去物理、化学和生物污染物的物理、化学和生物过程。废水处理的目的在于产生适合于弃置或再使用(通常作为农场肥料)的环境安全的流体废物流(或处理的流出物，称为洗脱液)和固体废物(或处理的淤渣)。利用适合的技术，有可能再使用处理的污水流出物用于饮用水，但这通常仅在水源有限的地方这样做。通常包括在过程中的步骤是曝气，其用于增加废水中的氧含量。增加的氧促进生物氧化和氮化，且引起有机固体转变成凝结的悬浮物质，其较重且较大，且可沉积在槽底。
废水洗脱液的标准通常由有权管控政府管辖地域中的废水的政府主体(本文称为监管机构)颁布的法规规定。受管制的关键参数(也称为同意参数)是洗脱液的性质，其需要处于或好于由监管机构提出的适用政府法规确立的一些限制值。限制值应用于监视周期(例如，24小时)期间的平均值;且监视周期通常也由法规规定。该地的废水处理设施通常需要报告对于各个监视周期的同意参数的平均值。罚金或其它成本由监管机构基于关键参数的值长期(诸如一年)差于限制值的监视周期的数目(本文称为长期监管)和之前的长期监管中的违规来对设施征收，通常的惯例还在于监管机构的代表参观废水处理设施(例如，长期监管期间五次或六次)来校准对于一个或多个监视周期的同意参数的平均值的确定。
用于废水处理厂的曝气过程的实时控制构想通常设计成对于一个或多个同意参数中的各个保持设置点好于限制值，诸如，总氮(TN)、总有机碳(TOC)或铵(NH4-N)，或一些组合。控制算法通常基于分析参数(也称为操作参数)的实际测量值，诸如，溶解氧(DO)、铵、混合液悬浮固体(MLSS)、温度(T)、化学需氧量(COD)、空气流率和废水负载流率。此测量以短采样周期感测，诸如，每一分钟或更多分钟一次测量。基于特定系统的那些实际测量的数据和已知的DO浓度响应，计算曝气强度，其需要满足对于洗脱液中的关键过程参数的任何限定或固定的设置点或限制值。
发明内容
用于废水处理的一些控制系统在计划曝气周期中考虑了当前和预期的能源价格。然而，这些途径中的一些可引起处理系统在特定监测时段不符或违反目标净化的法规要求。在这里提出的工作中，认识到需要既使能源价格最低且又满足法规目标。因此，提供了基于法规周期(诸如监视周期)控制废水处理的技术。
贯穿本说明书和权利要求，除非情形另作要求，否则词语"包括(comprise)"及其变体(诸如"包括了(comprises)"和"包括着(comprising)")将理解为表示包含提到的物件、元件或步骤或者物件、元件或步骤的组合，但并未排除任何其它物件、元件或步骤或者物件、元件或步骤的组合。此外，不定冠词"一"或"一个"意思是指出由该冠词修饰的物件、元件或步骤中的一个或多个。此外，序词"第一"、"第二"、"第三"等用于以介绍的顺序区分物件、元件或步骤(包括时间段)，且不表示时间顺序，除非另外指出。因此，第一时间段可在第二时间段之前或之后或重叠。
在第一组实施例中，一种方法包括基于当前能源价格、预计能源价格和期间针对法规合规性监测管制的关键参数的法规监视周期来对于第一曝气时段确定第一曝气强度和对于第二曝气时段确定不同的第二曝气强度。该方法还包括对于第一曝气时段使废水在第一曝气强度下曝气;以及;对于第二曝气时段使废水在第二曝气强度下曝气。第一曝气时段相比于法规监视周期是短的。此外，第二曝气时段相比于法规监视周期是短的且不与第一曝气时段重叠，且第一曝气强度小于第二曝气强度。
在第一组的一些实施例中，第一曝气时段是与实际或预计第一能源价格相关联的时间段，且第二曝气时段是与低于第一能源价格的不同实际或预计第二能源价格相关联的时间段。
在第一组的一些实施例中，确定第一曝气强度和不同的第二曝气强度还基于一个或多个历史设备净化数据，其指出与曝气强度相关联的处理的流出物性质的值;由监管机构限定以用于确定处理的流出物性质的值的任何限定或固定限制值的监测程序;以及计算为满足处理的流出物性质的限定或固定限制值的曝气强度。
在第一组的一些实施例中，确定第一曝气强度和不同的第二曝气强度进一步基于导致能量使用与净化性能之间的位置特有的条件的权重因数。
在第一组的一些实施例中，对于第一曝气时段确定第一曝气强度和对于第二曝气时段确定不同的第二曝气强度连续地重复，其意味着在相比于到当前法规监视周期结束的时间范围短的时间周期下。
在其它实施例中，计算机可读介质或设备或系统构造成执行以上方法的一个或多个步骤。
本发明的还有其它方面、特征和优点容易简单地通过示出包括用于执行本发明而构想的最佳模式的一定数目的特定实施例和实施方式来从以下详细描述清楚。本发明还能够有其它和不同的实施例，且其若干细节可在各种明显方面改变，全都不脱离本发明的精神和范围。因此，附图和描述看作在性质上是示范性而非限制性的。