申请日2015.06.12
公开(公告)日2015.09.23
IPC分类号C02F3/02
摘要
本发明公开了一种自动化控制废水生物处理系统溶氧浓度的方法，以人工控制溶氧过程中溶氧控制设备运行的数据为基础，运用数理统计和概率论的基本原理，将生物系统溶氧的控制方式以阶梯形式筛选归纳分为若干类，分别对应不同的溶氧控制设备组合，将其对应关系输入中控系统，使中控系统能够根据检测到的溶氧浓度自动控制相应的溶氧控制设备组合的开启和关闭，将溶氧浓度调节在上下限范围内。
摘要附图
权利要求书
1.一种自动化控制废水生物处理系统溶氧浓度的方法，其特征在于，包 括以下步骤：
步骤1，对不同溶氧控制设备的组合方式进行分类：
首先，设定溶氧浓度的上限和下限，开启溶氧控制设备进行废水生物处 理，通过人工控制的方法调整不同溶氧控制设备的组合，将溶氧浓度调节在 上限和下限范围内，处理至少90天后，结束人工控制;
然后，统计不同溶氧控制设备组合的运行时间，并按运行时间长短进行 排序，运行时间最长的溶氧控制设备组合定义为“常规”，以“常规”时的溶 氧浓度为参照，在相同水质条件下，使溶氧浓度往降低趋势发展的溶氧控制 设备组合定义为“弱化”，使溶氧浓度向上升趋势发展的溶氧控制设备组合定 义为“强化”;
步骤2，调整中控系统控制方式：
首先，当溶氧浓度在上限和下限之间时，规定其对应“常规”的溶氧控 制设备组合;当溶氧浓度高于上限时，规定其对应“弱化”的溶氧控制设备 组合;当溶氧浓度低于下限时，规定其对应“强化”的溶氧控制设备组合;
然后，将设定的溶氧浓度的上限、下限以及不同溶氧浓度和溶氧控制设 备组合的对应关系输入中控系统的中央处理器中，当溶氧浓度在上限和下限 之间时，开启“常规”溶氧控制设备组合;当溶氧浓度高于上限时，开启“弱 化”溶氧控制设备组合，当溶氧浓度低于下限时，开启“强化”的溶氧控制 设备组合;
步骤3，采用自动控制的方法控制废水生物处理系统的溶氧浓度：
开启中控系统，采用溶氧浓度在线监测仪检测当前反应池内的溶氧浓度， 并将溶氧浓度数据传至中控系统，中控系统判断溶氧浓度与上下限的关系， 自动控制对应的溶氧控制设备组合的开启和关闭，将溶氧浓度调节至上限和 下限范围内。
2.根据权利要求1所述的自动化控制废水生物处理系统溶氧浓度的方法， 其特征在于，步骤1中所述“弱化”可根据所述溶氧控制设备组合的调节力 度分为若干个阶段，即“弱化1”、“弱化2”、“弱化3”…，分别对应不同的 溶氧控制设备组合，且后者比前者能使更高的溶氧浓度降到所述上限、下限 范围内;
步骤2中，当所述溶氧浓度高于所述上限时，规定其对应“弱化1”的溶 氧控制设备组合，每运行1h后如果所述溶氧浓度还未降低到所述上限、下限 范围内，则规定其对应后一个“弱化”阶段的溶氧控制设备组合。
3.根据权利要求2所述的自动化控制废水生物处理系统溶氧浓度的方法， 其特征在于，步骤1所述“弱化”和“强化”分为相同数目的阶段，或者分 为不同数目的阶段。
4.根据权利要求1所述的自动化控制废水生物处理系统溶氧浓度的方法， 其特征在于，步骤1所述“强化”可根据所述溶氧控制设备组合的调节力度 分为若干个阶段，即“强化1”、“强化2”、“强化3”…，分别对应不同的溶 氧控制设备组合，且后者比前者能使更低的溶氧浓度升到所述上限、下限范 围内;
步骤2中，当所述溶氧浓度低于所述下限时，规定其对应“强化1”的溶 氧控制设备组合，每运行1h后如果所述溶氧浓度还未升高到所述上限、下限 范围内，则规定其对应后一个“强化”阶段的溶氧控制设备组合。
5.根据权利要求4所述的自动化控制废水生物处理系统溶氧浓度的方法， 其特征在于，步骤1所述“弱化”和“强化”分为相同数目的阶段，或者分 为不同数目的阶段。
6.根据权利要求1所述的自动化控制废水生物处理系统溶氧浓度的方法， 其特征在于，所述的溶氧控制设备为转碟曝气机或转刷曝气机。
说明书
一种自动化控制废水生物处理系统溶氧浓度的方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，涉及一种自动化控制废水生物处理系统 溶氧浓度的方法。
背景技术
国内大多数污水处理厂主体采用生物处理系统，而生物处理系统通常涉 及多项运行参数，包括污泥浓度(MLSS)、溶氧浓度(DO)、污泥回流比、 水力停留时间(HRT)及污泥龄(SRT)，其中，生物系统中涉及的所有控制 参数中DO是最为重要的控制参数，也是最难控制的运行参数。
生物处理系统中，除单纯的厌氧处理系统外，通常分为厌氧、缺氧、好 氧部分，厌氧和缺氧部分由于不设置或设置微量曝气，较易满足，因此不涉 及DO的控制问题;而好氧部分，作为有机物去除的核心部分，主要是通过 在有氧条件下利用好氧微生物的代谢活动将废水中的有机物氧化为无机物的 方法，DO的水平直接影响好氧微生物的活性，从而影响好氧生物处理的效率。
与此同时，在一个典型的污水处理厂，表面曝气设备的能耗约占总运行 费用的60%-80%，因此实现DO的合理稳定控制，不仅有利于提高生物系统 的处理效率，而且可以节省运行成本。
目前常规采用的方法为人工实时监测来控制DO，很难实现DO的合理稳 定控制，原因主要有以下几点：(1)进水水质、水量的变化会直接对生物池 中DO的含量产生影响，而且往往影响较为迅速，尤其对于水量在10万吨/ 天以下的，以处理工业污水为主的污水处理厂或处理站，来水水量和水质情 况，往往在一天内具有多次浮动，这就造成DO的变化很不稳定，且波动相 对频繁，控制较为困难。(2)污水厂运行过程中，每日需有专人实时监控DO 的变化情况，并根据DO的浮动，调整相应的表面曝气设备，然而人工监控 不可避免的具有一定的滞后性，尤其夜间人工监控DO的效果相对不理想。(3) 常规的DO自控方法通常采用DO单点控制，且控制过程中会发生表面曝气设 备的频繁启停，不能满足污水厂的实际运行。
发明内容
本发明的目的是提供一种自动化控制废水生物处理系统溶氧浓度的方 法，解决了现有DO控制系统均为人工控制，且控制效果相对较差的技术问 题，改善出水水质，降低能耗及人力成本，节约了劳动力。
本发明采用的技术方案是，一种自动化控制废水生物处理系统溶氧浓度 的方法，包括以下步骤：
步骤1，对不同溶氧控制设备的组合方式进行分类
首先，设定溶氧浓度的上限和下限，开启溶氧控制设备进行废水生物处 理，通过人工控制的方法调整不同溶氧控制设备的组合，将溶氧浓度调节在 上限和下限范围内。处理至少90天后，结束人工控制。
然后，统计不同溶氧控制设备组合的运行时间，并按运行时间长短进行 排序，运行时间最长的溶氧控制设备组合定义为“常规”，以“常规”时的溶 氧浓度为参照，在相同水质条件下，使溶氧浓度往降低趋势发展的溶氧控制 设备组合定义为“弱化”，使溶氧浓度向上升趋势发展的溶氧控制设备组合定 义为“强化”。
步骤2，调整中控系统控制方式
首先，当溶氧浓度在上限和下限之间时，规定其对应“常规”的溶氧控 制设备组合;当溶氧浓度高于上限时，规定其对应“弱化”的溶氧控制设备 组合;当溶氧浓度低于下限时，规定其对应“强化”的溶氧控制设备组合。
然后，将设定的溶氧浓度的上限、下限以及不同溶氧浓度和溶氧控制设 备组合的对应关系输入中控系统的中央处理器中，并通过软件编程使中控系 统具有以下功能：当溶氧浓度在上限和下限之间时，开启“常规”溶氧控制 设备组合;当溶氧浓度高于上限时，开启“弱化”溶氧控制设备组合，当溶 氧浓度低于下限时，开启“强化”的溶氧控制设备组合。
步骤3，采用自动控制的方法控制废水生物处理系统的溶氧浓度
开启中控系统，采用溶氧浓度在线监测仪检测当前反应池内的溶氧浓度， 并将溶氧浓度数据传至中控系统，中控系统判断溶氧浓度与上下限的关系， 自动控制对应的溶氧控制设备组合的开启和关闭，将溶氧浓度调节至上限和 下限范围内。
本发明还具有以下特点：
步骤1中“弱化”可根据溶氧控制设备组合的调节力度分为若干个阶段， 即“弱化1”、“弱化2”、“弱化3”…，分别对应不同的溶氧控制设备组合， 对溶氧浓度进行不同力度的调节。通常定义，“弱化1”、“弱化2”、“弱化3”… 对溶氧浓度的调节力度逐渐增大，即后者比前者能使更高的溶氧浓度降到上 线以内。
同理，“强化”可根据溶氧控制设备组合的调节力度分为若干个阶段，即 “强化1”、“强化2”、“强化3”…，分别对应不同的溶氧控制设备组合，对 溶氧浓度进行不同力度的调节。通常定义，“强化1”、“强化2”、“强化3”… 对溶氧浓度的调节力度逐渐增大，即后者比前者能使更低的溶氧浓度升到下 线以内。
当然，“弱化”和“强化”可以分为相同数目的阶段，也可以不同数目， 具体根据实际情况来判断需要分为几个阶段。
相应的在步骤2中，当“弱化”分为若干阶段时，如果溶氧浓度高于上 限，规定其对应“弱化1”的溶氧控制设备组合，每运行1h后如果所述溶氧 浓度还未降低到所述上限、下限范围内，则规定其对应后一个“弱化”阶段 的溶氧控制设备组合。即“弱化1”运行1h后如果溶氧浓度还未降低到上限 以内，则规定其对应“弱化2”，再运行1h后如果溶氧浓度还未降低到上限以 内，则规定其对应“弱化3”，以此类推。
同理，当“强化”分为若干阶段时，如果溶氧浓度低于下限，规定其对 应“强化1”的溶氧控制设备组合，每运行1h后如果所述溶氧浓度还未升高 到所述上限、下限范围内，则规定其对应后一个“强化”阶段的溶氧控制设 备组合。即“强化1”运行1h后如果溶氧浓度还未升高到下限以内，则规定 其对应“强化2”，再运行1h后如果溶氧浓度还未升高到下限以内，则规定其 对应“强化3”，以此类推。
相应的，在步骤3中，中控系统会根据溶氧浓度与上下限的关系以及溶 氧控制设备组合运行的时间，控制相应的溶氧控制设备组合的开启。
本发明的溶氧控制设备包含各种表面曝气设备，如转碟曝气机、转刷曝 气机等。
本发明的有益效果是：
(一)本发明的自动化控制方法以污水处理厂人工控制溶氧过程中溶氧 控制设备运行的数据为基础，运用数理统计和概率论的基本原理，将生物系 统溶氧的控制方式以阶梯形式筛选归纳分为若干类，寻找出污水处理厂表面 曝气设备的多种主体运行方式，为溶氧浓度的控制提供运行依据。
(二)本发明的自动化控制方法应用在生物池中控系统中，可以在无人 监控的情况下，实现生物池溶氧浓度的全自动精确控制，确保溶氧浓度的变 化范围符合设定值，不仅避免了人工监控操作，尤其是夜间操作所带来的滞 后性，节省了劳动力，而且提高了溶氧浓度控制的效率，改善生物处理的效 能。
(三)本发明的自动化控制方法在运行控制逻辑方面，将时间控制与参 数控制相结合，采用多级控制，可有效避免常规自控方式所带来的溶氧控制 设备频繁启停的弊端，在很大程度上保障了溶氧控制设备的稳定运行。
(四)本发明的自动化控制方法可以作为一种自控运行模式，运用到其 他参数的自动控制方面，具有显著的社会效益、环境效益和经济效益