申请日2018.07.24
公开(公告)日2018.11.02
IPC分类号C02F9/14
摘要
本申请是关于一种污水处理控制系统及污水处理方法，该控制系统包括数据采集模块、PLC控制器、云计算大数据分析平台和通讯模块。该方法包括：获取污水处理前水的COD值、好氧池内水的COD值以及污水处理后水的COD值;判断污水处理前水的COD值是否≤进水COD参考值，好氧池内水的COD值是否≤好氧池内水的COD参考值，且污水处理后水的COD值≤出水COD参考值;如果是，判断污水处理正常，否则判定为异常，并针对两种异常情况控制变频风机或通过PLC控制器控制加药罐电动阀门的开合。通过本申请能够对水质进行实时监测，从而有效提高水质净化程度。且能够收集污水处理一体化设备的各种监测数据，便于工作人员随时进行分析和调用。
权利要求书
1.一种污水处理控制系统，其特征是，所述控制系统包括：数据采集模块(1)、PLC控制器(2)和云计算大数据分析平台(3)，所述PLC控制器(2)和云计算大数据分析平台(3)之间通过通讯模块(4)连接，所述PLC控制器(2)还与污水处理一体化设备中加药罐的电动阀门连接;
所述数据采集模块(1)设置于污水处理一体化设备中，用于采集污水处理过程中的水的COD值、氨氮值、污水处理一体化设备的电力参数以及水流量;
所述PLC控制器(2)，用于对数据采集模块(1)的数据进行初步处理并进行现场控制，以及将数据采集模块(1)的数据传输至云计算大数据分析平台(3);
所述云计算大数据分析平台(3)，用于对数据采集模块(1)的数据进行存储和分析。
2.如权利要求1所述的一种污水处理控制系统，其特征是，所述数据采集模块(1)包括：进水COD监测仪(11)、进水氨氮监测仪(12)、出水COD监测仪(13)、出水氨氮监测仪(14)、好氧池COD监测仪(15)、好氧池氨氮监测仪(16)、进水流量计(17)、出水流量计(18)、电能表(19);
所述进水COD监测仪(11)和进水氨氮监测仪(12)均设置于污水进调节池的管道上，分别用于检测污水处理前水的COD值和氨氮值，所述出水COD监测仪(13)和出水氨氮监测仪(14)均设置于回用泵出口管道上，分别用于检测污水处理后水的COD值和氨氮值，所述好氧池COD监测仪(15)和好氧池氨氮监测仪(16)均设置于好氧池内，分别用于检测好氧池内水的COD值和氨氮值;
所述进水流量计(17)设置于污水进调节池的管道上，用于检测进水流量值，所述出水流量计(18)设置于回用泵出口管道上，用于检测出水流量值;
所述电能表(19)的输入端与污水处理一体化设备连接，用于采集污水处理一体化设备的电力参数，所述电力参数包括：总功率、电流和电压，所述电能表(19)的输出端与所述PLC控制器(2)的输入端连接;
所述PLC控制器(2)的输入端还分别与进水COD监测仪(11)、进水氨氮监测仪(12)、出水COD监测仪(13)、出水氨氮监测仪(14)、好氧池COD监测仪(15)、好氧池氨氮监测仪(16)、进水流量计(17)以及出水流量计(18)连接。
3.如权利要求1所述的一种污水处理控制系统，其特征是，所述PLC控制器(10)与通讯模块(4)之间为并行通信，所述通讯模块(4)与云计算大数据分析平台(3)之间无线通信连接。
4.如权利要求1所述的一种污水处理控制系统，其特征是，所述通讯模块(4)为Zigbee模块。
5.如权利要求1所述的一种污水处理控制系统，其特征是，所述污水处理控制系统中还设置有人机界面，所述人机界面的输入端与PLC控制器(2)的输出端连接，所述人机界面的输出端与污水处理一体化设备中的加药罐的电动阀门连接。
6.如权利要求1所述的一种污水处理控制系统，其特征是，所述云计算大数据分析平台(3)中设置有云服务器和人机界面，所述云服务器与数据采集模块(1)通信连接，所述人机界面与所述云服务器电连接。
7.一种污水处理方法，其特征在于，所述方法包括：
获取污水处理前水的COD值，好氧池内水的COD值，以及污水处理后水的COD值;
判断污水处理前水的COD值是否≤进水COD参考值，好氧池内水的COD值是否≤好氧池内水的COD参考值，且污水处理后水的COD值≤出水COD参考值;
如果是，判定污水处理正常;
否则，判定污水处理异常;
如果污水处理前水的COD值≤进水COD参考值且保持不变，好氧池内水的COD值>好氧池内水的COD参考值，且污水处理后水的COD值逐渐增大，增大变频风机频率或通过PLC控制器打开加药罐的电动阀门进行加药，直到好氧池内水的COD值≤好氧池内水的COD参考值;
如果污水处理前水的COD值≤进水COD参考值且保持不变，好氧池内水的COD值≤好氧池内水的COD参考值，且污水处理后水的COD值逐渐减小，减小变频风机频率或通过PLC控制器打开加药罐的电动阀门，直到污水处理后水的COD值≤出水COD参考值且保持稳定为止。
8.如权利要求7所述的一种污水处理方法，其特征是，所述进水COD参考值为350mg/L，所述好氧池内水的COD参考值为150mg/L，所述出水COD参考值为50mg/L。
9.如权利要求7所述的一种污水处理方法，其特征是，所述方法还包括：
获取污水处理前水的氨氮值，好氧池内水的氨氮值，以及污水处理后水的氨氮值;
判断污水处理前水的氨氮值是否≤进水氨氮参考值，好氧池内水的氨氮值是否≤好氧池内水的氨氮参考值，且污水处理后水的氨氮值≤出水氨氮参考值;
如果是，判定污水处理氨氮值正常;
否则判定污水处理氨氮值异常;
如果污水处理前水的氨氮值≤进水氨氮参考值且保持不变，好氧池内水的氨氮值>好氧池内水的氨氮参考值，且污水处理后水的氨氮值逐渐增大，增大变频风机频率或通过PLC控制器打开加药罐的电动阀门进行加药，直到好氧池内水的氨氮值≤好氧池内水的氨氮参考值;
如果污水处理前水的氨氮值≤进水氨氮参考值且保持不变，好氧池内水的氨氮值≤好氧池内水的氨氮参考值，且污水处理后水的氨氮值逐渐减小，减小变频风机频率或通过PLC控制器打开加药罐的电动阀门，直到污水处理后水的氨氮值≤出水氨氮参考值且保持稳定为止。
10.如权利要求7所述的一种污水处理方法，其特征是，所述方法还包括：
每天固定时刻通过电能表获取一次污水处理一体化设备的电力参数、污水处理后水的COD值、污水处理后水的氨氮值、进水流量和出水流量，其中所述电力参数包括：总功率、电流和电压;
如果当天的用电量≥1.2*前一天的用电量，且当天污水处理后水的COD值、污水处理后水的氨氮值、进水流量和出水流量，与前一天污水处理后水的COD值、污水处理后水的氨氮值、进水流量和出水流量相比，浮动范围为[-2%,2%]，判定污水处理用电能耗过高;
将变频风机的频率调节至30-50Hz。
说明书
一种污水处理控制系统及污水处理方法
1.1技术领域
本申请涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种污水处理控制系统及污水处理方法。
1.2背景技术
在污水处理技术领域，通常采用污水处理一体化设备进行水处理，污水处理一体化设备通常包括：调节池、厌氧池、缺氧池、好氧池、二沉池、配水池、清水池、各种水泵、加药罐以及变频风机。其中，污水通过管道进入调节池，调节池通过提升泵将水经由管道输送至厌氧池，厌氧池通过管道将水自流入缺氧池，缺氧池通过管道将水自流入好氧池，硝化液回流泵用于将好氧池的水打入缺氧池，污泥回流泵用于把水打入厌氧池，回用泵用于将清水池中的水输送至回收用水点，加药罐设置于好氧池的输入端，且加药罐上通常设置有电动阀门，通过启动电动阀门能够方便地给好氧池加药以便使出水指标合格，变频风机用于给调节池和好氧池输送氧气，从而使调节池和好氧池内部的菌种繁殖和存活。
污水处理一体化设备经过长期的运行，可能会引起水处理效果不合格，如出水COD或氨氮指标不合格。因此，对污水处理一体化设备处理后的水质进行监控，是个重要问题。
目前，对污水处理一体化设备处理后的水质进行监控的装置，通常为出水COD监测仪和出水氨氮监测仪。具体地，由工作人员定期采用出水COD监测仪和出水氨氮监测仪，在清水池出水口处进行水质监测，如果经过监测判定水质不合格，则通过加药罐进行加药控制水质。
然而，目前对污水处理一体化设备处理后的水质进行监控的装置中，由于该监控装置与污水处理一体化设备是分离的，无法实时监测。虽然工作人员可以定期通过监控装置进行水质监测，但是从水质实际开始超标到被监测到水质超标的一段时间内，会有一部分不合格的水进入清水池中，进而通过回用泵输送至回收用水点。因此，目前的对污水处理一体化设备处理后的水质进行监控的装置，对水质的监测反馈不够及时，从而导致污水处理效果不够好，且出水COD及出水氨氮等数值不稳定。
1.3发明内容
为克服目前的水质监控装置中存在的对水质的监测反馈不及时、出水COD及出水氨氮等数值不稳定的问题，本申请提供一种污水处理控制系统及污水处理方法。
一种污水处理控制系统，所述控制系统包括：数据采集模块、PLC控制器和云计算大数据分析平台，所述PLC控制器和云计算大数据分析平台之间通过通讯模块连接，所述PLC控制器还与污水处理一体化设备中加药罐的电动阀门连接;
所述数据采集模块设置于污水处理一体化设备中，用于采集污水处理过程中的水的COD值、氨氮值、污水处理一体化设备的电力参数以及水流量;
所述PLC控制器，用于对数据采集模块的数据进行初步处理并进行现场控制，以及将数据采集模块的数据传输至云计算大数据分析平台;
所述云计算大数据分析平台，用于对数据采集模块的数据进行存储和分析。
可选地，所述数据采集模块包括：进水COD监测仪、进水氨氮监测仪、出水COD监测仪、出水氨氮监测仪、好氧池COD监测仪、好氧池氨氮监测仪、进水流量计、出水流量计、电能表;
所述进水COD监测仪和进水氨氮监测仪均设置于污水进调节池的管道上，分别用于检测污水处理前水的COD值和氨氮值，所述出水COD监测仪和出水氨氮监测仪均设置于回用泵出口管道上，分别用于检测污水处理后水的COD值和氨氮值，所述好氧池COD监测仪和好氧池氨氮监测仪均设置于好氧池内，分别用于检测好氧池内水的COD值和氨氮值;
所述进水流量计设置于污水进调节池的管道上，用于检测进水流量值，所述出水流量计设置于回用泵出口管道上，用于检测出水流量值;
所述电能表的输入端与污水处理一体化设备连接，用于采集污水处理一体化设备的电力参数，所述电力参数包括：总功率、电流和电压，所述电能表的输出端与所述PLC控制器的输入端连接;
所述PLC控制器的输入端还分别与进水COD监测仪、进水氨氮监测仪、出水COD监测仪、出水氨氮监测仪、好氧池COD监测仪、好氧池氨氮监测仪、进水流量计以及出水流量计连接。
可选地，所述PLC控制器与通讯模块之间为并行通信，所述通讯模块与云计算大数据分析平台之间无线通信连接。
可选地，所述通讯模块为Zigbee模块。
可选地，所述污水处理控制系统中还设置有人机界面，所述人机界面的输入端与PLC控制器的输出端连接，所述人机界面的输出端与污水处理一体化设备中的加药罐的电动阀门连接。
可选地，所述云计算大数据分析平台中设置有云服务器和人机界面，所述云服务器与数据采集模块通信连接，所述人机界面与所述云服务器电连接。
一种污水处理方法，所述方法包括：
获取污水处理前水的COD值，好氧池内水的COD值，以及污水处理后水的COD值;
判断污水处理前水的COD值是否≤进水COD参考值，好氧池内水的COD值是否≤好氧池内水的COD参考值，且污水处理后水的COD值≤出水COD参考值;
如果是，判定污水处理正常;
否则，判定污水处理异常;
如果污水处理前水的COD值≤进水COD参考值且保持不变，好氧池内水的COD值>好氧池内水的COD参考值，且污水处理后水的COD值逐渐增大，增大变频风机频率或通过PLC控制器打开加药罐的电动阀门进行加药，直到好氧池内水的COD值≤好氧池内水的COD参考值;
如果污水处理前水的COD值≤进水COD参考值且保持不变，好氧池内水的COD值≤好氧池内水的COD参考值，且污水处理后水的COD值逐渐减小，减小变频风机频率或通过PLC控制器打开加药罐的电动阀门，直到污水处理后水的COD值≤出水COD参考值且保持稳定为止。
可选地，所述进水COD参考值为350mg/L，所述好氧池内水的COD参考值为150mg/L，所述出水COD参考值为50mg/L。
可选地，所述方法还包括：
获取污水处理前水的氨氮值，好氧池内水的氨氮值，以及污水处理后水的氨氮值;
判断污水处理前水的氨氮值是否≤进水氨氮参考值，好氧池内水的氨氮值是否≤好氧池内水的氨氮参考值，且污水处理后水的氨氮值≤出水氨氮参考值;
如果是，判定污水处理氨氮值正常;
否则判定污水处理氨氮值异常;
如果污水处理前水的氨氮值≤进水氨氮参考值且保持不变，好氧池内水的氨氮值>好氧池内水的氨氮参考值，且污水处理后水的氨氮值逐渐增大，增大变频风机频率或通过PLC控制器打开加药罐的电动阀门进行加药，直到好氧池内水的氨氮值≤好氧池内水的氨氮参考值;
如果污水处理前水的氨氮值≤进水氨氮参考值且保持不变，好氧池内水的氨氮值≤好氧池内水的氨氮参考值，且污水处理后水的氨氮值逐渐减小，减小变频风机频率或通过PLC控制器打开加药罐的电动阀门，直到污水处理后水的氨氮值≤出水氨氮参考值且保持稳定为止。
可选地，所述方法还包括：
每天固定时刻通过电能表获取一次污水处理一体化设备的电力参数、污水处理后水的COD值、污水处理后水的氨氮值、进水流量和出水流量，其中所述电力参数包括：总功率、电流和电压;
如果当天的用电量≥1.2*前一天的用电量，且当天污水处理后水的COD值、污水处理后水的氨氮值、进水流量和出水流量，与前一天污水处理后水的COD值、污水处理后水的氨氮值、进水流量和出水流量相比，浮动范围为[-2%,2%]，判定污水处理用电能耗过高;
将变频风机的频率调节至30-50Hz。
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本申请提供一种污水处理控制系统，该控制系统应用于污水处理一体化设备中，该控制系统主要包括：数据采集模块、PLC控制器和云计算大数据分析平台，其中数据采集模块又包括：进水COD监测仪、进水氨氮监测仪、出水COD监测仪、出水氨氮监测仪、好氧池COD监测仪、好氧池氨氮监测仪、进水流量计、出水流量计和电能表。通过设置于污水进调节池管道上的进水COD监测仪和进水氨氮监测仪，能够检测污水处理前的COD值和氨氮值;通过设置于回用泵出口管道上的出水COD监测仪和出水氨氮监测仪，能够检测污水处理后水的COD值和氨氮值;通过设置于好氧池内的好氧池COD监测仪和好氧池氨氮监测仪，能够检测好氧池内水的COD值和氨氮值。通过设置于污水进调节池的管道上的进水流量计和设置于回用泵出口管道上的出水流量计，能够检测进水及出水的流量值。通过电能表能够及时获取污水处理一体化设备的各种电性能参数，获取各设备的运行状态和耗电情况，从能耗的角度控制各水泵的启停。通过PLC控制器获取各监测仪和流量计的数据并传输至云计算大数据分析平台，PLC控制器还根据各监测仪和流量计的数据控制加药罐的电动阀门，当监测数据不达标时，及时进行加药，当监测数据合格时，关闭电动阀门。通过本申请中的污水处理控制系统，能够对水质进行实时监测，且实质不达标时能够通过PLC控制器及时控制加药罐进行加药，避免人工加药耽误时间，能够有效提高水质净化程度。且本系统中设置有云计算大数据分析平台，能够收集污水处理一体化设备的各种监测数据，并对各种监测数据进行存储和分析，从而更加及时而准确地控制污水处理过程，有利于确保出水COD值及出水氨氮等数值的稳定，提高污水处理的洁净度和效率。
本申请还提供一种污水处理方法，该方法首先获取污水处理前水的COD值，好氧池内水的COD值，以及污水处理后水的COD值，并根据各个COD值与参考COD值的关系，判断污水处理是否正常进行，如果污水处理前水的COD值≤进水COD参考值且保持不变，好氧池内水的COD值>好氧池内水的COD参考值，且污水处理后水的COD值逐渐增大时，判定污水处理异常，此时需要增加变频风机频率或通过PLC控制器打开加药罐的电动阀门进行加药，直到好氧池内水的COD值≤好氧池内水的COD参考值。如果污水处理前水的COD值≤进水COD参考值且保持不变，好氧池内水的COD值≤好氧池内水的COD参考值，且污水处理后水的COD值逐渐减小时，也判定污水处理异常;此时需要减小变频风机频率或通过PLC控制器打开加药罐的电动阀门，直到污水处理后水的COD值≤出水COD参考值且保持稳定为止。在COD值达标的基础上，对污水处理的氨氮值以及能耗进行监控，从而更加有针对性地进行污水处理，对水质的监控反馈更加及时，有利于确保出水COD值及出水氨氮等数值的稳定性。而且本申请中污水处理方法，能够根据出水COD值、氨氮值、电力参数等及时对变频风机等能耗设备进行控制，在提高污水处理的效率的同时，有利于降低能耗。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。