公布日：2024.01.30
申请日：2023.12.28
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F7/00(2006.01)I;C02F1/00(2023.01)N;C02F1/28(2023.01)N
摘要
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种具有除臭功能的污水曝气方法，包括，步骤S1，收集污水；步骤S2，搅拌与充氧；步骤S3，加除臭颗粒；步骤S4，吸附处理；步骤S5，过滤。本发明通过对污水曝气处理过程的搅拌混合状态进行精准调控，提升气液接触面积的同时，降低污水曝气处理时长，节省设备能耗，通过根据污水曝气图像中气泡的特征表征污水曝气处理的充氧效率，适应性地调整搅拌速率与充氧量，保障活性泥浆与污水中的还原物质充分接触，通过监控曝气处理过程中的污水温度，避免温度过高不利于微生物菌群的生长，从而导致溶解氧效率降低，通过对污水进行吸附处理，以净化污水使其达到排放要求，提高污水曝气处理的效率。
权利要求书
1.一种具有除臭功能的污水曝气方法，其特征在于，包括，步骤S1，将待处理污水注入曝气池内进行沉淀，待所述曝气池内的待处理污水沉淀形成微生物泥浆层时，对待处理污水进行曝气处理；步骤S2，通过气体输送管道将空气引入搅拌状态下的待处理污水中，通过摄像装置获取污水曝气图像，根据污水曝气图像获取曝气气泡的特征，以对所述曝气池的搅拌混合参数进行修正，使曝气气泡的实时致密率达到预设标准；其中，搅拌混合参数包括预设搅拌速率与预设空气流量，曝气气泡的特征包括实时气泡数量、实时气泡面积以及实时致密率；步骤S3，在判定曝气气泡的实时致密率小于标准致密率范围，且实时曝气时长大于标准曝气时长时，通过第一风机将除臭颗粒经第一传输管道输送至所述气体输送管道，以除臭颗粒随着空气流动至所述曝气池中；步骤S4，在判定实时致密率在标准致密率范围内时，通过第二风机将活性炭颗粒经第二传输管道输送至所述气体输送管道，以活性炭颗粒随着空气流动至所述曝气池中对待处理污水进行吸附处理；步骤S5，开启循环过滤器，以对活性炭颗粒进行过滤；其中，在所述步骤S2中，设定有曝气气泡的标准气泡数量范围，通过摄像装置获取所述曝气池表面的污水曝气图像，对污水曝气图像中的各曝气气泡进行识别与模拟轮廓标记，获取模拟轮廓标记的数目记作曝气气泡的实时气泡数量，根据标准气泡数量范围对实时气泡数量进行判定，若实时气泡数量小于标准气泡数量范围，将根据标准气泡面积依次对实时气泡面积进行判定，以确定是否对预设空气流量进行修正；若实时气泡数量大于标准气泡数量范围，将实时曝气温度与标准曝气温度进行对比，以选择对所述曝气池的搅拌混合参数的调整方式；在所述步骤S2中，设定有气泡的标准气泡面积与预设空气流量，在判定实时气泡数量小于标准气泡数量范围时，分别获取污水曝气图像中的已标记的各模拟轮廓对应的面积记作实时气泡面积，将根据标准气泡面积依次对各气泡对应的实时气泡面积进行判定，若存在实时气泡面积小于标准气泡面积，对对应的气泡进行二次标记，直至完成根据标准气泡面积依次对各气泡的实时气泡面积进行判定的操作，将实时致密率与标准致密率范围进行对比，以确定是否对所述曝气池的搅拌状态进行调整；若实时气泡面积均大于标准气泡面积，根据曝气泡的平均面积与标准气泡面积对预设空气流量进行修正，修正为Qc1’=Qc×【1+（Px-Pb）/Px】;其中，Qc1’表示根据曝气泡的平均面积与标准气泡面积计算的修正后的预设空气流量，Qc表示设定的预设空气流量，Px表示污水曝气图像中各模拟轮廓对应的气泡的面积的平均值，Pb表示设定的标准气泡面积；在所述步骤S2中，设定有气泡的标准致密率范围，在判定存在实时气泡面积小于标准气泡面积时，对对应的气泡进行二次标记，获取各模拟轮廓中完成二次标记的气泡数目与曝气气泡的实时气泡数量的百分比记作实时致密率，将实时致密率与标准致密率范围进行对比，若实时致密率小于标准致密率范围，将标准曝气时长与实时曝气时长进行对比，以确定是否对所述曝气池的搅拌状态进行调整；若实时致密率大于标准致密率范围，根据实时致密率对预设空气流量进行修正，修正为Qc1”=Qc×【1-（Fs-Fb）/Fs】；其中，Qc1”表示为根据实时致密率对预设空气流量修正后得到的值，Qc表示为设定的预设空气流量，Fs表示为计算的实时致密率，Fb表示为设定的标准致密率范围；在所述步骤S2中，设定有对待处理污水进行曝气处理的标准曝气时长以及预设搅拌速度，在判定实时致密率小于标准致密率范围，或实时气泡数量在标准气泡数量范围内时，获取搅拌器的启动持续时长作为对待处理污水的实时曝气时长，将标准曝气时长与实时曝气时长进行对比，若实时曝气时长小于等于标准曝气时长，根据实时曝气时长对预设搅拌速度进行调整，调整为Vc’=Vc×【1+（Tb-Ts）/Ts】；其中，Vc’表示为根据实时曝气时长对预设搅拌速度调整后得到的值，Vc表示为设定的预设搅拌速度，Tb表示为设定的标准曝气时长，Ts表示为实时曝气时长；在所述步骤S2中，在判定实时致密率小于标准致密率范围，或实时气泡数量在标准气泡数量范围内时，若实时曝气时长大于标准曝气时长，控制所述第一风机开启，以将除臭颗粒经第一传输管道输送至所述气体输送管道，使除臭颗粒随着空气流动至所述曝气池中；在所述步骤S2中，设定有标准曝气温度，在判定实时气泡数量大于标准气泡数量范围时，获取待处理污水的实时曝气温度，将实时曝气温度与标准曝气温度进行对比，若实时曝气温度大于标准曝气温度，对预设搅拌速度进行调整，调整为Vc”=Vc×【1-（Gs-Gb）/Gs】；若实时曝气温度小于等于标准曝气温度，对预设空气流量进行调整，调整为Qc2’=Qc×【1-（Gs-Gb）/Gs】；其中，Vc”表示根据实时曝气温度对预设搅拌速度调整后得到的值，Qc2’表示根据实时曝气温度对预设空气流量调整后得到的值，Gs表示为实时曝气温度，Gb表示为设定的标准曝气温度。
2.根据权利要求1所述的具有除臭功能的污水曝气方法，其特征在于，在所述步骤S5中，设定有标准差异值，在判定实时致密率在标准致密率范围内时，开启所述第二风机，计时器开启计时，将活性炭颗粒经第二传输管道输送至所述气体输送管道，以活性炭颗粒随着空气流动至所述曝气池中对待处理污水进行吸附处理，通过所述摄像装置在预设拍摄周期的初始时刻与末时刻分别获取污水吸附图像计算待处理污水的实时亮度差值与实时差异值，将标准差异值与实时差异值进行对比，以确定是否控制所述第二风机关闭。
3.根据权利要求1所述的具有除臭功能的污水曝气方法，其特征在于，获取待处理污水中的还原物质的初始臭气浓度与预设监测周期检测的实时臭气浓度，根据初始臭气浓度与实时臭气浓度对第一标准气泡数与第二标准气泡数量进行修正，修正为Nb1’=Nb1×【1+（Cs-Cc）/Cc】，Nb2’=Nb2×【1-（Cs-Cc）/Cc】；其中，Nb1’为修正后的第一标准气泡数量，Nb2’为修正后的第二标准气泡数量，Nb1表示为设定的第一标准气泡数量，Nb2表示为设定的第二标准气泡数量，Cc为待处理污水中的还原物质的初始臭气浓度，Cs为预设监测周期检测的实时臭气浓度。
发明内容
为此，本发明提供一种具有除臭功能的污水曝气方法，用以克服现有技术中由于缺乏对充氧过程中的氧含量与搅拌混合状态的精准调控，使提供的氧气过多与耗能增加，导致充氧效率低的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种具有除臭功能的污水曝气方法，包括，
步骤S1，将待处理污水注入曝气池内进行沉淀，待所述曝气池内的待处理污水沉淀形成微生物泥浆层时，对待处理污水进行曝气处理；
步骤S2，通过气体输送管道将空气引入搅拌状态下的待处理污水中，通过摄像装置获取污水曝气图像，根据污水曝气图像获取曝气气泡的特征，以对所述曝气池的搅拌混合参数进行修正，使曝气气泡的实时致密率达到预设标准；
其中，搅拌混合参数包括预设搅拌速率与预设空气流量，曝气气泡的特征包括实时气泡数量、实时气泡面积以及实时致密率；
步骤S3，在判定曝气气泡的实时致密率小于标准致密率范围，且实时曝气时长大于标准曝气时长时，通过第一风机将除臭颗粒经第一传输管道输送至所述气体输送管道，以除臭颗粒随着空气流动至所述曝气池中；
步骤S4，在判定实时致密率在标准致密率范围内时，通过第二风机将活性炭颗粒经第二传输管道输送至所述气体输送管道，以活性炭颗粒随着空气流动至所述曝气池中对待处理污水进行吸附处理；
步骤S5，开启循环过滤器，以对活性炭颗粒进行过滤。
进一步地，在所述步骤S2中，设定有曝气气泡的标准气泡数量范围，通过摄像装置获取所述曝气池表面的污水曝气图像，对污水曝气图像中的各曝气气泡进行识别与模拟轮廓标记，获取模拟轮廓标记的数目记作曝气气泡的实时气泡数量，根据标准气泡数量范围对实时气泡数量进行判定，
若实时气泡数量小于标准气泡数量范围，将根据标准气泡面积依次对实时气泡面积进行判定，以确定是否对预设空气流量进行修正；
若实时气泡数量大于标准气泡数量范围，将实时曝气温度与标准曝气温度进行对比，以选择对所述曝气池的搅拌混合参数的调整方式。
进一步地，在所述步骤S2中，设定有气泡的标准气泡面积与预设空气流量，在判定实时气泡数量小于标准气泡数量范围时，分别获取污水曝气图像中的已标记的各模拟轮廓对应的面积记作实时气泡面积，将根据标准气泡面积依次对各气泡对应的实时气泡面积进行判定，
若存在实时气泡面积小于标准气泡面积，对对应的气泡进行二次标记，直至完成根据标准气泡面积依次对各气泡的实时气泡面积进行判定的操作，将实时致密率与标准致密率范围进行对比，以确定是否对所述曝气池的搅拌状态进行调整；
若实时气泡面积均大于标准气泡面积，根据曝气泡的平均面积与标准气泡面积对预设空气流量进行修正。
进一步地，在所述步骤S2中，设定有气泡的标准致密率范围，在判定存在实时气泡面积小于标准气泡面积时，对对应的气泡进行二次标记，获取各模拟轮廓中完成二次标记的气泡数目与曝气气泡的实时气泡数量的百分比记作实时致密率，将实时致密率与标准致密率范围进行对比，
若实时致密率小于标准致密率范围，将标准曝气时长与实时曝气时长进行对比，以确定是否对所述曝气池的搅拌状态进行调整；
若实时致密率大于标准致密率范围，根据实时致密率对预设空气流量进行修正。
进一步地，在所述步骤S2中，设定有对待处理污水进行曝气处理的标准曝气时长以及预设搅拌速度，在判定实时致密率小于标准致密率范围，或实时气泡数量在标准气泡数量范围内时，获取所述搅拌器的启动持续时长作为对待处理污水的实时曝气时长，将标准曝气时长与实时曝气时长进行对比，
若实时曝气时长小于等于标准曝气时长，根据实时曝气时长对预设搅拌速度进行调整。
进一步地，在所述步骤S2中，在判定实时致密率小于标准致密率范围，或实时气泡数量在标准气泡数量范围内时，
若实时曝气时长大于标准曝气时长，控制所述第一风机开启，以将除臭颗粒经第一传输管道输送至所述气体输送管道，使除臭颗粒随着空气流动至所述曝气池中。
进一步地，在所述步骤S2中，设定有标准曝气温度，在判定实时气泡数量大于标准气泡数量范围时，获取待处理污水的实时曝气温度，将实时曝气温度与标准曝气温度进行对比，
若实时曝气温度大于标准曝气温度，对预设搅拌速度进行调整。
进一步地，在所述步骤S2中，设定有标准曝气温度，在判定实时气泡数量大于标准气泡数量范围时，获取待处理污水的实时曝气温度，
若实时曝气温度小于等于标准曝气温度，对预设空气流量进行调整。
进一步地，在所述步骤S5中，设定有标准差异值，在判定实时致密率在标准致密率范围内时，开启所述第二风机，计时器开启计时，将活性炭颗粒经第二传输管道输送至所述气体输送管道，以活性炭颗粒随着空气流动至所述曝气池中对待处理污水进行吸附处理，通过所述摄像装置在预设拍摄周期的初始时刻与末时刻分别获取污水吸附图像计算待处理污水的实时亮度差值与实时差异值，将标准差异值与实时差异值进行对比，以确定是否控制所述第二风机关闭。
进一步地，获取待处理污水中的还原物质的初始臭气浓度与预设监测周期检测的实时臭气浓度，
根据初始臭气浓度与实时臭气浓度对第一标准气泡数与第二标准气泡数量进行修正，修正为Nb1’=Nb1×【1+（Cs-Cc）/Cc】，Nb2’=Nb2×【1-（Cs-Cc）/Cc】；
其中，Nb1’为修正后的第一标准气泡数量，Nb2’为修正后的第二标准气泡数量，Cc为待处理污水中的还原物质的初始臭气浓度，Cs为预设监测周期检测的实时臭气浓度。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过对污水曝气处理过程的搅拌混合状态进行精准调控，提升气液接触面积的同时，降低污水曝气处理时长，节省设备能耗，通过获取污水曝气图像，根据图像获取曝气气泡的大小与面积特征，以表征污水曝气处理的充氧效率，适应性的调整搅拌速率与充氧量，保障微生物泥浆层中的活性泥浆与污水中的还原物质充分接触，通过监控污水曝气处理过程中的污水温度，避免温度过高不利于微生物菌群的生长，从而导致溶解氧效率降低，通过对污水进行吸附处理，保障污水曝气处理充分，净化污水以达到排放要求，提高污水曝气处理的效率。
进一步地，通过联合图像识别技术对污水曝气状态进行检测，增加污水曝气方法的智能性，通过根据标准气泡数量范围对实时气泡数量进行判定，以根据污水曝气中的气泡特征对充氧状态进行判断，若判定实时气泡数量小于标准气泡数量范围，则继续判定曝气池中气泡的大小，若判定实时气泡数量大于标准气泡数量范围，表示曝气池中的曝气量较高，此时机器运行耗能较高，则及时检测实时污水温度，避免由于曝气装置的运行传热至污水中，影响曝气池的充氧效率。
进一步地，通过对曝气池中的气泡大小进行判定，以检测曝气池中气液的接触面积，若判定实时气泡面积均大于标准气泡面积，则通过增大预设空气流量使曝气池中的氧含量增多，以提升充氧效率，计算简单直接，若判定存在实时气泡面积小于标准气泡面积，则通过对气泡的分布进行检测，以对曝气池的搅拌状态进行分析判定。
进一步地，通过将实时致密率与标准致密率范围进行对比，以判定曝气池中曝气气泡的均匀程度，若判定实时致密率大于标准致密率范围，表示曝气池中曝气气泡分布均匀且气泡体积较小，整体分布较密集，则通过减小预设空气流量，避免充氧量较大引起能耗增加的同时，若判定实时致密率小于标准致密率范围，表示曝气气泡大小不均匀，体积较大的气泡数目较多，即充氧效率较低，则通过对曝气时长进行判定，以分析充氧效率低的原因。
进一步地，通过设置标准曝气时长，以将标准曝气时长与实时曝气时长进行对比，若判定实时曝气时长小于等于标准曝气时长，表示充氧效率较低是由于充氧时长短暂引起的，则通过增加搅拌速度，使气液接触面积增加，从而增加充氧效率，若判定实时曝气时长大于标准曝气时长，表示充氧效率较低是由于部分不能通过微生物氧化分解作用的污染物颗粒汇集在污水表面，减少了气液接触面积，则通过对曝气池的污水进行吸附处理，以使污水达到可排放标准。
进一步地，通过对曝气池的曝气温度进行检测，将实时曝气温度与标准曝气温度进行对比，若判定实时曝气温度大于标准曝气温度，表示由于搅拌器的转速过快，对污水产生热效应，使活性污泥进行氧化分解反应的温度条件升高，不利于活性污泥的生长，则通过减小预设搅拌速度，以减缓热量传递的效果，避免由于设备运行与水流旋涡引起的热效应使污水温度增加，导致充氧效率降低。
进一步地，通过检测污水颜色变化程度，控制第二风机的启停，若判定实时差异值小于等于标准差异值，表示当前拍摄周期内获取的两张污水静态图像的颜色变化不明显，即完成污水吸附处理，需及时控制第二风机关闭，若判定实时差异值大于标准差异值，表示污水吸附处理进行中，智能化监测污水的净化程度，避免设备无休止运行引起能耗损失。
进一步地，由于待处理污水中的还原物质与活性污泥发生氧化反应而分解，使污水曝气处理中的需氧量降低，对应的曝气处理时长减小，则通过根据待处理污水中的还原物质的实时含量，对第一标准气泡数与第二标准气泡数量进行修正，以减少污水曝气处理时长，节省设备能耗，增加系统的判定精准性与智能性。
（发明人：田金华;任斌;李健;杨美荣;张文峰）