CN103508556A

CN103508556A - 好氧污水处理曝气量调节系统

Info

Publication number: CN103508556A
Application number: CN201310513978.3A
Authority: CN
Inventors: 徐美倩; 张小伟
Original assignee: SHANGHAI CHUNYUAN ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI CHUNYUAN ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-10-28
Filing date: 2013-10-28
Publication date: 2014-01-15

Abstract

本发明所涉及的好氧污水处理曝气量调节系统通过在曝气池表面设置的若干气体收集装置，使用自动控制系统准确控制气体收集装置的内部压力，使之与大气压接近，以确保数据采集的准确性；通过干燥器去除水蒸气，保证数据采集的精度；经过流量计和气体浓度传感器测定气体的组分和流量等实时数据，得到好氧污泥消耗氧气速度最直接的参数，经由自动控制系统分析，判断当前工况下曝气量状况，依曝气量不足或过量；依次调节曝气设备的曝气量，提高污水处理系统的准确率和效率，降低能耗。为实现上述目的，本发明所涉及的好氧污水处理曝气量调节系统由曝气设备、气体监测系统和自动控制系统组成。

Description

好氧污水处理曝气量调节系统

技术领域

本发明涉及污水处理领域，尤其涉及一种污水生物处理领域。

背景技术

好氧处理是污水生物处理中最为重要的工艺，也是污水处理能耗较大的工艺，其中曝气是生物处理工艺中耗能最大的过程。

现有技术中曝气设备往往人工手动调节，且曝气量大小的调节主要根据曝气池和出水溶解氧含量来决定，误差较大。

氧利用速率是表征好氧污泥消耗氧气速度的最直接的参数，也是调节曝气量最准确的参数，然而在实际过程中，测定需要在实验室中进行，往往难以与实际曝气量调节相结合。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种好氧污水处理曝气量调节系统。本发明所涉及的好氧污水处理曝气量调节系统通过在曝气池表面设置的若干气体收集装置，使用自动控制系统准确控制气体收集装置的内部压力，使之与大气压接近，以确保数据采集的准确性；通过干燥器去除水蒸气，保证数据采集的精度；经过流量计和气体浓度传感器测定气体的组分和流量等实时数据，得到好氧污泥消耗氧气速度最直接的参数，经由自动控制系统分析，判断当前工况下的曝气量状况，依曝气量不足或过量；依次调节曝气设备的曝气量，提高污水处理系统的准确率和效率，降低能耗。

为实现上述目的，本发明所涉及的好氧污水处理曝气量调节系统由曝气设备、气体监测系统、自动控制系统、执行系统及气体采集管路组成；其中曝气设备安装在曝气池中，气体监测系统中的各监测仪器仪表安装在气体采集管路上，自动控制系统与气体监测系统中的各仪器仪表及执行系统中的各仪器连接。

1、曝气设备

所述曝气设备包括鼓风机、表面曝气机等，一般安装在曝气池中。

2、气体监测系统

所述气体监测系统包括漂浮在曝气池表面的若干个气体采集装置。其中有内部安装气体压力传感器的气体采集装置，及内部安装有气体体积流量计的气体采集装置；此外在管路上还安装有干燥器，氧气、二氧化碳浓度传感器，温度传感器和质量流量计等，这些仪器仪表一起构成气体监测系统。其中，气体采集装置通过气体采集管路与干燥器，氧气、二氧化碳浓度传感器，温度传感器和质量流量计等依次相连接。

3、自动控制系统

所述自动控制系统为有信息处理能力的设备，如PLC或电脑或电控板等。

所述自动控制系统接收的输入信号包括各个气体采集装置上的气体压力传感器信号及气体温度传感器信号、体积流量计信号、质量流量计信号，以及氧气、二氧化碳浓度传感器信号等；当气体采集装置上内部压力（表压）超出设定值范围时，开启或关闭真空泵，从而使得气体采集装置内部从曝气池表面逸出的气体量与经气体采集管路抽出的气体量彼此平衡，保证气体采集装置内部压力一直处于设定范围；自动控制系统通过接收各种气体信号，分析现有工况下氧气利用速率（Oxygen Utilization Rate），调节曝气设备的供气量，从而实现好氧曝气过程供氧量的控制。

所述自动控制系统的输出信号主要包括真空泵控制信号、电磁阀控制信号和曝气设备控制信号。

4、执行系统

所述执行系统包括真空泵、电磁阀等。

本发明所涉及的好氧污水处理曝气量调节系统，作为优选，气体采集装置是通过自身浮力或通过绳索等拉力作用漂浮在曝气池表面，与曝气池表面构成一个密闭空间的装置；其可以均匀分布在曝气池表面上，也可以分布在根据曝气池表面几何形状特点或经测试得到的特征点上。

对于具有多台曝气设备的曝气池，自动控制系统还可以根据不同位置气体采集装置的气体分析数据，有选择的分别调节各曝气设备的曝气量。例如，对于流程较长的曝气池，沿程的数据呈下降趋势，出水端的数据最小，就可以根据该区域的自动控制系统分析气体数据，降低曝气量，从而节约能耗。

附图说明：

图1好氧污水处理曝气量调节系统气体收集装置主视图；

图2 好氧污水处理曝气量调节系统气体检测装置工艺流程图；

图3 好氧污水处理曝气量调节系统自动控制系统输入/输出图；

图4 三通阀101、102、103工作示意图；

图5 三通阀104、105工作示意图。

其中：1、气体收集装置箱体；2、气体采集管；3、截止阀；4、截止阀A；5、温度传感器； 9、绕管；10、质量流量计；11、氧气浓度传感器；12、二氧化碳传浓度感器；13、压力传感器；14、抽气口；15、防水泡沫块；16、真空泵；18、管路压力表A；19、管路压力表B ；31、气体过滤器A；32、气体过滤器B；41、连续调节电磁阀A；42、连续调节电磁阀B；51、压力调节阀A；52、压力调节阀B；61、体积流量计A；62、体积流量计B；81、干燥器A；82、干燥器B；83、干燥器C；

101、三通阀A（三个接口分别用101A、101B、101C表示）；

102、三通阀B（三个接口分别用102A、101B、102C表示）；

103、三通阀C（三个接口分别用103A、103B、103C表示）；

104、三通阀D（三个接口分别用104A、104B、104C表示）；

105、三通阀E（三个接口分别用105A、105B、101C表示）。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

如图1所示，本发明所涉及的好氧污水处理曝气量调节系统中的气体收集装置为方形箱体1，顶部安装有压力传感器13，抽气口14，整个箱体通过箱体内部挤压固定的防水泡沫块15产生的浮力漂浮在曝气池水面上。

其中，抽气口14通过气体采集管2与真空泵16进口连接，真空泵16出管路上主要安装有气体过滤器A31、气体过滤器B32，41连续调节电磁阀A、42连续调节电磁阀B，压力调节阀A51、压力调节阀A52，体积流量计A61,体积流量计B62，绕管9，干燥管A81,干燥管B82,干燥管C83，质量流量计10，氧气浓度传感器11，二氧化碳浓三通阀度传感器12，此外还设有截止阀3，以及三通阀A101,三通阀B102,三通阀C103,三通阀D104和三通阀E105，管路压力表A18和管路压力表B19及温度传感器20。

本发明所涉及的好氧污水处理曝气量调节系统还包括，自动控制系统PLC和表面曝气机。

开启表面曝气机，曝气池投入开始运行。为所有用电设备供电，其他所有阀门均处于关闭状态。打开截止阀管路上的截止阀；将三通阀101调节至101A-101B连通，101C关闭；三通阀102调节至102A-102C连通，102B关闭；三通阀103调节至103A-103C连通，103B关闭；三通阀104调节至104B-104C连通，104A关闭；三通阀105调节至105A-105C连通，105B关闭。

当曝气池水面逸出的气体逐渐充入箱体1，导致压力传感器13的压力值不断升高，当其压力值超过2000Pa时，PLC部分开启电磁阀A41，真空泵16将箱体1内气体抽入气体采集管2，系统进行监测；

压力传感器13的压力值因气体被抽出而下降，压力值发生变化：当抽气速率小于液面气体逸出速率时，压力传感器13的压力值仍不断上升，此时PLC将继续增大电磁阀A41的开启程度，直至压力传感器13的压力值开始缓慢下降；当抽气速率大于液面气体逸出速率时，压力传感器13的压力值开始缓慢下降；当压力传感器13的压力值低于-2000Pa时，PLC将减小电磁阀A41的开启程度：当抽气速率大于液面气体逸出速率时，压力传感器13的压力值仍不断下降，此时PLC将继续减小电磁阀A41的开启程度，直至压力传感器13的压力值开始缓慢上升；当抽气速率小于液面气体逸出速率时，压力传感器13的压力值开始缓慢上升。通过上述控制过程，可以将压力传感器13的压力值维持在-3000Pa-3000Pa之间的范围内，保证箱体1内的气体压力与大气压相近，从而避免因液体表面压力差异造成的测量误差。

将压力调节阀A51调解到适合位置，保证压力表B19即后续管路压力稳定。

PLC根据体积流量计A61与体积流量计B62的反馈信号，通过控制电磁阀B42的开启程度，将体积流量计A61,体积流量计B62的流量比例维持在1/10-1/20之间：当体积流量计A61的数值超过体积流量计B62的1/10时，PLC增大电磁阀B42的开启程度，由于电磁阀B42所处支路压力减小，从而导致体积流量计A61的数值下降；当体积流量计A61的数值低于体积流量计B62的1/20时,PLC减小电磁阀B42的开启程度，由于电磁阀B42所处支路压力增大，从而导致体积流量计A61的数值上升。通过上述控制过程，可以将体积流量计61所处管路的流量控制在体积流量计B62所处管路流量的1/5-1/50左右。

经过体积流量计A61的气体经过串联的干燥管A81,干燥管B82和干燥管C83后，再经过温度传感器5，质量流量计10，氧气浓度传感器11，二氧化碳浓度传感器11排出。

体积流量计A61、体积流量计B62、连续调节电磁阀B42、压力调节阀B52和套管9用于收集气体的分流，确保收集气体的部分比例气体（10%-15%）进入干燥器及后续管路，从而避免过多湿空气进入干燥系统，造成干燥系统的过快饱和。其中，压力调节阀B52和套管9用于为套管后续管路提供一定阻力，压力调节阀B52用于维持其前端管路的压力稳定，绕管9防止压力调节阀B52 后端管路压力的迅速变化,以稳定该管路压力；体积流量计A61、体积流量计B62、连续调节电磁阀B42用于控制干燥管路气体流量占收集气体总流量的10%-15%：当控制系统根据体积流量计A61、体积流量计B62的数据确定干燥管路气体流量高于收集气体总流量的15%时，系统自动增大连续调节电磁阀B42的开启程度，从而降低干燥管路气体流量；干燥管路气体流量低于收集气体总流量的1%时，系统自动减小连续调节电磁阀B42的开启程度，从而提高干燥管路气体流量。

PLC通过体积流量计A61，压力表B19和温度传感器5的数值，得到一段时间内曝气池表面逸出进入箱体1的气体总量；再根据氧气浓度传感器11，二氧化碳浓度传感器12得到气体中氧气和二氧化碳的比例，而100%与两者百分比和的差值即为氮气的比例。

当逸出气体氧气比例增加时，表明活性污泥利用氧气的速率下降，过多的曝气将造成浪费，此时PLC输出信号调节表面曝气机，减少曝气量，节约能耗；当气体氧气比例下降时，PLC输出信号调节表面曝气机，增加曝气量，以降低能耗。

其中，当气体采集初期和不希望收集气体进入监测系统时，三通阀A101将其调节至101A-101C连通，101B关闭，可以将收集气体直接排入大气，避免对后续监测管路的影响。

三通阀B102和三通阀C103一起配合，以在不影响监测的情况下对气体过滤器A31,气体过滤器B32进行更换。

三通阀D104，三通阀E105及干燥器两端的截止阀一起配合，可以在不影响监测的情况下对气体干燥器进行更换；同时，干燥器替换下来以后，两端的截止阀可以处于关闭状态，以防止替换下来的干燥器内进入外界的。

Claims

1.一种好氧污水处理曝气量调节系统，由曝气设备、气体监测系统、自动控制系统、执行系统及气体采集管路组成；其中曝气设备安装在曝气池中；气体监测系统包括各类监测仪器仪表，所述监测仪器仪表安装在气体采集管路上；自动控制系统与气体监测系统中的各仪器仪表及执行系统中的各仪器连接；

其特征在于：所述气体监测系统包括至少一个内部安装气体压力传感器的气体采集装置，及一个内部安装有气体体积流量计的气体采集装置。

2.如权利要求1所述的好氧污水处理曝气量调节系统，其特征在于：所述气体监测系统中包括干燥器，氧气、二氧化碳浓度传感器，温度传感器和质量流量计。

3.如权利要求1或2所述的好氧污水处理曝气量调节系统，其特征在于：所述曝气设备有鼓风机、表面曝气机等。

4.如权利要求1或2所述的好氧污水处理曝气量调节系统，其特征在于：所述自动控制系统为有信息处理能力的设备，PLC或电脑或电控板等。

5.如权利要求3所述的好氧污水处理曝气量调节系统，其特征在于：所述自动控制系统为有信息处理能力的设备，PLC或电脑或电控板等。

6.如权利要求2所述的好氧污水处理曝气量调节系统，其特征在于：所述干燥器至少两个。

7.如权利要求1或2所述的好氧污水处理曝气量调节系统，其特征在于：所述干燥器两端安装截止阀。

8.如权利要求1或2或6所述的好氧污水处理曝气量调节系统，其特征在于：所述气体采集管路上安装至少一个截止阀。

9.如权利要求3所述的好氧污水处理曝气量调节系统，其特征在于：所述气体采集管路上安装至少一个截止阀。

10.如权利要求4所述的好氧污水处理曝气量调节系统，其特征在于：所述气体采集管路上安装至少一个截止阀。