CN104671457A - 曝气污水处理装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种曝气污水处理装置及其方法，包括控制器、上、下两端均设有开口且竖直设置的曝气筒体(1)、电机(2)、由电机(2)带动旋转的至少一个叶轮、鼓风机(5)及污水管(6)，曝气筒体(1)的下端开口处与污水池或河道底部且与污泥之间设有距离，叶轮置于曝气筒体(1)内，曝气筒体(1)的中部向上连通有至少一根上端外伸出水面的通气管(9)，通气管(9)与鼓风机(5)相连通；污水管(6)连接于曝气筒体(1)的下端开口处，污水管(6)上还连接有均由控制器控制的流量传感器(7)及流量控制阀(8)。本发明节能环保、曝气污水处理效果好、且能将污泥中富营养物质净化。

Description

曝气污水处理装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及曝气机装置及污水处理技术领域，具体讲是一种曝气污水处理装置及其控制方法。

背景技术

随着城乡区域规模的扩大，昔日作为景观、灌溉、排洪、储存的水塘或河道已普遍存在黑臭的现象。目前黑臭水塘或河道污染主要采用清淤、截污、补水、调水、加盖等市政工程手段进行治理及高效微生物驯化处理或直接漂白，但河湖水生态自净能力依然跟不上，虽经整治的河湖，水质没有得到根本的改善，仍然发黑发臭污染环境，城乡居民生活健康、形象、投资环境、及观光严重影响，农业灌溉、饮用水的安全备受威胁。现有技术的曝气装置在治理水质的同时，一般很难同时将污泥中有富营养的物质净化掉。且有些污水是直接排放至污水池内的，如何在治理好污水池的基础上能将这些排放进来的污水也能恰当的处理为中水也是一个难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种节能环保、曝气污水处理效果好、且能将污泥中富营养物质净化的曝气污水处理装置。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种曝气污水处理装置，包括控制器、上、下两端均设有开口且竖直设置的曝气筒体、电机、由电机带动旋转的至少一个叶轮、鼓风机及污水管，所述的曝气筒体的下端开口处置于污水池或河道底部且与污泥之间设有距离，所述的叶轮置于所述的曝气筒体内，所述的曝气筒体的中部向上连通有至少一根上端外伸出水面的通气管，所述的通气管与鼓风机相连通；所述的污水管连接于所述的曝气筒体的下端开口处，所述的污水管上还连接有均由控制器控制的流量传感器及流量控制阀。

与现有技术相比，本发明的优点在于：该曝气污水处理装置的曝气筒体的上端固定安装于支架上面，叶轮设于曝气筒体靠近上端的开口处，通过电机带动叶轮转动，同时从鼓风机通过通气管输送进来的气与水充分混合，形成水汽混合物，在曝气筒体内形成负压，从而将水道底部的水吸上来，并从曝气筒体的上端开口处输出，从而达到曝气充氧的作用，且能有效降低污水COD。且因为曝气筒体的下端开口处与污水池或河道底部且与污泥之间设有距离，在曝气充氧的同时，也就将污泥中有营养的物质净化掉了。且污水管连接于曝气筒体的下端开口处，在污水处理工艺中，污水经过处理能达到中水，实现中水排放，生态净化效果好，成本低，这种处理使底层的曝气效果更好。

作为优选，所述的叶轮的数量为两个，即为第一叶轮和第二叶轮，所述的第一叶轮和第二叶轮均套合安装于转轴上，所述的转轴与所述的电机的输出轴相连接，且第一叶轮置于所述的曝气筒体上端的开口处，所述的第二叶轮置于所述的曝气筒体的中部。这样，第二叶轮可以辅助起到提水的作用，而第一叶轮则可以将水从曝气筒体上开口处输出，这样，两叶轮配合起来，曝气效果更好。

本发明的另一个目的在于提供该曝气污水处理装置的控制方法，该方法包括以下步骤：

1、根据实验数据，输入功率P及污水池或河道的深度L及曝气筒体的上端开口处的输出流量Q，对BP神经网络进行训练，得到软测量仪

2、根据实测的污水池或河道的深度L，及实测功率P由BP网络计算出软测量输出：

Q＝f(L，P)；

3、将上述步骤3得出的流量Q除以四，得到

4、将作为污水管出水流量的设定值；

5、将流量传感器实际测量出的污水管的流量记为Q′；

6、得到流量误差 $e=\mathrm{\ΔQ}=\frac{Q}{4}-Q^{\′};$

7、将步骤6中得出的流量误差e输入PID控制器，得到控制量u；

8、将u输入与污水管相连接的流量控制阀上，以控制污水管的流量；

9、重复上述步骤2，直至调节到误差e≤e₀，其中e₀为给定的流量控制误差。

本发明具有以下优点：

本发明的控制方法通过输入功率P及污水池或河道的深度L及曝气筒体的上端开口处输出流量Q进行BP神经网络进行训练，得到软测量仪，并根据实测的污水池或河道的深度L，及实测功率P由BP网络计算出软测量输出Q，也就是说通过该软测量仪解决了曝气筒体的上端开口处的输出流量的测定的难题。从而，可以将污水管出水流量设定为曝气筒体的上端开口处输出流量Q的四分之一，这样，污水管出水流量与曝气筒体处理后的流量按1:4设置，污水处理效果更好。且该控制方法可修订误差，使得流量控制误差较小，污水处理效果好。

附图说明

图1为本发明曝气污水处理装置的结构示意图。

图2为本发明曝气污水处理装置的控制部分的结构框图。

图3为本发明曝气污水处理装置的具体实施例的流量控制的曲线图。

图1-3中：1曝气筒体、2电机、3第一叶轮、4第二叶轮、5鼓风机、6污水管、7流量传感器、8流量控制阀、9通气管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步描述。

如图1-2所示，一种曝气污水处理装置，包括控制器、上、下两端均设有开口且竖直设置的曝气筒体1、电机2、由电机2带动旋转的至少一个叶轮、鼓风机5及污水管6，所述的曝气筒体1的下端开口处与污水池或河道底部且与污泥之间设有2-20cm的距离，所述的叶轮置于所述的曝气筒体1内，所述的曝气筒体1的中部向上连通有至少一根上端外伸出水面的通气管9，所述的通气管9与鼓风机5相连通；所述的污水管6连接于所述的曝气筒体1的下端开口处，所述的污水管6上还连接有均由控制器控制的流量传感器7及流量控制阀8。

关于曝气筒体1的下端开口处与污水池或河道底部且与污泥之间设有的距离，本领域技术人员可根据污水池或河道的实际情况进行选择，如1m的河道，则可选择留2cm的距离，2m的河道可选择留4cm的距离，以次类推。

曝气筒体1的宽高比为1:5～1:2。本领域技术人员可以根据污水池或河道的实际情况进行选择。

所述的叶轮的数量为两个，即为第一叶轮3和第二叶轮4，所述的第一叶轮3和第二叶轮4均套合安装于转轴上，所述的转轴与所述的电机2的输出轴相连接，且第一叶轮3置于所述的曝气筒体1上端的开口处，所述的第二叶轮4置于所述的曝气筒体1的中部。

该曝气污水处理装置的控制方法，具体步骤包括：

1、根据实验数据，输入功率P及污水池或河道的深度L及曝气筒体的上端开口处的输出流量Q，对BP神经网络进行训练，得到软测量仪

2、根据实测的污水池或河道的深度L，及实测功率P由BP网络计算出软测量输出：

Q＝f(L，P)；

3、将上述步骤3得出的流量Q除以四，得到

4、将作为污水管出水流量的设定值；

5、将流量传感器实际测量出的污水管的流量记为Q′；

6、得到流量误差 $e=\mathrm{\ΔQ}=\frac{Q}{4}-Q^{\′};$

7、将步骤6中得出的误差e输入PID控制器，得到控制量u；

8、将u输入与污水管相连接的流量控制阀上，以控制污水管的流量；

9、重复上述步骤2，直至调节到误差e≤e₀，其中e₀为给定的流量控制误差。

以下表格为步骤1中流量Q的软测量BP神经网络部分训练数据。

表1：流量Q的软测量BP神经网络训练数据

本发明的具体实施例为：

1、根据上述表格的多组实验数据，输入功率P及污水池或河道的深度L及曝气筒体的上端开口处的输出流量Q，对BP神经网络进行训练，得到软测量仪

2、根据实测的污水池或河道的深度L＝3m，及电机实测功率P＝2KW由BP网络计算出软测量输出Q＝59.4；

3、将上述步骤3得出的流量Q＝除以四，得到

4、将作为污水管出水流量的设定值；

5、将流量传感器实际测量出的污水管的流量记为Q′；

6、得到流量误差 $e=\mathrm{\ΔQ}=\frac{Q}{4}-Q^{\′};$

7、将步骤6中得出的误差e输入PID控制器，得到控制量u；

8、将u输入与污水管相连接的流量控制阀上，以控制污水管的流量；

9、重复上述步骤2，直至调节到误差e≤e₀，其中e₀为给定的流量控制误差。

如图3所示为上述步骤5-9中的流量随着时间变化的示意图，从图中可以看出，流量从0随着时间的变化，最终控制到给定的值为误差范围内允许的14.8。

以上仅就本发明的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明保护范围内。

Claims (4)

1.一种曝气污水处理装置，其特征在于：包括控制器、上、下两端均设有开口且竖直设置的曝气筒体(1)、电机(2)、由电机(2)带动旋转的至少一个叶轮、鼓风机(5)及污水管(6)，所述的曝气筒体(1)的下端开口处与污水池或河道底部且与污泥之间设有距离，所述的叶轮置于所述的曝气筒体(1)内，所述的曝气筒体(1)的中部向上连通有至少一根上端外伸出水面的通气管(9)，所述的通气管(9)与鼓风机(5)相连通；所述的污水管(6)连接于所述的曝气筒体(1)的下端开口处，所述的污水管(6)上还连接有均由控制器控制的流量传感器(7)及流量控制阀(8)。

2.根据权利要求1所述的曝气污水处理装置，其特征在于：所述的叶轮的数量为两个，即为第一叶轮(3)和第二叶轮(4)，所述的第一叶轮(3)和第二叶轮(4)均套合安装于转轴上，所述的转轴与所述的电机(2)的输出轴相连接，且第一叶轮(3)置于所述的曝气筒体(1)上端的开口处，所述的第二叶轮(4)置于所述的曝气筒体(1)的中部。

3.根据权利要求1所述的曝气污水处理装置，其特征在于：所述的曝气筒体(1)的下端开口处与污水池或河道底部且与污泥之间设有2cm～20cm的距离。

4.根据权利要求1所述的曝气污水处理装置的控制方法，其特征在于：具体步骤包括：

1)、根据实验数据，输入功率P及污水池或河道的深度L及曝气筒体的上端开口处的输出流量Q，对BP神经网络进行训练，得到软测量仪

2)、根据实测的污水池或河道的深度L，及实测电机功率P由BP网络计算出软测量输出：

Q＝f(L，P)；

3)、将上述步骤3得出的流量Q除以四，得到

4)、将作为污水管出水流量的设定值；

5)、将流量传感器实际测量出的污水管的流量记为Q′；

6)、得到流量误差 $e=\mathrm{\ΔQ}=\frac{Q}{4}-Q^{\′};$

7)、将步骤6中得出的流量误差e输入PID控制器，得到控制量u；

8)、将u输入与污水管相连接的流量控制阀上，以控制污水管的流量；

9)、重复上述步骤2，直至调节到误差e≤e₀，其中e₀为给定的流量控制误差。