CN105116945A - 一种螺旋对称流厌氧反应器的自动检测与控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺旋对称流厌氧反应器的自动检测与控制系统，包括供水系统进水泵、供水系统电动给水调节阀、工业摄像机、驱动器、气体流量调节阀、四个温度传感器、反应器给水电动调节阀、反应器进水泵、两个循环泵、五个电动调节阀、pH值传感器、反应器电动排水阀以及对前面这些进行统一控制的控制器，所述控制器通过GPRS无线传输模块和基站将信号传输到远程控制中心。本发明有益效果：对反应器反应系统中的pH值精确检测监控并进行远程精确控制；可有效避免反应器反应系统内的废水或微生物通过管路外溢；可有效控制反应器供水系统内的液面。

Description

一种螺旋对称流厌氧反应器的自动检测与控制系统

技术领域

本发明涉及污水处理测控系统，具体涉及一种螺旋对称流厌氧反应器的自动检测与控制系统。

背景技术

当前，工业废水中高浓度有机废水一般是指由造纸、皮革、食品等行业排出的COD在2000mg/L以上的废水，这些废水中含有大量的碳水化合物、脂肪、蛋白质、纤维素等有机物。如果直接排放，会造成水体缺氧等严重水体污染。

螺旋对称流厌氧反应器则是利用有机物质在厌氧环境中，在一定的温度、酸碱度的条件下，通过微生物厌氧消化作用，将废水中的有机物降解，同时产生有能源价值的甲烷气体。因此，螺旋对称流厌氧反应器的开发应用可以实现环境保护和资源化利用双重功效。

当前，常见的螺旋对称流厌氧反应器容积负荷能高达50-100kg·COD/m3·d以上，它属于高效厌氧反应器。但是，高效厌氧反应器的推广应用也面临两大技术难题：

其一，高效运行时容易引起“酸败”；

其二，反应器的“保温和增温”。

如何克服这两大难题是确保厌氧反应器长期高效稳定运行的关键。

然而，目前关于厌氧反应器内pH值和温度的实时监测并不多见，相应的调控系统更是凤毛麟角。

发明内容

本发明的发明目的在于：提供一种螺旋对称流厌氧反应器的自动检测与控制系统，克服背景技术中所提到的两大难题，旨在实时监测厌氧反应器内的pH值和温度，在偏离适宜范围时作出相应地调控，从而维持厌氧反应器的长期高效稳定运行。

本发明所适用的一种螺旋对称流厌氧反应器的技术方案如图1所示。

一种螺旋对称流厌氧反应器，包括反应器供水系统Ⅰ、反应器反应系统Ⅱ两大部分。

所述反应器供水系统Ⅰ包括加热器15、污水加热系统14以及向其供水的输送管11，所述污水加热系统14内安装玻璃液位计141、搅拌装置143以及搅拌装置143带动的搅拌叶轮146，所述加热器15的换热管插入污水加热系统14内。

所述反应器反应系统Ⅱ依次分为布水区21、第一反应区22、第二反应区23、第三反应区24和三相分离区25五部分，所述布水区21左侧通过管子与污水加热系统14相连通，所述第一反应区22左侧连接pH值检测池223，然后该pH值检测池223分别通过管子与第一反应区22、第二反应区23、第三反应区24连通，所述布水区21右侧通过管子与三相分离区25连通，所述三相分离区25右侧设置输出管。

本发明采用的技术方案是这样的：

一种螺旋对称流厌氧反应器的自动检测与控制系统，包括供水系统进水泵、供水系统电动给水调节阀、工业摄像机、驱动器、气体流量调节阀、一号温度传感器、反应器给水电动调节阀、反应器进水泵、一号循环泵、五号电动调节阀、一号电动调节阀、二号电动调节阀、三号电动调节阀、四号电动调节阀、pH值传感器、二号循环泵、二号温度传感器、三号温度传感器、四号温度传感器、反应器电动排水阀以及对前面这些进行统一控制的控制器，所述控制器通过GPRS无线传输模块和基站将信号传输到远程控制中心。

作为优选，上述技术方案中的各部件在螺旋对称流厌氧反应器上的设置如下：

所述供水系统进水泵、供水系统电动给水调节阀设置在向污水加热系统供水的输送管上；

所述工业摄像机设置在污水加热系统内；

所述驱动器驱动搅拌装置；

所述气体流量调节阀安装在加热器上；

所述一号温度传感器插入污水加热系统内；

所述反应器给水电动调节阀、反应器进水泵设置在连通布水区左侧与污水加热系统的管子上；

所述一号循环泵、五号电动调节阀设置在连通布水区右侧与三相分离区的管子上；

所述一号电动调节阀、二号循环泵设置在连通第一反应区左侧与pH值检测池的管子上，所述二号电动调节阀、三号电动调节阀、四号电动调节阀分别连通pH值检测池与第一反应区、第二反应区、第三反应区的管子上；

所述pH值传感器设置在pH值检测池上；

所述二号温度传感器、三号温度传感器、四号温度传感器分别设置在第一反应区、第二反应区、第三反应区侧壁上；

所述反应器电动排水阀安装在三相分离区的输出管上。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

（1）通过二号电动调节阀、三号电动调节阀、四号电动调节阀可以实现自动分时地将反应器中的废水泵至pH值检测池中进行分段检测并由pH值传感器采集pH值，以达到精确检测的目的，并且设备使用少，生产与使用成本降低了，安装维护也很方便。

（2）通过一号电动调节阀和二号循环泵可以将经pH值检测池检测后的废水泵回反应器反应系统继续处理，与传统pH值检测装置相比，该处理方式可以有效避免反应器反应系统内的废水或微生物通过管路外溢。

（3）在三相分离区外的出水管上安装反应器电动排水阀并始终处于开启状态；当pH值传感器测得反应器反应系统内液体pH值在7.0~7.8范围之外时，则打开五号电动调节阀并开启一号循环泵，将三相分离区内的清水泵回反应器反应系统稀释进水，同时，控制反应器给水电动调节阀的开度，减小反应器进水量，必要时还要采用人工干预，直到pH值传感器采集到的pH值在7.0~7.8范围之内后，再关闭五号电动调节阀和一号循环泵，逐步恢复进水量。

（4）控制器分别接收来自反应器第一反应区、第二反应区和第三反应区相应温度传感器采集的温度，并运用加权平均值算法分析处理获得反应器内的温度值；根据反应器内温度值和污水加热系统的温度传感器采集到的待处理废水温度值，运用模糊控制算法控制气体流量调节阀的开度以及反应器给水电动调节阀的开度。

（5）远程控制中心与控制器通过GPRS无线传输模块进行无线通讯，可实现对螺旋对称流厌氧反应器工作状态的远程监测和控制。

（6）工业摄像机采集玻璃液位计的图像，并将采集的图像信息传送给控制器，控制器经分析运算可得污水加热系统液面的高度，当液面超过限值时，控制器控制供水系统进水泵启闭和供水系统电动给水调节阀的开度，使污水加热系统的实际液面保持在误差范围内。

附图说明

图1为本发明与所适用的螺旋对称流厌氧反应器结合使用的设置图。

图2为本发明的原理图。

图中标记：

Ⅰ为反应器供水系统，Ⅱ为反应器反应系统，Ⅲ为远程监控系统；

11为输送管，12为供水系统进水泵，13为供水系统电动给水调节阀，14为污水加热系统，15为加热器；

141为玻璃液位计，142为工业摄像机，143为搅拌装置，144为驱动器，145为气体流量调节阀，146为搅拌叶轮，147为一号温度传感器；

21为布水区，22为第一反应区，23为第二反应区，24为第三反应区，25为三相分离区；

211为反应器给水电动调节阀，212为反应器进水泵，213为一号循环泵，214为五号电动调节阀；

221A为一号电动调节阀，221B为二号电动调节阀，221C为三号电动调节阀，221D为四号电动调节阀，222为pH值传感器，223为pH值检测池，224为二号循环泵，225为二号温度传感器；

231为三号温度传感器；

241为四号温度传感器；

251为反应器电动排水阀；

31为控制器，32为GPRS无线传输模块，33为基站，34为远程控制中心。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

实施例：

如图2所示，一种螺旋对称流厌氧反应器的自动检测与控制系统，包括供水系统进水泵12、供水系统电动给水调节阀13、工业摄像机142、驱动器144、气体流量调节阀145、一号温度传感器147、反应器给水电动调节阀211、反应器进水泵212、一号循环泵213、五号电动调节阀214、一号电动调节阀221A、二号电动调节阀221B、三号电动调节阀221C、四号电动调节阀221D、pH值传感器222、二号循环泵224、二号温度传感器225、三号温度传感器231、四号温度传感器241、反应器电动排水阀251以及对前面这些进行统一控制的控制器31，所述控制器31通过GPRS无线传输模块32和基站33将信号传输到远程控制中心34。

上述技术方案中的各部件在螺旋对称流厌氧反应器上的设置如图1所示：

所述供水系统进水泵12、供水系统电动给水调节阀13设置在向污水加热系统14供水的输送管11上；所述工业摄像机142设置在污水加热系统14内；所述驱动器144驱动搅拌装置143；所述气体流量调节阀145安装在加热器15上；所述一号温度传感器147插入污水加热系统14内；所述反应器给水电动调节阀211、反应器进水泵212设置在连通布水区21左侧与污水加热系统14的管子上；所述一号循环泵213、五号电动调节阀214设置在连通布水区21右侧与三相分离区25的管子上；所述一号电动调节阀221A、二号循环泵224设置在连通第一反应区22左侧与pH值检测池223的管子上，所述二号电动调节阀221B、三号电动调节阀221C、四号电动调节阀221D分别连通pH值检测池223与第一反应区22、第二反应区23、第三反应区24的管子上；所述pH值传感器222设置在pH值检测池223上；所述二号温度传感器225、三号温度传感器231、四号温度传感器241分别设置在第一反应区22、第二反应区23、第三反应区24侧壁上；所述反应器电动排水阀251安装在三相分离区25的输出管上。

所述pH值检测池通过控制二号电动调节阀、三号电动调节阀、四号电动调节阀，将三个反应区内的废水分别泵至pH值检测池进行检测，实现三段分时检测，检测后的废水通过一号电动调节阀和二号循环泵泵回反应器继续处理。

当pH值传感器222测得反应器反应系统Ⅱ内的液体pH值在7.0-7.8范围之外时，则打开五号电动调节阀214和一号循环泵213，将三相分离区25内的清水泵回反应器反应系统Ⅱ内对进水进行稀释；同时，控制反应器给水电动调节阀211的开度，减小进水量，必要时还要采取人工干预，直到pH值采集到的pH值在7.0-7.8范围之内时，再逐步恢复进水量。

所述反应器反应系统Ⅱ上的几个温度传感器均采用带保护管的热电阻温度传感器，安装时从外部插入反应器反应系统Ⅱ内部。采集到的温度信号经过控制器31运用加权平均值算法分析运算后得到反应器反应系统Ⅱ内的整体温度值。

所述一号温度传感器147为带有保护管的热电阻温度传感器，从外部插入污水加热系统14内部，用于检测内部的废水温度。然后，控制器31根据测得的废水实际温度值和反应器反应系统Ⅱ内的整体温度值，运用模糊控制算法来控制气体流量调节阀145的开度、反应器进水泵212的启闭以及反应器给水电动调节阀211的开度，同时，开启搅拌装置143，对污水加热系统14内的废水进行搅拌，从而将反应器反应系统Ⅱ内的温度控制在32-38℃范围内。

通过所述污水加热系统14内设置的玻璃液位计141可以观测到污水加热系统14内部液面的高度。所述工业摄像机142可以采集玻璃液位计141的图像并从中提取图像特征信息，从而得到污水加热系统14内的液面高度。将测得的液面高度与给定值相比较，并通过控制供水系统进水泵12和供水系统电动给水调节阀13来调节待处理废水的供应量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种螺旋对称流厌氧反应器的自动检测与控制系统，其特征在于：包括供水系统进水泵（12）、供水系统电动给水调节阀（13）、工业摄像机（142）、驱动器（144）、气体流量调节阀（145）、一号温度传感器（147）、反应器给水电动调节阀（211）、反应器进水泵（212）、一号循环泵（213）、五号电动调节阀（214）、一号电动调节阀（221A）、二号电动调节阀（221B）、三号电动调节阀（221C）、四号电动调节阀（221D）、pH值传感器（222）、二号循环泵（224）、二号温度传感器（225）、三号温度传感器（231）、四号温度传感器（241）、反应器电动排水阀（251）以及对前面这些进行统一控制的控制器（31），所述控制器（31）通过GPRS无线传输模块（32）和基站（33）将信号传输到远程控制中心（34）。

2.根据权利要求1所述的一种螺旋对称流厌氧反应器的自动检测与控制系统，其特征在于：

所述供水系统进水泵（12）、供水系统电动给水调节阀（13）设置在向污水加热系统（14）供水的输送管（11）上；

所述工业摄像机（142）设置在污水加热系统（14）内；

所述驱动器（144）驱动搅拌装置（143）；

所述气体流量调节阀（145）安装在加热器（15）上；

所述一号温度传感器（147）插入污水加热系统（14）内；

所述反应器给水电动调节阀（211）、反应器进水泵（212）设置在连通布水区（21）左侧与污水加热系统（14）的管子上；

所述一号循环泵（213）、五号电动调节阀（214）设置在连通布水区（21）右侧与三相分离区（25）的管子上；

所述一号电动调节阀（221A）、二号循环泵（224）设置在连通第一反应区（22）左侧与pH值检测池（223）的管子上，所述二号电动调节阀（221B）、三号电动调节阀（221C）、四号电动调节阀（221D）分别连通pH值检测池（223）与第一反应区（22）、第二反应区（23）、第三反应区（24）的管子上；

所述pH值传感器（222）设置在pH值检测池（223）上；

所述二号温度传感器（225）、三号温度传感器（231）、四号温度传感器（241）分别设置在第一反应区（22）、第二反应区（23）、第三反应区（24）侧壁上；

所述反应器电动排水阀（251）安装在三相分离区（25）的输出管上。