CN105531235A - 用于控制民用源废水的生物处理过程的方法及装置 - Google Patents

用于控制民用源废水的生物处理过程的方法及装置 Download PDF

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Abstract

用于控制废水生物处理成套设备的方法，包括以下步骤：接收待处理水的氧合作用特性(210；310；410)的检测，所述氧合作用特性(210；310；410)的检测基于指示待处理水中的铵离子(NH4+)、亚硝酸根离子(NO2-)和硝酸根离子(NO3-)中至少一个的浓度的至少一个值，B.接收溶解于所述待处理水中的氧气(O2)浓度的检测，D.控制一个或多个电气装置(140)，一个或多个电气装置控制向一个或多个相应的电动机供电，相应的电动机用于驱动相应的泵(150)，泵配置为激励向所述待处理水中进行空气或氧气供给，从而使得检测的氧气浓度趋向于氧气浓度设定点(200；300；400)，所述方法的特征在于，包括在步骤B与步骤D之间的以下步骤：C.动态地生成作为氧合作用特性(210；310；410)的检测的函数的氧气浓度设定点(200；300；400)。

Description

用于控制民用源废水的生物处理过程的方法及装置
技术领域
本发明涉及用于控制废水生物处理成套设备的方法及装置，以及设有这种装置的成套设备，允许以简单、可靠、高效且廉价的方式来使得用于净化和处理废水尤其是民用源废水的成套设备中的生物氧化过程自动化且优化，最小化其电能消耗，结果，最小化管理成本，该方法和装置能够应用于甚至现有的任何尺寸，甚至是小型的成套设备，因此尤其是对于仪器测量差和/或自动化程度差和/或不由人类操作者参与方面差的成套设备有益。特别地，根据本发明的装置还制造、安装和维护简单，从而也降低了相关成本。
背景技术
已知的是，在适合的民用成套设备中实施的净化过程中，氧化是废水生物处理过程中极其重要的一个步骤。事实上，在该步骤中，连同有机负荷的减少一起，存在于废水中的铵离子(NH4+)和亚硝酸盐离子(NO2-)转换成硝酸根离子(NO3-)，对于环境害处较小且且对水从净化成套设备中被倾倒的接收提的生命形式的害处较小。对于进行中的生物动力学，在同一氧化作用期间氧化罐的水中铵离子(NH4+)的浓度和亚硝酸根离子(NO2-)的浓度具有与硝酸根离子(NO3-)的浓度相反的模式。
在适合的氧化罐中通过好氧细菌来实施转换(也称为硝化作用)，其中寄主在于待处理废水中保持悬浮的浆料中的细菌利用通过空气或氧气(O2)配送器持续地供给罐的氧气来氧化铵离子和亚硝酸根离子离子，空气或氧气配送器任选地布置在氧化罐近处或底部。因此，在罐溶解的氧气的控制是为细菌确保适当的生命条件且因此确保化学物种的高效转换的基础。
类似于硝化作用，为了去除或消除氮气的离子物种，使用不同的生物处理步骤，称为反硝化作用，其中起作用的细菌是在厌氧条件下的活性菌株，其从氧化形式的氮获得它们的生命循环所需的氧气，同时将其还原成气态氮，气态氮消失在大气中。当存在时，该步骤主要置于适合罐中的氧化之前(预反硝化作用)，和/或，在其他情况下，在适合罐中的氧化之后，主要取决于现有细菌生存可用的有机负荷。其他配置包括在设有用于保持生物浆料悬浮的适合的搅拌器的单一罐中使得氧化(硝化作用)的步骤和还原(反硝化作用)的步骤交替。
现有技术的成套设备通常设有测量系统，测量系统具有氧气探针，氧气探针浸入氧化罐中，用于检查氧气的存在以及通过泵(由相应的电动机来驱动)来控制罐的氧合作用，泵激励从配送器向罐吹送空气或氧气。
然而，现有技术的成套设备由于罐中溶解的氧气的抵消管理而存在一些缺陷。
事实上，通过向罐中吹送空气或氧气而进行的氧合作用通常以适当的方式控制，通常是提供比与真实负荷条件无关的氧化步骤在某个瞬间真正上所需的氧气量大的氧气量。这必然伴有电能的不合理消耗，因此必然伴有管理成本的增加。
为了克服这些缺陷，在现有技术中已经开发了一些解决方案，提出了用于控制氧合作用从而降低电能消耗的方法和装置，如文献DE4330569C1、EP1376276A1、EP1598712A1、JPH1085752A和WO03035554A2中公开的。
但是，这些解决方案特别复杂，必然伴有高的制造成本，高的安装与管理成本，因此仅在大型成套设备中才可能经济合理。
发明概述
因此，本发明的一个目的是允许通过简单、可靠、高效且廉价的方式来使得用于净化和处理废水尤其是民用源废水的成套设备中的氧化过程自动化和优化，从而最小化其电能消耗且因此最小化管理成本。
本发明的另一目的是允许甚至在现有的任何尺寸以及小型的成套设备中以及甚至是仪器测量差和/或自动化程度差和/或不由人类操作者参与方面差的成套设备中也能实现这种电能消耗的最小化。
本发明的具体主题是，用于控制废水生物处理成套设备的方法，包括以下步骤：
A.接收待处理水的氧合作用特性的检测，所述氧合作用特性的检测基于指示待处理水中的铵离子(NH4+)、亚硝酸根离子(NO2-)和硝酸根离子(NO3-)中至少一个的浓度的至少一个值，
B.接收溶解于所述待处理水中的氧气(O2)浓度的检测，
D.控制一个或多个电气装置，所述一个或多个电气装置控制向一个或多个相应的电动机供电，所述相应的电动机用于驱动相应的泵，所述泵配置为激励向所述待处理水中进行空气或氧气供给，从而使得检测的氧气浓度趋向于氧气浓度设定点，
所述方法的特征在于，包括在步骤B与步骤D之间的以下步骤：
C.动态地生成作为氧合作用特性的检测的函数的氧气浓度设定点。
根据本发明的另一方案，步骤C可以根据以下操作模式中的至少一种操作模式来生成氧气浓度设定点：
-第一操作模式，其中，当检测的氧合作用特性高于第一调节阈值时，所述氧气浓度设定点等于第一最小值，而当检测的氧合作用特性低于所述第一调节阈值时，所述氧气浓度设定点根据第一关系随着检测的氧合作用特性减小而增加，在所述第一关系中，所述氧气浓度设定点任选地不大于第一最大值，其更任选地可调，所述第一调节阈值和所述第一最小值之间至少之一任选地可调；
-第二操作模式，其中，当检测的氧合作用特性高于第二可调阈值时，所述设定点根据第一时间间隔内的第二最小值与第二时间间隔内的第二最大值之间的周期方波而生成，其中所述第二可调阈值任选地等于所述第一调节阈值，所述第二最小值任选地低于所述第一最小值，更任选地等于零，所述第二最大值任选地等于所述第一最大值，所述第二时间间隔任选地比所述第一时间间隔短，而当检测的氧合作用特性低于所述第二调节阈值时，所述氧气浓度设定点根据第二关系随着检测的氧合作用特性减小而增加，所述第二关系任选地等于所述第一关系，其中所述氧气浓度设定点任选地不高于第三最大值，所述第三最大值更任选地等于所述第二最大值，再更任选地可调，所述第二调节阈值与所述第二最小值之间至少之一任选地可调，所述第一时间间隔和所述第二时间间隔之间至少之一任选地可调；
-第三操作模式，其中，当检测的氧合作用特性高于中断阈值时，所述氧气浓度设定点等于第三最小值，所述中断阈值任选地等于所述第一或第二可调阈值，所述第三最小值任选地低于所述第一最小值，更任选地等于零，而当检测的氧合作用特性低于激励阈值时，所述氧气浓度设定点根据第三关系随着检测的氧合作用特性减小而增加，所述激励阈值任选地低于所述中断阈值，更任选地低于所述第一调节阈值和/或第二调节阈值，所述第三关系任选地等于所述第一或第二关系，其中所述氧气浓度设定点任选地不大于第四最大值，所述第四最大值更任选地等于所述第一最大值或第二最大值或第三最大值，再更任选地可调，所述中断阈值和所述第三最小值之间至少之一可调。
根据本发明的进一步的方案，步骤C可以以可选择方式根据所述三种操作模式中的两种或三种操作模式来生成所述氧气浓度设定点。
根据本发明的又一方案，所述第一关系、所述第二关系和所述第三关系中的至少一个关系能够从包括如下的群组中选择：氧气浓度设定点与检测的氧合作用特性之间的反比关系。
本发明的另一方案，所述氧合作用特性的检测基于所述待处理水中的铵离子(NH4+)的浓度或所述待处理水中的硝酸根离子(NO3-)的浓度。
在本发明的再一具体主题中，用于废水生物处理成套设备的装置包括电子控制单元，该电子控制单元配置为连接到第一检测器件且连接到第二检测器件，所述第一检测器件配置为检测待处理水中的铵离子(NH4+)、亚硝酸根离子(NO2-)和硝酸根离子(NO3-)中的至少一个的浓度，所述第二检测器件配置为检测溶解于所述待处理水中的氧气(O2)的浓度，所述电子控制单元配置为连接到一个或多个电气装置且控制一个或多个电气装置，所述电气装置控制向一个或多个相应的电动机供电，所述相应的电动机用于驱动相应的泵，所述泵配置为激励所述待处理水中空气或氧气供给，所述装置的特征在于，所述电子控制单元配置为执行上述的用于控制废水生物处理成套设备的方法。
根据本发明的另一方案，该电子控制单元可配置为从所述第一检测器件接收所述待处理水中的铵离子(NH4+)、亚硝酸根离子(NO2-)和硝酸根离子(NO3-)中至少一个的浓度的光学检测和所述待处理水的温度的检测，所述电子控制单元配置为根据所述待处理水的温度的检测来补偿所述光学检测。
根据本发明的进一步的方案，该装置可设有一个或多个传感器，所述传感器连接到所述电子控制单元，配置为检测所述第一检测器件特性的可能的故障和/或劣化和/或所述第二检测器件的特性的劣化，所述电子控制单元配置为在所述一个或多个传感器检测到异常的情况下生成警报和/或发信号信息。
根据本发明的再一方案，所述电子控制单元可配置为将所述第一检测器件和/或所述第二检测器件所检测到的数据和与所述装置的操作参数有关的数据存储在存储器中。
本发明的又一个具体主题是废水生物处理成套设备，包括配置为收容待处理水的氧化罐，所述罐设有第一检测器件和第二检测器件，所述第一检测器件用于检测待处理水中的铵离子(NH4+)、亚硝酸根离子(NO2-)和硝酸根离子(NO3-)中至少一个的浓度，所述第二检测器件用于检测溶解于所述待处理水中的氧气(O2)的浓度，所述成套设备进一步包括一个或多个电气装置，所述电气装置控制向一个或多个相应的电动机供电，所述相应的电动机用于驱动相应的泵，所述泵配置为激励所述待处理水中的空气或氧气供给，所述成套设备的特征在于其包括根据上述的控制装置，所述控制装置的所述电子控制单元连接到所述第一检测器件和所述第二检测器件，所述电子控制单元连接到所述一个或多个电气装置且控制所述一个或多个电气装置。
通过根据本发明的装置的电子控制单元实施的方法基于氧合作用特性的检测，以及基于指示氧气浓度(O2)的值，所述氧合作用特性由指示氧化罐的水中铵离子(NH4+)、亚硝酸根离子(NO2-)和硝酸根离子(NO3-)中至少一个的浓度的至少一个值来提供。这样，根据本发明的方法能够通过一个或多个(电驱动)泵的优化激励来控制罐的同一氧合作用，泵激励配送器向罐中吹送空气或氧气，使耗电最小化。
换言之，根据本发明的装置的操作逻辑在第一近似中将负荷的实际变化的检测(即，减少物质的浓度)指定为铵离子(NH4+)(和/或亚硝酸根离子NO2-和/或硝酸根离子NO3-)的变化的检测。在第一近似中，这种情况发生于民用源废水。
通过根据本发明的该方法、装置和成套设备提供的优点是明显的。
首先，显著降低了电能的消耗。
而且，本发明还允许甚至是已经存在的小型废水净化与处理成套设备中以及甚至是仪器测量差和/或自动化程度差和/或不由人类操作者参与方面差的成套设备中的氧化过程的自动化和优化。
此外，根据本发明的方法容许以智能的方式来管理氧合作用过程，通过空气或氧气吹送，以高效的方式(通过非模糊的，甚至不根据任何其他人工智能算法，而是通过确定性算法)来优化罐中存在的氧气量，因此减少了电能的消耗，因此降低了成本。
而且，根据本发明的装置制造、安装和管理简单，降低了相关成本。
附图说明
现在尤其参考附图中的图，根据本发明的优选实施方案，通过实施例说明的方式，而不是通过限制的方式，来描述本发明，在附图中：
图1示出了根据本发明的净化成套设备的优选实施方案的示意图；
图2示出了与安装在图1的成套设备中的装置的第一操作模式有关的曲线图；
图3示出了与安装在图1的成套设备中的装置的第二操作模式有关的曲线图；以及
图4示出了与安装在图1的成套设备中的装置的第三操作模式有关的曲线图。
发明详述
在附图中，相同的附图标记将用于相似的元件。
参考图1，可以观察到，根据本发明的净化成套设备的优选实施方案包括氧化罐100，其配置为收容待处理废水，在待处理废水中寄主有好氧细菌的浆料保持悬浮。
氧化罐100设有第一探头110，其配置为测量待处理废水中的铵离子(NH4+)的浓度。任选地，第一探头110为具有离子选择电极的电化学式(类似于从Chemitecs.r.l.公司取得的S470ProcessISE传感器探头，如在地址http：//www.chemitec.it/images/Chemitec％20S470％20Sonda_Italiano.pdf中的网页上描述的)。
类似地，在氧化罐100中布置有第二探头120，其配置为测量溶解于待处理水中的氧气的浓度。任选地，第二探头120为光学冷光式(类似于仍可从Chemitecs.r.l.公司取得的S423/C/OPT探头，如在地址http：//www.chemitec.it/images/prodotti/oxygen/sonde/S423-C-OPT.pdf中的网页上所描述的)。再任选地，第二探头120进一步设有温度传感器，该温度传感器提供待处理水的温度的检测，从而允许作为水温的函数的光学检测的补偿；可选地，温度传感器可以与第二探头120分离且有利地安装在第二探头120近处。
必须理解的是，第一探头110和第二探头120的具体技术不是本发明的关键特征；尤其是，第二探头120还可以是电化学传感器，诸如例如克拉克(Clark)传感器，其可以与温度传感器无关联。
第一探头110和第二探头120是根据本发明的成套设备的优选实施方案的部分，但是它们不是安装在图1的成套设备中的根据本发明的装置的关键特征。根据本发明的装置包括电子控制单元130，第一探头110和第二探头120通过有线和/或无线连接而连接到电子控制单元130。电子控制单元130配置为从第一探头110和第二探头120来接收检测信号。
而且，电子控制单元130通过有线和/或无线连接而连接到一个或多个电气装置140，该电气装置控制向一个或多个相应的电动机供电，相应的电动机用于驱动相应的泵150，泵激励配送器160向罐中吹送空气或氧气，配送器160任选地布置在氧化罐100的近处或底部101上。电气装置140可以为任意类型，例如，逆变器。特别地，电子控制单元130配置为控制供电电气装置140(其不是根据本发明的装置的部分)。
电子控制单元130配置为实施根据本发明的方法的优选实施方案，该方法基于从第一探头110和第二探头120接收到的检测信号，以优化和自动化的方式控制氧化罐100的氧合作用，结果，以优化和自动化的方式控制氧化过程。特别地，该方法动态地生成氧气浓度的设定点(即，目标值)，使得该设定点作为氧化罐100中的待处理废水中的铵离子(NH4+)的浓度的函数变化；电子控制单元130配置为控制供电电气装置140从而驱动相应的泵150，泵用于使配送器160供给空气或氧气从而使得第二探头120检测到的实际溶解的氧气浓度趋向于设定点。因此，根据本发明的方法允许通过动态地适应源起于由于与水(水随后朝向净化成套设备传送)的使用有关的家庭人为活动引起的污染物质的浓度的时间变化的铵离子(NH4+)的浓度的时间变化，来高效地管理掺气过程(如已知的，这些家庭人为活动集中于一些日间时段)。
为了更好地理解根据本发明的装置和成套设备的操作，以及因此更好地理解装置的电子控制单元130所实施的方法的步骤，下面图示说明了三种操作模式，根据该三种操作模式，通过安装在图1的成套设备中的装置实施的方法的优选实施方案操作；这三种操作模式任选地能够通过电子控制单元130所设有的输入/输出接口131来选择，而且任选地包括显示器，该显示器配置为显示关于同一电子控制单元130的操作的信息(例如，由第一探头110和第二探头120检测到的浓度值和当前操作模式)，还包括键盘，操作者可以通过键盘来输入数据和/或要求在显示器上显示信息。
图2示出了与第一操作模式有关的曲线图，包括氧气浓度设定点200(由第二探头120检测到的实际溶解氧气浓度趋向于该设定点，即由第二探头120检测到的实际溶解氧气浓度等于或者试图接近或达到该设定点)的模式以及第一探头110检测到的铵离子(NH4+)的浓度210的模式。特别地，电子控制单元130控制供电电气装置140，从而调节相应的泵150，使得氧合作用适应铵离子(NH4+)的浓度210相对于第一调节阈值211的增加；然而，当铵离子(NH4+)的浓度210低于(或者甚至不大于)第一调节阈值211时，电子控制单元130控制供电电气装置140从而驱动相应的泵150，用于维持“静态”氧合作用条件。
必须理解的是，供电电气装置140不一定控制为使得驱动相应的泵150，用于使配送器160输送具有固定排放量的空气或氧气流，但是能够被控制为基于第二探头120检测到的氧气浓度值和相关设定点200的值来调节通过配送器160输送的空气或氧气流的排放；这对于后面说明的第二操作模式和第三操作模式同样适用。而且，在图2中，溶解的氧气浓度的设定点200的模式和铵离子(NH4+)的浓度210的模式仅通过纯实施例的方式显示出，相应的标度可以按比例常数彼此不同；这对于图3和图4中所示的类似模式同样适用。
更具体地，可以观察到，该第一操作模式管理氧合作用，使得当铵离子(NH4+)的浓度210低于第一调节阈值211时，泵150被驱动而供给空气或氧气从而保持氧气浓度(基于第二探头120检测到的实际浓度来控制)的设定点200等于第一最小值201。当铵离子(NH4+)的浓度210超过第一调节阈值211时，泵150被驱动以便输送空气或氧气从而跟随与铵离子(NH4+)的浓度210成比例增加的氧气浓度的设定点200，设定点200的值不超过第一最大值202。
换言之，当铵离子(NH4+)的浓度210降至第一调节阈值211以下时，保持氧气浓度的设定点200等于第一最小值201，第一调节阈值211任选地由操作者通过电子控制单元130的接口131可设定(即，可调)，第一最小值201也任选地可由操作者通过电子控制单元130的接口131来设定。当铵离子(NH4+)的浓度210升高时，氧气浓度的设定点200与铵离子(NH4+)的浓度210成比例地变化，而不超过第一最大值202，该第一最大值202也任选地可由操作者通过电子控制单元130的接口131来设定；尤其是，即使铵离子(NH4+)的浓度210在氧气浓度的设定点200已经达到该第一最大值202之后仍保持升高，氧气浓度的设定点200也保持恒定。
图3示出了与安装在图1的成套设备中的装置的电子控制单元130实施的方法的优选实施方案的第二操作模式有关的曲线图。尤其是，图3的曲线图包括氧气浓度设定点300(由第二探头120检测到的实际溶解氧气浓度趋向于该设定点)的模式和第一探头110检测到的铵离子(NH4+)的浓度310的模式。
该第二操作模式管理氧合作用，使得当铵离子(NH4+)的浓度310低于第二调节阈值311(可能等于图2所示的第一调节阈值211)时，电子控制单元130控制供电电气装置140，从而根据氧合作用的通-断(ON-OFF)循环来驱动相应的泵，其中氧气浓度设定点300根据在第一时间间隔303(OFF间隔)内的第二最小值301与第二时间间隔304(ON间隔)内的第二最大值302之间的周期方波而变化，该第二最小值301任选地低于图2所示的第一最小值201，更任选地等于0(零)，该第二最大值302任选地等于图2所示的第一最大值202，第二时间间隔304任选地比第一时间间隔303短；明显，方波周期等于第一时间间隔303和第二时间间隔304之和。第二调节阈值311、第二最小值301和第二最大值302中的至少一个任选地可由操作者通过电子控制单元130的接口131来设定。而且，OFF间隔303和ON间隔304中的至少一个任选地可由操作者通过电子控制单元130的接口131来设定；可选地，OFF间隔303、ON间隔304和方波周期中的至少两个任选地可由操作者通过电子控制单元130的接口131来设定。而且，第二最小值301任选地可由操作者通过电子控制单元130的接口131来设定。
然而，当铵离子(NH4+)的浓度310超过(或者甚至不低于)第二调节阈值311时，电子控制单元130控制供电电气装置140从而驱动相应的泵150，用于供给空气或氧气，从而跟随与铵离子(NH4+)的浓度310成比例增加的氧气浓度设定点300，设定点300的值不超过第二最大值302(或者，可选地，不同于第二最大值302的第三最大值，也任选地可由操作者设定)。
换言之，第二操作模式根据适应于污染物质的实际浓度条件的ON-OFF循环来管理氧合作用过程。实际上，仅当铵离子(NH4+)的浓度310降至第二调节阈值311时，才会在OFF间隔303内中断空气或氧气供给，然后在ON间隔304内再次激励；这允许阻碍存在于罐中的浆料的沉淀和压实，同时确保了能源消耗的大幅降低。该第二操作模式执行氧合作用的ON-OFF循环，直到铵离子(NH4+)的浓度310超过第二调节阈值311，在该情况下，氧气浓度设定点300返回而随铵离子(NH4+)的浓度310变化，不超过第二最大值302。
图4示出了与通过安装在图1中的成套设备中的装置的电子控制单元130实施的方法的优选实施方案的第三操作模式有关的曲线图。尤其是，图4的曲线图包括氧气浓度设定点400(由第二探头120检测到的实际溶解氧气浓度趋向于该设定点)的模式以及由第一探头110检测到的铵离子(NH4+)的浓度410的模式。
该第三操作模式管理氧合作用，使得当铵离子(NH4+)的浓度410低于(或者甚至不大于)中断阈值411(可能等于图2所示的第一调节阈值211或者等于图3所示的第二调节阈值311)时，电子控制单元130控制供电电气装置140从而中断氧合作用，由此氧气浓度设定点300等于第三最小值401，该第三最小值任选地低于图2所示的第一最小值201，更任选地等于0(零)；任选地，中断阈值411和第三最小值401中的至少一个可由操作者通过电子控制单元130的接口131来设定。
此后，电子控制单元130保持氧气浓度设定点400等于第三最小值401，直到铵离子(NH4+)的浓度410超过激励阈值412，该激励阈值412大于中断阈值411，任选地大于图2所示的第一调节阈值211和/或图3所示的第二调节阈值311。当铵离子(NH4+)的浓度410超过(或者甚至不低于)激励阈值412时，电子控制单元130控制供电电气装置140从而驱动相应的泵150用于供给空气或氧气从而跟随具有与铵离子(NH4+)的浓度410成比例的值的氧气浓度设定点400，设定点400的值不超过第四最大值402(任选地等于第一最大值或第二最大值或第三最大值)；在这些条件下，当铵离子(NH4+)的浓度410超过激励阈值412时，电子控制单元130生成等于第四最大值402的设定点400，此后，当铵离子(NH4+)的浓度410减小时，氧气浓度设定点400成比例地减小为铵离子(NH4+)的浓度410。任选地，激励阈值412和第四最大值402中至少之一可由操作者通过电子控制单元130的接口131来设定。
特别地，第三操作模式有益地可应用于其中氧化步骤和去硝化作用发生在同一罐中的净化成套设备的情况。在该情况下，铵离子(NH4+)的浓度增加是由于厌氧细菌菌株的生物活动普遍进行引起的，其将亚硝酸根离子(NO2-)和硝酸根离子(NO3-)还原成气态分子氮N2(以及常见的有其他含氮的气体，诸如氧化二氮(N2O)，同时增加作为中间产物的铵离子(NH4+)的浓度。如所述，这容许水中的氮气含量减少，将其返回大气中，从而有助于保持接收体中最终倾倒的净化水中存在的总氮气量较低。除了存在专用于保持包含好氧细菌和厌氧细菌的浆料悬浮的电化学设备之外，这种情形要求兼容量。显然，当铵离子(NH4+)的浓度410超过激励阈值412时，罐中再次开始氧化步骤，首先将设定点400保持在第四最大值402，然后随着罐中存在的铵离子(NH4+)的浓度410变化而改变其值。
然而，必须理解的是，第三操作模式也能应用于其中氧化步骤和去硝化作用步骤发生在两个分离的罐的净化成套设备的情况下的氧化罐100中。
根据本发明的方法的其他实施方案可根据第三操作模式来操作，激励阈值412不一定大于中断阈值411；具体地，激励阈值412还可以低于或等于中断阈值411。尤其是，当激励阈值412等于中断阈值411时，第三操作模式与第一操作模式一致。
任选地，根据本发明的装置进一步设有传感器，传感器连接到电子控制单元130，用于检测第一探头110和/或第二探头120的可能的故障和/或特性的劣化。在这些传感器检测到异常的情况下，电子控制单元130可以生成警报和/或用于对可能的异常发信号的信息，例如将SMS消息或电子邮件信息发送给操作者。而且，在这些传感器检测到异常的情况下，电子控制单元130可以根据独立于第一探头110和/或第二探头120检测的标准操作模式来控制供电电气装置140。
根据本发明的方法的其他实施方案可以具有这样的电子控制单元130：当其生成作为第一探头110检测到的铵离子(NH4+)的浓度的函数的氧气浓度设定点时，其配置为根据不同于比例关系的氧气浓度设定点与铵离子(NH4+)浓度之间的关系来生成氧气浓度设定点；任选地，电子控制单元130生成作为铵离子(NH4+)浓度的函数的氧气浓度设定点的关系类型可以由操作者通过电子控制单元130的接口131来设定。
根据本发明的方法的进一步的实施方案可以根据上文参考图2-4所公开的三种操作模式中的仅一个或两种来操作。根据本发明的方法的其他实施方案可以在基于指示氧化罐100的水中相应探头检测到的铵离子(NH4+)、亚硝酸根离子(NO2-)和硝酸根离子(NO3-)中的至少一个的浓度的至少一个值的氧合作用特性检测的基础上来操作，而不是在第一探头110检测到的铵离子(NH4+)浓度的基础上来操作；通过实施例的方式，而不是通过限制的方式，可以通过电子控制单元130来获得作为指示铵离子(NH4+)、亚硝酸根离子(NO2-)和硝酸根离子(NO3-)中的至少一个的浓度的至少一个值的函数的氧合作用特性检测，诸如例如检测到的铵离子(NH4+)和亚硝酸根离子(NO2-)的浓度的代数和或者加权平均值。显然，由于硝酸根离子的浓度具有与铵离子浓度相反的模式，在氧合作用特性检测基于指示硝酸根离子(NO3-)的浓度的值的情况下，必须逆向考虑操作阈值以及硝酸根离子(NO3-)的浓度与参考图2-4所示的三种操作模式的这些操作模式的关系；通过实施例的方式，在第三操作模式下，当硝酸根离子的浓度大于而不是低于中断阈值时，电子控制单元130控制供电电气装置140从而中断氧合作用，而当硝酸根离子的浓度变得低于而不是超过激励阈值时，电子控制单元130控制供电电气装置140从而驱动相应的泵150，用于供给空气或氧气，从而跟随具有与硝酸根离子浓度成反比的值的氧气浓度设定点。
通过类属参考氧合作用特性的检测以及相关阈值，统一限定氧合作用特性检测基于铵离子(NH4+)浓度的情况以及基于硝酸根离子(NO3-)浓度的情况是可能的；由此：
-在第一操作模式的情况下，当检测到的氧合作用特性大于第一调节阈值时，泵150被驱动而供给空气或氧气从而保持氧气浓度设定点200等于第一最小值201，而当检测到的氧合作用特性低于第一调节阈值时，泵150被驱动而供给空气或氧气从而跟随随着检测到的氧合作用特性减小而增加的氧气浓度设定点200；
-在第二操作模式的情况下，当检测到的氧合作用特性大于第二调节阈值(可能等于第一调节阈值)时，电子控制单元130根据参考图3图示说明的氧合作用的ON-OFF循环来控制供电电气装置140从而驱动相应的泵150，而当检测到的氧合作用的特性低于第二调节阈值时，电子控制单元130控制供电电气装置140从而驱动相应的泵150，用于供给空气或氧气从而跟随随着检测到的氧合作用特性减小而增加的氧气浓度设定点300；
-在第三操作模式的情况下，当检测到的氧合作用特性大于中断阈值(可能等于第一或第二调节阈值)时，电子控制单元130控制供电电气装置140从而中断氧合作用，由此氧气浓度设定点400等于第三最小值401，而当检测到的氧合作用特性变得低于激励阈值时，电子控制单元130控制供电电气装置140从而驱动相应的泵150，用于供给空气或氧气从而跟随随着检测到的氧合作用特性减小而增加的氧气浓度设定点400，其中激励阈值低于中断阈值，任选地低于第一调节阈值和/或第二调节阈值。
而且，在根据本发明的方法的实施方案中，其中氧合作用特性的检测基于硝酸根离子(NO3-)的浓度，第二探头120检测到的实际氧气浓度(O2)由电子控制单元130使用来控制供电电气装置140从而驱动相应的泵150，用于使配送器160输送空气或氧气从而使得第二探头120检测到的该实际氧气浓度趋向于电子控制单元130所生成的设定点。
任选地，电子控制单元130配置为将检测数据(例如，与第一探头110检测到的铵离子(NH4+)浓度有关的数据、与第二探头120检测到的氧气浓度有关的数据，以及与温度有关的数据)和与装置的操作参数有关的数据(例如，与氧气浓度设定点有关的数据以及与供电电气装置140的控制有关的数据)存储在存储器中。
显然，根据本发明的装置还可应用于包含氧化罐的已经存在的净化成套设备。
如之前所述，根据本发明的装置安装简单。实际上，一旦氧化罐中的检测探头和电子控制单元130(使其连接到电气装置140)已经安装，则足以执行根据本发明的装置的电子控制单元130所执行的方法的操作模式所基于的操作阈值以及最大值和最小值的任选快速设定。此后，根据本发明的装置能够通过插到电气装置140(例如，逆变器)上来调制溶解的氧气浓度在可任选地作为铵离子浓度和/或亚硝酸根离子浓度和/或硝酸根离子浓度的函数自由设定的范围内。根据本发明的方法的操作模式有利地能够在低污染物含量的条件下激活。
已经描述了本发明的优选实施方案，并且在上文已经提出了多个变型例，但是应当理解的是本领域技术人员能够做出改变和改动，而不偏离由随附权利要求限定的其保护范围。

Claims (10)

1.用于控制废水生物处理成套设备的方法，包括以下步骤：
A.接收待处理水的氧合作用特性(210；310；410)的检测，所述氧合作用特性(210；310；410)的检测基于指示待处理水中的铵离子(NH4+)、亚硝酸根离子(NO2-)和硝酸根离子(NO3-)中至少一个的浓度的至少一个值，
B.接收溶解于所述待处理水中的氧气(O2)浓度的检测，
D.控制一个或多个电气装置(140)，所述一个或多个电气装置控制向一个或多个相应的电动机供电，所述相应的电动机用于驱动相应的泵(150)，所述泵配置为激励向所述待处理水中进行空气或氧气供给，从而使得检测的氧气浓度趋向于氧气浓度设定点(200；300；400)，
所述方法的特征在于，包括在步骤B与步骤D之间的以下步骤：
C.动态地生成作为氧合作用特性(210；310；410)的检测的函数的氧气浓度设定点(200；300；400)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C根据以下操作模式中的至少一种操作模式来生成氧气浓度设定点(200；300；400)：
-第一操作模式，其中，当检测的氧合作用特性(210)高于第一调节阈值(211)时，所述氧气浓度设定点(200)等于第一最小值(201)，而当检测的氧合作用特性(210)低于所述第一调节阈值(211)时，所述氧气浓度设定点(200)根据第一关系随着检测的氧合作用特性(210)减小而增加，在所述第一关系中，所述氧气浓度设定点(200)任选地不大于第一最大值(202)，其更任选地可调，所述第一调节阈值(211)和所述第一最小值(201)之间至少之一任选地可调；
-第二操作模式，其中，当检测的氧合作用特性(310)高于第二可调阈值(311)时，所述设定点(300)根据第一时间间隔(303)内的第二最小值(301)与第二时间间隔(304)内的第二最大值(302)之间的周期方波而生成，其中所述第二可调阈值(311)任选地等于所述第一调节阈值(211)，所述第二最小值(301)任选地低于所述第一最小值(201)，更任选地等于零，所述第二最大值(302)任选地等于所述第一最大值(202)，所述第二时间间隔(304)任选地比所述第一时间间隔(303)短，而当检测的氧合作用特性(310)低于所述第二调节阈值(311)时，所述氧气浓度设定点(300)根据第二关系随着检测的氧合作用特性(310)减小而增加，所述第二关系任选地等于所述第一关系，其中所述氧气浓度设定点(300)任选地不高于第三最大值，所述第三最大值更任选地等于所述第二最大值(302)，再更任选地可调，所述第二调节阈值(311)与所述第二最小值(301)之间至少之一任选地可调，所述第一时间间隔(303)和所述第二时间间隔(304)之间至少之一任选地可调；
-第三操作模式，其中，当检测的氧合作用特性(410)高于中断阈值(411)时，所述氧气浓度设定点(400)等于第三最小值(401)，所述中断阈值(411)任选地等于所述第一或第二可调阈值(211；311)，所述第三最小值(401)任选地低于所述第一最小值(201)，更任选地等于零，而当检测的氧合作用特性(410)低于激励阈值(411)时，所述氧气浓度设定点(400)根据第三关系随着检测的氧合作用特性(410)减小而增加，所述激励阈值(411)任选地低于所述中断阈值(411)，更任选地低于所述第一调节阈值(211)和/或第二调节阈值(311)，所述第三关系任选地等于所述第一关系或第二关系，其中所述氧气浓度设定点(400)任选地不大于第四最大值(402)，所述第四最大值(402)更任选地等于所述第一最大值(202)或第二最大值(302)或第三最大值，再更任选地可调，所述中断阈值(411)和所述第三最小值(401)之间至少之一可调。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤C以可选择方式根据所述三种操作模式中的两种或三种操作模式来生成所述氧气浓度设定点(200；300；400)。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述第一关系、所述第二关系和所述第三关系中的至少一个关系能够从包括如下的群组中选择：氧气浓度设定点(200；300；400)与检测的氧合作用特性(210；310；410)之间的反比关系。
5.根据任一前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述氧合作用特性(210；310；410)的检测基于所述待处理水中的铵离子(NH4+)的浓度或所述待处理水中的硝酸根离子(NO3-)的浓度。
6.控制废水生物处理成套设备的装置，包括电子控制单元(130)，所述电子控制单元(130)配置为连接到第一检测器件(110)且连接到第二检测器件(120)，所述第一检测器件(110)配置为检测待处理水中的铵离子(NH4+)、亚硝酸根离子(NO2-)和硝酸根离子(NO3-)中的至少一个的浓度，所述第二检测器件配置为检测溶解于所述待处理水中的氧气(O2)的浓度，所述电子控制单元(130)配置为连接到一个或多个电气装置(140)且控制一个或多个电气装置(140)，所述电气装置(140)控制向一个或多个相应的电动机供电，所述相应的电动机用于驱动相应的泵(150)，所述泵配置为激励所述待处理水中空气或氧气供给，所述装置的特征在于，所述电子控制单元(130)配置为执行根据权利要求1至5中的任一权利要求所述的用于控制废水生物处理成套设备的方法。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述电子控制单元(130)配置为从所述第一检测器件(110)接收所述待处理水中的铵离子(NH4+)、亚硝酸根离子(NO2-)和硝酸根离子(NO3-)中至少一个的浓度的光学检测和所述待处理水的温度的检测，所述电子控制单元(130)配置为根据所述待处理水的温度的检测来补偿所述光学检测。
8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述装置设有一个或多个传感器，所述传感器连接到所述电子控制单元(130)，配置为检测所述第一检测器件(110)特性的可能的故障和/或劣化和/或所述第二检测器件(120)的特性的劣化，所述电子控制单元(130)配置为在所述一个或多个传感器检测到异常的情况下生成警报和/或发信号信息。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述电子控制单元(130)配置为将所述第一检测器件(110)和/或所述第二检测器件(120)所检测到的数据和与所述装置的操作参数有关的数据存储在存储器中。
10.废水生物处理成套设备，其包括配置为收容待处理水的氧化罐(100)，所述罐设有第一检测器件(110)和第二检测器件(120)，所述第一检测器件(110)用于检测待处理水中的铵离子(NH4+)、亚硝酸根离子(NO2-)和硝酸根离子(NO3-)中至少一个的浓度，所述第二检测器件(120)用于检测溶解于所述待处理水中的氧气(O2)的浓度，所述成套设备进一步包括一个或多个电气装置(140)，所述电气装置(140)控制向一个或多个相应的电动机供电，所述相应的电动机用于驱动相应的泵(150)，所述泵配置为激励所述待处理水中的空气或氧气供给，所述成套设备的特征在于其包括根据权利要求6至9中任一项所述的控制装置，所述控制装置的所述电子控制单元(130)连接到所述第一检测器件(110)和所述第二检测器件(120)，所述电子控制单元(130)连接到所述一个或多个电气装置(140)且控制所述一个或多个电气装置(140)。
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