CN105700569A - 控制过程变量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种借助控制单元控制过程中的过程变量的方法，包括：基于第一被测变量的值顺序确定待供应到第一控制单元的基准变量的值；使用基准变量的值和顺序确定的过程变量的值顺序确定调节变量的值；通过在第一存储位置(j＝1)中保存第一FIFO存储器中的最旧的值并在最终存储位置(j＝k)中保存第一FIFO存储器中最新保存的值，在具有分别保存一个值的数目K个逻辑连续的存储位置(j＝i)的第一FIFO存储器中顺序保存第一被测变量的值或由其导出的值，并通过仅使用第一FIFO存储器中保存的n个最旧的值，来确定基准变量的当前值，n为小于保存在第一FIFO存储器的存储位置中的值的数目K且大于或等于1的值的数目。

Description

控制过程变量的方法

技术领域

本发明涉及一种借助控制单元控制过程中的过程变量的方法。

背景技术

在过程计量学中，在各种各样的过程中使用控制单元，以便控制过程变量。在具有相当长的并且特别是可变的停机时间的过程中，控制面临特殊要求。

这种情况可能发生在例如污水处理和/或水净化领域中。污水处理厂中为了处理例如含污泥的水的液体而进行的处理通常特征在于待被处理的液体的流速低。

下面基于废水处理领域中的几个特定过程更详细地举例说明。然而，基本问题定义以及根据下文所述的本发明的解决方案可转变为在具有停机时间特征的其它过程、特别是处理液体的过程中控制过程变量。

污水处理厂中的污水净化通常包括消除氮、有机化合物和磷酸盐。为此，采用活性污泥过程，也称为曝气过程，其包含生物污水净化过程。在这些过程中，将被降解的物质被微生物转化，并且因而降低这些物质在污水中的含量。活性污泥过程允许转化和/或降解有机物质和含氮化合物。例如，借助活性污泥过程，可以降低化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)和含氮化合物(氨氮含量)。液体中的有机化合物含量的一种量度也为SAC参数(光谱吸收系数)，其指示一个或者几个波长的辐射的吸收和/或消光，特别是254nm波长的辐射关于1m的所穿透液体的消光。可能使用一个或者几个进一步波长作为基准。因而，采用活性污泥过程降低有机化合物因此导致SAC降低。

在活性污泥过程中，传统的氮降解例如借助硝化和脱硝过程发生。术语“硝化”指铵被细菌氧化为硝酸盐。脱硝理解为硝酸盐中所含的氮被所谓脱硝菌的细菌转化为分子氮。虽然硝化过程需要为含氮化合物的氧化供应氧气，但是脱硝过程必须在缺氧条件下进行，其中脱硝菌必须具有可获得的可氧化物质的充足供应。已经建立了两种不同类型的方法，两者都允许实现两种过程的这些不同条件，即连续法和间歇法。在连续法中，在第一池(脱硝池)中进行脱硝，并且在第二池(硝化池)中进行硝化，其中两个池也可能进一步细分。脱硝池厌氧操作，而通过曝气机向硝化池供应空气。硝化池内的液体被部分地泵送回脱硝池(“内部再循环”)，以继续将硝化过程期间形成的硝酸盐转化为氮。硝化池出水的其余部分流入次处理设备。在间歇法中，硝化和脱硝在单个池内完成，借助开启和关闭的曝气机间歇地向池内供气。

第一座自动污水处理厂完全以间歇法时间控制而工作。对于连续法，硝化池内的曝气被永久性操作，或者经由计时器控制。随后，已知控制曝气的控制器和装置，其基于待被处理的液体的溶解氧浓度或者氧化还原电位的测量值。最近，已知用于铵和硝酸盐测量值的能在线传感器，所以现在已经可能实时地观测铵和硝酸盐浓度，并且因而也基于这些铵和硝酸盐测量值而进行控制。

由于在连续法中，待被处理的液体流经处理池，所以遵循用于确定控制变量的测量点被布置在流动方向中的曝气设备的下游。对于间歇法，用于溶解氧或者铵的测量点通常也被布置在池内的流体排出区域中，或者甚至是直接布置在池排水口处。这具有下列缺点，即当含氮化合物已经到达测量点时，控制单元仅捕获，即“注意”待被降解的含氮化合物的负荷变化。因而，任何负荷降低都导致太多空气被供应到池内。因而，相关联的能量消耗比必需的高。如果仅注意到液体排出区域中的负荷升高，就不能足够快地激活曝气，以向硝化过程提供足够的氧气，从而降解全部的氮或者有机负荷。在这些情况下，存在超过出口阈值的危险。在相反负荷变化情况下，也可能发生控制开始加强和/或摇摆。

基于考虑预期负荷变化的负荷预测，例如基于已知的每日变化而调节或者控制曝气是可能的，但是不能易于实现。其原因之一在于，待被降解的氮受难以预见的多种因素的影响，诸如例如天气影响、污水处理厂的集水区的工业废水的不规律排放。

进一步考虑在污水处理厂的进水区中，在曝气池和/或硝化池之前捕获测量值，并且使用它们作为曝气的调节变量。然而，仅以取决于待被处理的液体的流速的特定延迟而在曝气机位置包括被视为用于确定曝气的调节变量的测量值的任何修改。因此，不可能通过从现有技术已知的方法非常精确地调节曝气机，以提供该时刻被尽可能精确地调节的曝气到在靠近曝气区的曝气池中的液体中存在的、待被降解的物质负荷。

发明内容

因此，本发明的目标在于描述一种借助避免现有技术的缺点的控制单元在过程中，特别是具有停机特征的过程中控制过程变量的方法。

通过具有根据权利要求1所述的特征的方法解决该任务。在从属权利要求中列出有利实施例。

根据本发明的借助第一控制单元控制过程中的过程变量的方法包括：

-基于第一被测变量的值，顺序确定待被供应到第一控制单元的基准变量的值；

-使用基准变量的值以及顺序确定的过程变量的值，顺序确定作为控制单元的输出的调节变量的值；

其中：

-通过按照以下方式，在具有用于分别保存一个值的数目K个存储位置的第一FIFO存储器中，即在具有数目K个逻辑连续的存储位置(j＝i)的存储器中顺序保存第一被测变量的值或者由其导出的值：

--在第一存储位置(j＝1)中，即在将首先读取的存储位置中保存第一FIFO存储器中保存的最旧的值

--并且在最终存储位置(j＝k)中保存第一FIFO存储器中最后保存的值；

-并且通过仅使用第一FIFO存储器中保存的n个最旧的值，以确定基准变量的当前值，其中n为值的数目，其小于保存在第一FIFO存储器的存储位置中的值的数目K，并且大于或者等于1，

来确定的基准变量的当前值。

具有给定数目K个逻辑连续存储位置的FIFO存储器指一种作为硬件或者硬件和软件的组合实现的FIFO存储器，例如能够借助索引，以使得能够连续地、即以由索引确定的顺序读取其存储位置的方式识别其存储位置。保存在存储位置中的值尤其能够为数值。

如果每个存储位置都精确地包括一个值，被用于待被供应到第一控制单元的基准变量的相应当前值的n个值是保存在存储位置j＝1至j＝n中的那些值，j为被分配给相应存储位置的、确定存储位置的逻辑顺序的索引。则数目n等于被读取从而确定基准变量的当前值的第一FIFO存储器的存储位置的数目，n小于存储位置的数目K并且大于或者等于1。换句话说：读取被保存在存储位置j＝1至j＝n中的值，以确定基准变量的当前值，其中1≤n<k。

用于确定第一控制单元的基准变量的第一被测变量的当前值被保存在第一FIFO存储器中，但是在保存后不立即用于确定基准变量的当前值，因为仅最旧的n个值用于在特定的时间点处确定的基准变量的值。如下文更详细描述的，能设定时序，利用该时序，将新值保存至FIFO存储器并且以下述方式从FIFO存储器删除相应的最旧值：即每个值都仅属于在第一FIFO存储器中保存的并且用于在对应于过程的停机行为的延迟之后确定参考变量的n个最旧值。该时序可能特别取决于进一步的被测变量，例如过程中的过程介质的体积流量。该程序在任何给定时间都向控制单元提供标称值或者基准变量，其分别对应于实际发生的过程条件，并且表示过程条件。通过考虑第一被测变量的几个顺序确定值，减弱被测变量中的短期峰值。

在一个实施例中，待被提供到第一控制单元的基准变量的值的顺序确定包括：

-确定与第一被测变量不同的第二被测变量的值，其中第二被测变量的值被用于确定第一控制单元的基准变量。

这允许：

-通过在具有用于分别保存一个值的数目N个存储位置的第二FIFO存储器中，即在具有数目N个逻辑连续的存储位置(h＝i)的存储器中保存第二被测变量值或者由其导出的值，

-并且通过使用在第二FIFO存储器中保存的所有值，来确定基准变量的当前值，N为值的数目，其等于在第一FIFO存储器中保存的并且用于确定基准变量的当前值的值的数目n，

来确定基准变量的当前值。

第二被测变量可以为作为控制变量而供应到第一控制单元的过程变量。

在一个优选实施例中，同时在第一和第二FIFO存储器中保存或者删除和/或覆写新值，时间点由取决于进一步的被测变量的时序确定。当新值被保存至第一FIFO存储器时，就删除或者覆写保存在FIFO存储器中的相应最旧值。第二FIFO存储器以下述方式与第一FIFO时间同步：即删除第二FIFO存储器中的逻辑连续位置的第一存储位置中包含的值，即将首先被读取的值。

该过程例如可以为处理液体的过程，特别用于生物降解在该过程中待降解的一种或者多种物质，该过程在具有流体入口和流体排出口的容器内进行，

其中，第一控制单元为空气质量流量控制单元，用于调节用于将空气供应到存在于容器内的液体的流体体积内的曝气机，

其中，过程变量是被进给到流体体积内的空气体积，

其中，待被供应到第一控制单元的基准变量是待被进给到液体体积内的空气体积的标称值，并且其中，调节变量是曝气机的变量，特别是泵排量或者转速，其影响被进给到流体体积内的空气体积即过程变量，

并且其中，第一被测变量表示将在过程中被降解并且存在于流体入口中的液体内的给定体积单位中的一种或者几种物质的负荷。

在该实施例中，该第一被测变量的值或者使用比例因子而从第一被测变量的至少一个值导出的空气需求值能够被顺序保存在第一FIFO存储器内，

其中，每个空气需求值都表示待被进给到液体内以便使由第一被测变量的至少一个值表示的物质负荷降解的空气体积。

为了确定每个空气需求值，可以特别是在被布置在液体入口上游或者液体入口中的测量点处，顺序捕获第一被测变量的几个值以及液体的通过量，例如体积流量或者质量流量，

其中，累积顺序捕获的第一被测变量的值或者从其导出的值，直到通过量达到与特定流体体积对应的通过量的可选阈值，

并且其中，通过将第一被测变量的值累积而产生的累积值确定空气需求值。特别是通过累积值和上述比例因子确定空气需求值。

第一被测变量的值可能源自例如被传感器，特别是离子选择性电极、自动分析装置或者SAC探针捕获并且表示待被降解的一种或者几种物质的浓度的测量值，并且源自同时被流量传感器捕获的液体的通过量测量值。通过量测量值也用于确定已经达到可设定的通过量阈值的点。也可以在与第一被测变量的值相同的测量点，或者在与前者间隔隔开的另一测量点处捕获这些通过量值。来自传感器和流量传感器的测量信号被提供给上级控制单元，上级控制单元处理测量信号，并且根据本文所述的方法使用它们来确定基准变量的当前值。

在任何点处最后确定的空气需求值可以被保存在第一FIFO存储器中的存储位置，并且同时删除或者覆写保存在第一FIFO存储器中的最旧的空气需求值。

如上所述，可以在被布置在流体入口中的测量点处捕获第一被测变量的值，其中，可设定的通过量阈值等于在测量点和流体排出口之间存在的液体占用的体积与第一FIFO存储器的存储位置的数目K的商，

使得每个存储位置都对应于通过流体入口而流入容器的液体体积单元，并且保存在该存储位置中的空气需求值表示待被供应到液体中以便使容纳在该液体体积单元中的负荷降解的空气体积。例如，可以取决于容器尺寸和/或液体入口而设定体积单元和通过量阈值的大小。

这使得在第一FIFO存储器中保存各个新确定的空气需求值之间经过的时间取决于流经流体入口和/或流经其中发生该过程的容器的通过量。因此，在第一FIFO存储器中保存新的空气需求值并且同时删除旧的空气需求值随着取决于流经流体入口和/或容器的液体的当前通过量的时序而发生。保存新的空气需求值并且删除相应的最旧的空气需求值使得已经保存在第一FIFO存储器中的所有现有空气需求值都以由第一FIFO存储器中的逻辑连续存储器位置确定的顺序上移一个位置。因此，使保存在FIFO存储器中的各个值以给定顺序上移模拟了对应于相应值和/或存储位置的液体体积单元的转移。

为了确定待被供应到控制单元的基准变量的当前值，即待被进给到流体体积内的空气质量流量的标称值的当前值，能够将在第一FIFO存储器中保存的n个最旧的空气需求值求和以获得总空气需求值，其中，以与相应存储位置对应的液体体积单元的总和等于包含液体的容器的体积的方式，选择用于总空气需求值的空气需求值的数目n。在这种情况下，总空气需求值精确地指示在给定时刻容器内存在的流体体积的还未提供的原始空气需求。

在过程为处理液体的过程，特别是对液体内所包含的一种或者几种物质进行生物降解的过程的情况下，上述第二被测变量可以表示空气体积，特别是借助曝气机进给到容器中的液体内的空气质量流量，其中，通过累积顺序捕获的第二被测变量的值或者由其导出的值，直到为了同时确定空气需求值而检测的液体通过量已经达到可设定的通过量阈值，从第二被测变量的几个顺序捕获值确定空气引入值，并且通过由对第二被测变量的值或者由其导出的值进行累积而获得的累积值而确定空气引入值。

以这种方式，从第二被测变量的值导出的值可以是通过将第二被测变量的值除以第二FIFO存储器的存储位置的数目而计算的空气体积百分比值。累积这些空气体积百分比值，直到达到可设定的通过量阈值，并且从以这种方式确定的累积值以及已经保存在第二FIFO存储器的存储位置中的空气引入值确定当前空气引入值。

在保存新确定的空气需求值，并且删除第一FIFO存储器中的最旧的空气需求值的同时，也删除保存在第二FIFO存储器中的、根据存储位置的逻辑顺序将首先读取的存储位置(h＝1)处的空气引入值。因此，这种删除以取决于通过量的、与在第一FIFO存储器中相同的速度发生。与在第一FIFO存储器中的空气需求值类似，保存在第二FIFO存储器中的空气引入值以逻辑顺序存储位置限定的顺序上移一个位置。它们上移的速度取决于液体流经容器的通过量。在根据存储位置的逻辑顺序的最终存储位置(h＝n)中所包含的空气引入值同时被设为0。然后，如上所述地再次确定并且累积空气体积百分比值，直到达到通过量阈值。

为了获得待被供应到第一控制单元的基准变量的当前值，即待被进给到流体体积内的空气体积的标称值的当前值，能将在第二FIFO存储器中保存的所有空气引入值求和，以获得总空气引入值。

为了确定基准变量的当前值，能够确定表示总空气需求值与总空气引入值的偏差的偏差值。

在一个有利实施例中，可以顺序确定第三被测变量的值，其表示在过程中待被降解的物质经由流体排出口从池内排出的剩余量，或者容器中的液体中存在的溶解氧含量。优选地，第三被测变量对应于第一被测变量。

第三被测变量的值可以用于基准变量的值。因此，可以从基于第一和第二被测变量以及基于从第三被测变量的值导出的进一步标称值获得的空气需求值确定提供给例如空气质量流量控制单元的第一控制单元的基准变量的值。基本能进一步有助于被提供给第一控制单元的基准变量值。

可以借助第二控制单元确定从第三被测变量的值导出的并且用于待被供应到第一控制单元的基准变量的值的标称值。第二控制单元可以尤其是输出控制单元，其被提供有从流体排出口下游捕获的第三被测变量的值，并且将基准变量值与标称值比较，优选地将基准变量与作为用于第二控制单元的基准变量的设定值比较，并且然后基于该比较确定待被进给到容器内并且用作第二控制单元的调节变量的空气体积的值。输出控制单元确定的用于调节变量的这些值除了有助于表示上述总体积引入值和总空气需求值之间偏差的偏差值之外，也有助于被供应到第一控制单元的基准变量的值。

在该方法的一个实施例中，如上所述，在第一FIFO存储器中顺序保存使用比例因子从第一被测变量的至少一个值导出的空气需求值。在该实施例中，可以基于在排出口中或者在排出口的下游特别是以可设定的时间间隔捕获的第三被测变量的至少一个测量值，调整比例因子。

可通过以下方式调整比例因子：

-从预定时间段期间在入口处或者入口的上游捕获的第一被测变量的测量值，确定在该预定时间段中被添加至过程的将被降解的物质的负荷，

-从在排出口处捕获的第三被测变量的测量值确定在该时间段中通过排出口离开该过程的待被降解的物质的负荷，并且

-其中，确定偏差值，其表示被添加至过程的待被降解的物质负荷与在排出口处离开过程的待被降解的物质的负荷的偏差；并且

-其中，使用偏差值和在给定时间段中被引入容器的空气体积的值，来调节比例因子。

本发明也包括执行根据上述一个实施例的方法的设备，

该设备包括：

-用于确定第一被测变量的值并且被布置在流体入口中的至少一个第一测量单元；

-与第一测量单元连接以从第一测量单元接收测量值的电子控制单元，其包括用作根据上述至少一个实施例的方法的操作软件。

附图说明

下面基于在附图中示出的示例性实施例进一步详细地解释本发明。附图示出：

图1是进行曝气过程的工厂的示意性表示；

图2是曝气过程中的曝气控制的示意性方框图。

具体实施方式

图1示出用于降解液体中的氨氮有机化合物的工厂的示意性表示。该工厂包括脱硝池D和硝化池N。脱硝池D和第一流体管3被布置在关于液体流动方向的硝化池N的上游，并且因而形成硝化池N的流体入口。另一流体管4形成硝化池的流体排出口。液体排出口通过再循环管(未示出)经由其入口5连接脱硝池D。待被处理的液体(特别是污水)在从脱硝池D至硝化池N的流动方向(箭头)流经工厂。

硝化池N充满含有活性污泥和水的液体。活性污泥包括用于将铵转化为氮且因而降低或者降解液体中的铵含量的微生物。可以经由曝气机6向硝化池N中所含的液体供应空气，以便确保对微生物的足够氧气供应。可以通过受控或者受调节的设定装置7调节被供应到硝化池N内的空气的通过量或者通过率。借助被布置在硝化池的空气供应管中的流量传感器8，可以捕获通过量测量值，特别是被进给到硝化池内的空气的质量流量测量值。

在硝化池N上游存在第一测量点1，在其中捕获在第一测量点1处存在的液体中存在的铵浓度NH4值，以及在第一测量点1处存在的液体的SAC值。也能基本确定被测变量SAC或者铵浓度仅其中之一。例如，可以借助离子选择性铵电极在第一测量点1处捕获铵浓度的测量值。可以用光度或者光谱SAC探针捕获SAC值。在现有技术中充分已知这些离子选择性电极和SAC探针。

在硝化池N的流体出口4之后的下游，存在用于捕获液体的铵浓度NH4和SAC值的测量值的第二测量点2。可能任选地在硝化池N本身中布置溶解氧传感器9。

该工厂进一步包括流量传感器10，其捕获通过量值，特别是流经图1中所示的工厂的液体的体积流量值。能在工厂内的不同点处布置几个流量传感器10，特别是以便捕获流入脱硝池N的不同液体流入量。

所有传感器都与上级控制单元连接，以便向所述控制单元供应测量信号。控制单元包括电子数据处理单元，例如可编程逻辑控制器、计算机、过程自动控制器、具有调节和/或控制功能的测量换能器，或者自动分析装置的控制单元。控制单元也连接用于控制和调节以及激活曝气机6的设定装置7，以便允许控制单元通过使用从传感器接收的一些或者全部测量信号控制和/或调节设定装置7并且因而控制和/或调节曝气机6。为此，控制单元包括用于控制和/或调节曝气机6和/或设定装置7的操作程序。

现在基于图2描述一种控制图1中示意性示出的工厂中的曝气机6的方法。虽然这里基于连续硝化过程描述这种方法，但是该方法可以类似地用于其中曝气机间歇操作的过程。类似地，该方法可以被转变到用于降解碳氢化合物和含磷化合物的活性污泥过程。

控制单元接收在测量点1处捕获的铵浓度或者SAC值。这些值用于计算待被降解的物质负荷，例如在待被处理的特定液体体积中的待被降解的氨氮负荷NH4-N，同时考虑流量传感器10捕获的液体的通过量。该被测变量用于确定待被处理的液体中所需的空气。下面仅以铵浓度以及能够从其导出的氨氮负荷NH4-H作为示例。然而，基本上两个变量都可用于确定空气需求，以控制曝气机。比例因子α允许从特定体积单元的液体的氨氮负荷确定空气需求值，空气需求值表示将在过程中被进给到硝化过程中以降解所述氨氮负荷的空气质量。由图2中所示的图中的方框12表示该值的确定。

在捕获用于确定空气需求值的测量值时，具有与空气需求值对应的氨氮负荷的液体体积仍处于测量点1的位置处。由于流经工厂的液体的流速慢，所以直到该流体体积进入硝化池N的时间段可能在一个或者几个小时的范围内。为了确保在该流体体积进入硝化池N时，与空气需求值对应的空气体积被进给到硝化池N中，所以控制单元包括：第一FIFO存储器11，能够用该第一FIFO存储器11模拟通过工厂的含有氨氮负荷NH4-H的液体的流量；以及第二FIFO存储器15，该第二FIFO存储器15能够在任何时间被用于确定已经添加至硝化池N中所含的液体体积的总空气体积。

第一FIFO存储器10包括数目K个存储位置j＝1,…,j＝i,…,j＝k，其中每个存储位置可存储一个空气需求值。第一FIFO存储器10的存储位置被设计成被以索引j的对应值确定的逻辑顺序读取。在该示例中，在第一FIFO存储器10中保存的最旧值被保存在存储位置j＝1中，最近保存的值被保存在存储位置j＝k中。如果将新值写入第一FIFO存储器10，则其被保存在存储位置j＝k处，同时删除存储位置j＝1处保存的最旧值。所有其它值都以存储位置j＝i的索引指定的顺序上移至具有下一更高索引的存储位置，这意味着最旧的值现在再次被保存在存储位置j＝1处。

每个存储位置都具有对其分配的、在第一测量点1和硝化池N的排出口之间的填充液体的体积份额。作为示例，我们假定第一FIFO存储器10包括数目K为100的存储位置。对于测量点1和硝化池的排出口之间的例如1000m³的总液体体积，被分配给单个存储位置的体积单元由总液体体积除以可用存储单元数目K产生，为10m³。

为了确定当前经过测量点1的单个体积单元的空气需求值，控制单元顺序捕获借助流量传感器10测量的通过量值，直到通过量从捕获和保存最近确定的空气需求量以来达到由被分配给第一存储器10中的存储位置的体积单元确定的设定的通过量阈值。同时，从保存最后的空气需求值起，控制单元继续捕获第一测量点1提供的铵浓度的测量值，并且累积所捕获的测量值，直到达到通过量阈值。在我们的数值示例中，捕获所捕获的铵浓度的测量值，或者由其导出的氨氮负荷的值，直到从确定和保存先前空气需求值以来达到10m³的通过量。然后，通过累积铵浓度测量值或者表示氨氮负荷的值而形成的累积值用于通过比例因子α计算空气需求值12。空气需求值表示为了在硝化池N中降解最近已经经过测量点1的体积单元的氨氮负荷所需的空气体积。当该体积单元到达硝化池N时，仅需要通过曝气机6将该空气体积进给到硝化池N中。

如上所述，当前空气需求值被写入第一FIFO存储器10的存储位置j＝k，同时删除被保存至第一FIFO存储器10的存储位置j＝1的最旧的空气需求值，并且所有其它值“上移一个存储位置”。

对流经测量点1的每个体积单元都重复该过程。以这种方式，流量传感器10确定的通过量设定新值被写入第一FIFO存储器10的速度，以及已经保存的空气需求值以给定存储位置顺序上移的速度。结果，新近确定的每个空气需求值都以与液体的流速和/或通过量对应的速度“流”经第一FIFO存储器10。

FIFO存储器10中所含的n个最旧的空气需求值被分配给当前存在于硝化池N内的那些液体体积单元，数目n为硝化池N内所含的流体体积除以被分配给一个存储位置的体积单元的结果。图2示出两条垂直线13、14以对此进行图示。在所述线之间布置FIFO存储器10的n个存储位置，在这些存储位置中保存这n个最旧的空气需求值。为了确定表示待被进给到池内以降解与硝化池N当前包含的流体体积一起到达硝化池N中的全部氨氮负荷的空气体积的总空气需求量，可以将FIFO存储器10中所含的那n个最旧的值求和。

控制单元还包括第二FIFO存储器15，其设计与第一FIFO存储器11类似，并且其中保存表示由曝气机6引入硝化池N中所含的液体中的实际空气体积的空气引入值。第二FIFO存储器15包括数目N个存储位置h＝1,…,h＝i,…,h＝m，其中每个存储位置可以存储一个空气需求值。第二FIFO存储器15的存储位置被设计成被以索引h的对应值确定的逻辑顺序读取，以确定保存在存储位置中的所有值的和。

控制单元顺序捕获通过流量传感器10所测量的通过量值，直到从捕获和保存所确定的最近空气需求值以来的通过量已经达到给定通过量阈值，并且同时累积从保存最后的空气需求值以来所捕获的测量值，在相同时间段内，控制单元也顺序捕获被曝气机引入容器的空气的通过量测量值。这些通过量测量值每个都被均匀地分配给第二FIFO存储器15的所有存储位置，即空气体积百分比值，也就是说当前通过量测量值(空气质量流量Δm)和存储位置的数目N的商被分配给每个存储位置。在第一FIFO存储器11中保存最后的空气需求值的时间直到流量传感器10所测量的通过量值达到通过量阈值的时间点之间的时段上累积从所顺序确定的通过量测量值导出的空气体积百分比值，并且被求和，作为已经包含在第二FIFO存储器15的存储位置中的空气引入值的值增量。因此，以第一FIFO存储器11的速度规律地更新第二FIFO存储器15的存储位置中所含的所有空气引入值。

在第一FIFO存储器11中保存当前空气需求值并且删除第一FIFO存储器11中的最旧空气需求值的同时，也在第二FIFO存储器15中删除根据存储位置索引h＝i设定的顺序而保存在第一存储位置h＝1处的空气引入值。所有其它值都根据存储位置h＝i的索引确定的顺序上移至具有下一更高索引的存储位置。在最后的存储位置h＝n中，空气引入值同时被设定为零。这些步骤都发生在由第一FIFO存储器的与通过量相关的速度确定的时间点。第二FIFO存储器15的存储位置数目N与来自第一FIFO存储器10的待被用于确定总空气需求的空气需求值的数目n对应。

为了确定与已经被进给到流体池中存在的液体内的空气体积对应的总空气引入值，可以将在当前时间点保存在第二FIFO存储器15中的所有空气引入值求和。

控制单元使用总空气需求值和总空气引入值确定控制曝气机6的基准变量的值，该值被传递给曝气机6的空气质量流量控制器16。为此，计算总空气需求值和总空气引入值之间的差异，并且从需求导出基准变量的当前值。基准变量的值也可以包括另一值，该另一值通过另外的控制单元17基于硝化池N中的氧测量值，或者基于硝化池N的液体排出口中的第二测量点2处的铵浓度测量值或者氨氮负荷确定。可替选地，也可由中央控制单元执行控制单元17的功能。

空气质量流量控制器16提供借助曝气机6引入硝化池N的空气体积的当前测量值，例如空气质量通过量值，作为控制变量。基于基准和控制变量的相应当前值，控制单元16确定被传递给设定装置7以将引入的空气体积调整到指定需求的调节变量的值，例如泵排量或者类似值。

如上所述，基于表示氨氮负荷的值和比例因子α确定空气需求值。在一个有利实施例中，可以使用在第二测量点2处确定并且表示排出口处的氨氮负荷的测量值调节比例因子α，以能够以这种方式应对过程中的变化。

为此，能够从第一测量点1处的氨氮负荷减去第二测量点2处的氨氮负荷，并且因而能够确定表示所降解的氨氮体积的氨氮降解值。降解计算器被设计成累积多个所顺序确定的降解值，继而基于表示在第一测量点1处的氨氮负荷的多个所顺序确定的值以及表示在第二测量点2处的氨氮负荷的多个所顺序确定的值，计算该多个所顺序确定的降解值。该累积例如可以包括多个值的总和。可替选地，也能首先累积分别在第一测量点1以及在第二测量点2捕获的值，并且然后计算特定时间点的累积值之间的差，以便确定氨氮的降解值。

也使用其中累积被引入硝化池的空气体积的剂量计算器确定比例因子α。为此，可以在剂量计算器中累积，特别是将表示所引入的空气体积的值，例如来自流量传感器8的测量值或者取决于那些值的值求和。

在特定的时间点，在例如保存在控制单元内的预置时间段结束时，或者一旦由操作者在控制单元处作出输入，就从当前计算器读数，例如作为降解计算器的计算器值和剂量计算器的计算器值的商确定比例因子α，其中视需要，取决于相应计算器中累积的值，必须考虑适应计算器值的相应物理单位的其它因子。如果进行计算器的输入值的累积的时间段比流经工厂的一个液体体积单元从第一测量点1至第二测量点2所需的时间段更长则是有利的。

有利地，最后确定的比例因子α可以用于进一步识别空气需求值，并且代替先前保存在控制单元中的比例因子而保存在控制单元中，并且稍后用于确定空气需求值。由于以这种方式规律地确定已改变的比例因子α以及改变控制单元使用的比例因子，以便控制单元应用已经识别的最近的α值确定空气需求值，所以确保了始终使用适合实际氨氮降解的比例因子α。

改变比例因子α存在几种可预期选项。例如可以规定计算器由操作者手动重置，并且保存操作者手动输入的代替先前比例因子的新确定比例因子α。也可预期的延伸是，基于在移动、预置时间段期间捕获的值，例如计算器捕获的值的移动平均值而规律地执行新的α计算的延伸。

Claims (20)

1.一种借助第一控制单元控制过程中的过程变量的方法，包括步骤：

-基于第一被测变量的值，顺序确定待被供应到所述第一控制单元的基准变量的值；

-使用所述基准变量的值以及顺序确定的所述过程变量的值，顺序确定调节变量的值；

其中：

-通过按照以下方式，在第一FIFO存储器中顺序保存所述第一被测变量的值或者由所述第一被测变量的值导出的值，所述第一FIFO存储器具有用于分别保存一个值的数目K个存储位置，所述第一FIFO存储器是具有数目K个逻辑连续的存储位置(j＝i)的存储器：

--将保存在所述第一FIFO存储器中的最旧的值保存在第一存储位置(j＝1)中

--并且将最后保存在所述第一FIFO存储器中的值在保存最终存储位置(j＝k)中；

-以及通过仅使用在所述第一FIFO存储器中保存的n个最旧的值来确定所述基准变量的当前值，其中n为值的数目，n小于在所述第一FIFO存储器的存储位置中保存的值的数目K并且大于或者等于1，

来确定所述基准变量的所述当前值。

2.根据权利要求1所述的方法，

其中，顺序确定待被提供到所述第一控制单元的所述基准变量的值包括：

-确定与所述第一被测变量不同的第二被测变量的值，所述第二被测变量的值被用于确定所述基准变量。

3.根据权利要求2所述的方法，

其中：

-通过在第二FIFO存储器中顺序保存所述第二被测变量的值或者由所述第二被测变量的值导出的值，所述第二FIFO存储器具有用于分别保存一个值的数目N个存储位置，所述第二FIFO存储器是具有数目N个逻辑连续的存储位置(h＝i)的存储器，

-并且通过使用在所述第二FIFO存储器中保存的所有值，来确定所述基准变量的所述当前值，其中N为值的数目，N等于被保存在所述第一FIFO存储器中并且用于确定所述基准变量的所述当前值的值的数目n，

来确定所述基准变量的所述当前值。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，

其中，所述过程是在具有流体入口和流体排出口的容器内进行的对液体进行处理的过程，

其中，所述第一控制单元是用于调节曝气机的空气质量流量控制单元，所述曝气机用于将空气供应到所述容器中存在的液体的流体体积内，

其中，所述过程变量是被进给到所述流体体积内的空气体积，

其中，待被供应到所述第一控制单元的所述基准变量是待被进给到所述流体体积内的空气体积的标称值，并且其中，所述调节变量是所述曝气机的变量，特别是泵排量或者转速，所述曝气机的变量影响被进给到所述流体体积内的空气体积，

并且其中，所述第一被测变量表示在所述过程中待被降解并且在所述流体入口中的液体的可设定的体积单位中存在的一种或者几种物质的负荷。

5.根据权利要求4所述的方法，

其中，所述第一被测变量的值或者使用比例因子从所述第一被测变量的至少一个值导出的空气需求值被顺序保存在所述第一FIFO存储器中，

其中，每个空气需求值表示待被进给到液体内以使由所述第一被测变量的所述至少一个值表示的物质负荷降解的空气体积。

6.根据权利要求5所述的方法，

其中，为了确定每个空气需求值，顺序捕获几个所述第一被测变量的值，以及液体的通过量，

其中，累积所顺序捕获的所述第一被测变量的值或者从所顺序捕获的所述第一被测变量的值导出的值，直到所述通过量达到可设定的通过量阈值，

并且其中，特别使用所述比例因子，通过累积所述第一被测变量的值而产生的累积值，来确定所述空气需求值。

7.根据权利要求6所述的方法，

其中，最新确定的相应的空气需求值被保存至所述第一FIFO存储器中的存储位置，并且同时删除或者覆写被保存在所述第一FIFO存储器中的最旧的空气需求值。

8.根据权利要求6或者7所述的方法，

其中，在被布置在所述流体入口中的测量点处捕获所述第一被测变量的值，并且其中，所述可设定的通过量阈值等于在所述测量点和所述流体排出口之间存在的液体所占用的体积与所述第一FIFO存储器的存储位置的数目K的商，

使得每个存储位置与经由所述流体入口流入所述容器的液体体积单元对应，并且被保存在该存储位置中的所述空气需求值表示待被供应到液体内以使在该液体体积单元中包含的负荷降解的空气体积。

9.根据权利要求8所述的方法，

其中，为了获得待被供应到所述控制单元的所述基准变量的所述当前值，即被进给到所述液体体积中的空气体积的标称值的当前值，将所述第一FIFO存储器中保存的n个最旧的空气需求值相加以获得总空气需求值，并且

其中，以与相应的存储位置对应的所述液体体积单元的总和等于包括液体的所述容器的体积的方式，选择用于所述总空气需求值的所述空气需求值的数目n。

10.根据权利要求6至9中的任一项所述的方法，

其中，所述第二被测变量表示借助所述曝气机引入所述容器中存在的液体内的空气体积，特别是空气质量流量，

并且其中，通过累积顺序捕获的所述第二被测变量的值或者由顺序捕获的所述第二被测变量的值导出的值，直到为同时确定所述空气需求值而检测的液体通过量已经达到所述可设定的通过量阈值，从几个顺序捕获的所述第二被测变量的值确定空气引入值，并且通过由对所述第二被测变量的值或者由所述第二被测变量的值导出的值进行累积而获得的累积值确定所述空气引入值。

11.根据权利要求10所述的方法，

其中，在保存新确定的空气需求值，并且删除所述第一FIFO存储器中的最旧的空气需求值的同时，也删除保存在所述第二FIFO存储器中根据存储位置的逻辑顺序的第一存储位置(h＝1)处的所述空气引入值。

12.根据权利要求11所述的方法，

其中，为了获得待被供应到所述第一控制单元的所述基准变量的所述当前值，即待被进给到所述流体体积中的空气体积的标称值的当前值，将保存在所述第二FIFO存储器中的所有空气引入值相加，以获得总空气引入值。

13.根据权利要求12所述的方法，

其中，为了确定所述基准变量的所述当前值，确定表示所述总空气需求值与所述总空气引入值的偏差的偏差值。

14.根据权利要求4至13中的任一项所述的方法，

其中，顺序确定第三被测变量的值，所述第三被测变量的值表示在所述过程中待被降解并且经由所述流体排出口从所述容器排出的物质的剩余量，或者所述容器中的液体中存在的溶解氧含量。

15.根据权利要求14所述的方法，

其中，所述第三被测变量的值被用于确定所述基准变量的值。

16.根据权利要求15所述的方法，

其中，借助第二控制单元从所述第三被测变量的值导出标称值，所述标称值被并入待被供应到所述第一控制单元的所述基准变量的值。

17.根据权利要求16所述的方法，

其中，所述第二控制单元是输出控制单元，所述输出控制单元被供应有从所述液体排出口下游捕获到的所述第三被测变量的值作为调节变量，并且所述输出控制单元基于所述调节变量与优选固定的基准变量的比较，确定表示待被引入所述容器的空气体积并且作为所述第二控制单元的所述调节变量的变量值，并且其中，将所述第二控制单元的所述调节变量的值并入待被供应到所述第一控制单元的所述基准变量的值的确定中。

18.根据权利要求14至17中的任一项所述的方法，

其中，在所述第一FIFO存储器内顺序保存使用比例因子从所述第一被测变量中的至少一个值导出的空气需求值，

并且其中，基于特别是以可设定的时间间隔，在所述排出口或者在所述排出口的下游中捕获到的第三被测变量的至少一个测量值，调整所述比例因子。

19.根据权利要求18所述的方法，

通过以下方式调整所述比例因子：

-从预定的时间段期间在所述入口或者所述入口的上游捕获到的所述第一被测变量的测量值，确定在该给定的时间段中被添加至所述过程的待被降解的物质的负荷，

-从在所述排出口捕获到的所述第三被测变量的测量值，确定在该时间段中通过所述排出口离开所述过程的待被降解的物质的负荷，并且

-其中，确定偏差值，所述偏差值表示被添加至所述过程的待被降解的物质的负荷与在所述排出口处离开所述过程的待被降解的物质的负荷的偏差；并且

-其中，使用所述偏差值和在所述给定时间段中被引入所述容器的空气体积的值，来调节所述比例因子。

20.一种执行根据权利要求1至19中的任一项所述的方法的设备，

包括：

-至少一个第一测量单元，所述第一测量单元用于确定所述第一被测变量的值，并且被布置在所述流体入口或者所述流体入口的上游中；

-电子控制单元，所述电子控制单元与所述第一测量单元连接，以接收来自所述第一测量单元的测量值，所述电子控制单元包括用作根据权利要求1至17中的至少一项所述的方法的操作软件。