CN105731734A - 一种节能mbr污水处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能MBR污水处理系统，包括依次连通的调节池、前处理池、内置有膜生物反应器的MBR处理池，前处理池和MBR处理池内设有曝气装置，该曝气装置匹配有风机；调节池内设有第一液位传感器以及用于向前处理池转移污水的第一水泵；前处理池内设有第二液位传感器以及用于向MBR处理池转移污水的第二水泵；MBR处理池内设有第三液位传感器，MBR处理池的出水口接有第三水泵；其中第一水泵受控于第一液位传感器和第二液位传感的组合信号，第二水泵和风机受控于第二液位传感器和第三液位传感器的组合信号，第三水泵受控于第三液位传感器。风机和各水泵对应不同的液位情况设置不同的功率模式，显著提高节能效果。

Description

一种节能MBR污水处理系统

技术领域

本发明涉及污水处理领域，特别是涉及一种节能MBR污水处理系统。

背景技术

膜生物反应器(MBR)技术是一种膜法污水处理技术，近年来MBR技术得到了越来越广泛的应用，但其能耗还是相对较高，而且后期维护管理也是很大的问题，这在一定程度上限制了其应用。

公开号为CN104609678A的中国专利文献公开了一种智能污水处理系统，在产水管上设置与自动控制系统连接的压力变送器，该自动控制系统在压力变送器的作用下或者根据智能污水处理系统的运行时间可自动控制进水阀、产水阀、反洗阀、排泥阀、吹扫阀以及加药阀的开关，以达到自动控制MBR反应系统原位在线清洗和原位离线清洗的目的。该技术方案中通过压力变送器来检测污水处理系统的工作状态，实现了污水处理系统工作状态的电子监测，但是污水处理系统工作状态复杂，仅仅通过压力指标来控制生产过程很难达到精准的调整。

公开号为CN104843945A的中国专利文献公开了新型低能耗MBR污水成套装备及远程控制系统主要由新型低能耗MBR污水成套装备和远程控制系统两部分组成，污水进入MBR污水成套装备后依次经过细格栅、稳定池、调节池、提升泵、全自动清洗过滤器、一体化A2/O-MBR反应池、抽吸泵、紫外消毒器、中水池。该技术方案中通过联网控制增加了监测污水处理系统工作状态的指标，并通过优化布局提高了污水处理能力降低了工程能耗，但是对于设备本身的能耗没有进行优化，还有提升的空间。

公开号为CN204417282U的中国专利文献公开了一种污水处理设备，包括调节池、消毒装置、MBR一体化设备和控制柜，其中MBR一体化设备包括缺氧池和MBR膜池，MBR膜池包括膜生物反应器、出水泵、风机、液位控制系统和清洗系统。

就现阶段而言，目前投入使用的大部分MBR污水处理系统中(如公开号CN104609678A、公开号CN104843945A、公开号CN204417282U等)所采用的风机和水泵多是根据满负荷工作时的需求量设计的，而日常应用中大多不需要满负荷工作，造成风机和水泵等长期存在较大余量，不仅使得水泵效率低下且造成大量能源浪费。而在MBR污水处理系统中采用变频风机和水泵可以均匀改变工作频率，根据实际需求调节水泵能力，可以有效降低能源消耗。另外，采用变频调速不仅能够实现风机和水泵的软启动，还能完成停泵时的软停止，可以基本消除水锤作用；而且通过变频调速来调节流量可以避免水泵的频繁启停。因此在MBR污水处理系统中采用变频技术可以有效降低风机水泵的能耗，减少故障率，延长整个系统的使用寿命，降低维护成本，而且还可以降低电网无功功率的损耗。

公开号为CN204270111U的中国专利文献公开了一种S-MBR一体化污水处理设备自动控制系统，该控制系统包括：PLC控制器、上位机、变频器、污水参数测量系统、电动球阀、设备状态测量系统。该控制系统通过所述的污水参数测量系统把污水参数反馈给所述的PLC控制器，并与PLC控制器中设定的控制参数进行比较和逻辑运算，PLC控制器发出控制信号，驱动所述变频器去控制S-MBR相关设备工作，同时控制所述的电动球阀打开或关闭。该技术方案通过控制水泵和风机的工作状态实现控制空气与污水的接触量和停留时间的技术目的。

但是风机和水泵节能性能还有提升空间，作为控制策略依据的污水流量参数也不能准确全面的表现污水处理系统的工作状态。尤其是现有的MBR污水处理系统在移料水泵以及曝气风机的控制上，大多是采集流量信号进行变频控制，但污水组分复杂，尤其是当污水内夹带固定物时，流量检测元件可能会有信号误差，另外污水流动时流量不是很稳定，对变频控制信号变化过于频繁也可能造成设备上的隐患。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种基于污水处理系统中各反应池液位数据控制系统功耗以达到节能目的的节能MBR污水处理系统。

本发明的技术方案为：

一种节能MBR污水处理系统，包括依次连通的调节池、前处理池以及内置有膜生物反应器的MBR处理池，所述调节池内设有第一液位传感器以及用于向所述前处理池转移污水的第一水泵，所述前处理池内设有第二液位传感器，所述第一传感器和第二液位传感器的信号均分为高中低三挡，该第一水泵受控于所述第一液位传感器和第二液位传感器的组合信号，该组合信号表示如下

P₁₂(A，B)

其中P₁₂表示第一液位传感器和第二液位传感器的组合信号，A表示第一液位传感器信号，B表示第二液位传感器信号；

所述组合信号P₁₂为(高，高)或(高，中)或(高，低)时，第一水泵处于高转速状态；

所述组合信号P₁₂为(中，高)或(中，中)时，第一水泵处于中转速状态；

所述组合信号P₁₂为(中，低)或(低，高)或(低，中)时，第一水泵处于低转速状态；

所述组合信号P₁₂为(低，低)时，第一水泵处于软停止状态。

在现有一些污水处理系统中，处理池之间转移污水的水泵多是根据满负荷工作时的需求量设计的，而日常应用中大多不需要满负荷工作，造成水泵长期存在较大余量，不仅使得水泵效率低下且造成大量能源浪费。因此本发明MBR污水处理系统中采用变频器驱动的水泵能够均匀改变工作频率，根据实际需求调节功率，能够有效降低能源消耗。更重要的是，水泵变频的控制信号是来自水泵所对应上游处理池和下游处理池的液位传感器的组合信号，即通过检测液位变化并进行前后对比进而调整水泵功率。

其中第一传感器和第二液位传感器的信号通过逻辑电路的处理后用于驱动变频器以控制第一水泵，组合信号的不同状态对应水泵的不同转速状态，以市面上可以购买到的150QW120-10-5.5型水泵为例，该型水泵的额定转速为980r/min，当输入的组合信号P₁₂为(高，高)或(高，中)或(高，低)时，水泵的转速大于等于额定转速的80％，可选择为780r/min；当组合信号P₁₂为(中，高)或(中，中)时，水泵的转速小于额定转速的80％，大于等于额定转速的50％，可选择为490r/min；当组合信号P₁₂为(中，低)或(低，高)或(低，中)时，水泵的转速小于额定转速的50％，大于等于额定转速的30％，可选择为300r/min；当组合信号P₁₂为(低，低)时，为提高节能效果，水泵可以选择采用软停止的状态，该状态通过变频器实现。该设计的好处在于能够针对处理系统中的污水量有效调整第一水泵功率，而且通过变频器的控制能够优化第一水泵提速或者降速的过程，例如当组合信号P₁₂为(低，中)时，第一水泵处于低转速，此时污水处理系统输入状态改变，调节池内注入大量污水，随着调节池内的液位上升，组合信号P₁₂为从(低，中)变化成(中，中)进一步提升为(高，中)的过程中，第一水泵的转速从低转速状态提升为中转速状态，最后提升为高转速状态，变化过程平缓，相较于对流量监测的设计，本设计通过液位变化的不可突变性缓冲了流量变化的突变性，检测调节池中的液位变化可以减少了因为突然的流量变化而改变水泵功率对电网造成的影响，进一步提高节能效果。

作为优选，所述前处理池内还设有用于向所述MBR处理池转移污水的第二水泵，所述MBR处理池内设有第三液位传感器，该第二水泵受控于所述第二液位传感器和第三液位传感器的组合信号，该组合信号表示如下

P₂₃(B，C)

其中P₂₃表示第二液位传感器和第三位传感器的组合信号，B表示第二液位传感器信号，C表示第三液位传感器信号；

所述组合信号P₂₃为(高，高)或(高，中)或(高，低)时，第二水泵处于高转速状态；

所述组合信号P₂₃为(中，高)或(中，中)时，第二水泵处于中转速状态；

所述组合信号P₂₃为(中，低)或(低，高)或(低，中)时，第二水泵处于低转速状态；

所述组合信号P₂₃为(低，低)时，第二水泵处于软停止状态。

前处理池内的第二水泵也与调节池内的第一水泵一样，通过上下游的液位传感器的组合信号控制，该设计的好处在于通过传感器的共用实现第一水泵和第二水泵的联动控制。第一水泵受控于第一液位传感器和第二液位传感器，第二水泵受控于第二液位传感和第三液位传感器，其中共用了第二液位传感器的信号。例如在调节池，前处理池液位和MBR处理池中的液位都为“中”的稳态工况下，当前处理池内注入大量无需调节池处理的污水，随着前处理池内的液位上升，第二液位传感器的信号从中变化为高，在该变化过程中组合信号P₁₂变化为(中，高)，组合信号P₂₃变化为(高，中)，因此第一水泵转速保持不变，以保证调节池的液位不会发生变化，而第二水泵由中转速状态转变为高转速状态，从而更快的将污水泵入MBR处理池中。该设计的好处在于提高了系统的稳定性，减少了外部冲击对系统的影响。

作为优选，所述MBR处理池的出水口接有第三水泵；该第三水泵受控于所述第三位传感器，该第三液位传感器的高中低液位信号分别对应所述第三水泵的高中低转速。

作为优选，所述前处理池和MBR处理池内设有曝气装置，该曝气装置匹配有风机，该风机受控于所述第二液位传感器和第三液位传感器的组合信号P₂₃；

所述组合信号P₂₃为(高，高)、(高，中)、(高，低)、(中，高)或(低，高)时，风机处于高转速状态；

所述组合信号P₂₃为(中，中)、(中，低)或(低，中)时，风机处于中转速状态；

所述组合信号P₂₃为(低，低)时，风机处于低转速状态。

结合上述的技术方案，节能MBR污水处理系统通过系统中的污水处理量来控制能耗。其中第一液位传感器监测调节池中污水液位，逻辑电路基于第一液位传感器和第二液位传感器的组合信号变频控制第一水泵；第二液位传感器监测前处理池中污水液位，逻辑电路基于第二液位传感器和第三液位传感器的组合信号变频控制第二水泵和风机；第三液位传感器监测MBR处理池中污水液位，逻辑电路基于第三液位传感器的信号变频控制第三水泵。

当MBR污水处理系统的工作发生环境发生变化，例如进入枯水期时，污水量减小，流入调节池的污水量变小，调节池污水因为下降，第一液位传感器的信号发生变化，组合信号P₁₂变化，逻辑电路改变输出电平改变变频器工作模式从而调整第一水泵功率；第一水泵功率减小，进入前处理池的污水量减小导致第二液位传感器的信号变化，组合信号P₂₃状态变化，逻辑电路同理调整第二水泵功率；第二水泵功率减小，进入MBR处理池的污水量减小导致第三液位传感器的信号变化，逻辑电路同理调整第三水泵功率；从而实现MBR污水处理系统整体功耗的下降。当水量变大时，MBR污水处理系统也能反向自动调整增加污水处理能力。该设计的好处在于能够根据系统内的污水量精确控制系统功耗，达到节能的目的。

作为优选，所述调节池沿污水流向分为调节区和沉淀区；所述前处理池沿污水流向分为缺氧池和好氧池；前处理池内的曝气装置位于好氧池中；所述第一水泵和第二水泵为分别置入所述沉淀区以及好氧池的潜水泵。

调节池包含调节区和沉淀区，由于污水的水质和水量具有不均匀性，调节区主要起到均化水质、调节废水水量、防负荷冲击的作用，保证进入后续处理系统的废水水质水量均匀稳定，在沉淀区污水与池内的活性污泥混合进行初步的反应和分离。第一水泵安装在沉淀区的好处在于能够给污水穿过调节池提供动力并且保证流入前处理池的污水已经经过调节池的充分处理。前处理池包括缺氧池和好氧池，在缺氧池和好氧池分别完成除磷和除氮的工序，在好氧池中污水经过充分的曝气并与活性污泥充分接触，活性污泥中的微生物转化一部分的有机物为无害的无机物。第二水泵安装在好氧池的好处在于能够给污水穿过前处理池提供动力并且保证流入MBR处理池的污水已经经过前处理池的充分处理。

作为优选，所述逻辑电路包括多组比较器，每一组比较器均具有：

与对应的液位传感器相接的输入端；

用于输入阈值的基准端；

与对应的变频器相连的输出端。

使用时，液位传感器的信号与阈值相比后，即可判断液位的高低，通过逻辑电路对组合信号的运算进而通过变频器调节风机或水泵的功率。

每一组比较器中可以有多个比较器并结合与门、或门电路，对液位进行分档判断，在有两个阈值的情况下，液位分为高、中、低三种情况。

为了实现对变频器的控制，采用逻辑电路对液位信号进行判定，逻辑电路可以通过现有的比较电路或结合逻辑判断实现，也可以采用软件编程等方式集成在芯片等类似电路元件中。

作为优选，所述逻辑电路集成至PLC控制器，所述MBR污水处理系统还设有与所述PLC控制器连接用以进行信号输入输出的触摸屏。

为实现系统的简洁，逻辑电路的功能集成到PLC控制器内，通过PLC控制器实现多个水泵和风机的控制，系统参数的设定以及基于传感器信号比较的逻辑运算。为了方便控制，PLC控制器需要监视和输入设备，触摸屏集成了输入输出的功能，能够优化系统布局。

作为优选，节能MBR污水处理系统还设有：

远程控制柜，所述PLC控制器、触摸屏以及各风机和水泵和控制开关均安装在该远程控制柜中；

动力柜，所述风机以及各水泵的变频器安装在该动力柜中；

上位机，与所述PLC控制器相连。

节能MBR污水处理系统需要根据不同工况设置，例如污水处理量大的情况下就要选用功率更大的水泵和风机，因此变频器也要根据水泵和风机的功率进行选择，为了方便节能MBR污水处理系统的制造和装配，弱电和强电分离，PLC控制器、触摸屏以及各风机和水泵和控制开关安装在远程控制柜中，变频器安装在动力柜中，上位机和远程控制柜中的PLC控制器相连。该设计的好处在于在避免了强弱电干扰的同时方便了系统的配置。在制造和生产过程中，不论适用于何种工况的节能MBR污水处理系统的远程控制柜都可以选用相同的规格，只需要调整动力柜内的变频器规格就能够实现适配，简化了制造和装配过程。

本发明具有以下优点：

(1)独立控制设计，生产参数调整精确，污水处理效果好；

(2)液位传感变频设计，减少了污水处理本身的能耗，节能环保；

(3)远程控制设计，方便集成化远程管理，工作稳定。

附图说明

图1为本实施例节能MBR污水处理系统示意图；

图2为图1中节能MBR污水处理系统的设备示意图；

图3为图1中节能MBR污水处理系统中的切换电路示意图；

图4为图1中节能MBR污水处理系统的自动控制模块示意图；

图5为图1中节能MBR污水处理系统的节能原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明具体实施方式。

如图1和图2所示，

一种节能MBR污水处理系统，包括依次连通的格栅渠1、调节池2、前处理池3、内置有膜生物反应器的MBR处理池4以及清洗药槽14，其中：

前处理池3和MBR处理池4内设有曝气装置，该曝气装置共用一个风机10；

调节池2内设有第一液位传感器11以及用于向前处理池转移污水的第一水泵5；

前处理池3内设有第二液位传感器12以及用于向MBR处理池4转移污水的第二水泵6；

MBR处理池4内设有第三液位传感器13，MBR处理池4的出水口接有第三水泵7和用于反冲清洗膜生物反应器的第四水泵8；

还设有用于接收各液位传感器信号的并与阈值相比以输出相应控制信号的逻辑电路，所述风机以及各水泵分别接有用于调节功率的变频器，各变频器接入并受控于逻辑电路。

调节池2沿污水流向分为调节区21和沉淀区22；前处理池3沿污水流向分为缺氧池31和好氧池32；前处理池3内的曝气装置位于好氧池32中，所述第一水泵5和第二水泵6为分别置入沉淀区22以及好氧池32的潜水泵。

逻辑电路集成至PLC控制器，MBR污水处理系统还设有与PLC控制器连接用以进行信号输入输出的触摸屏。

节能MBR污水处理系统还设有：

远程动力柜，PLC控制器、触摸屏以及各风机和水泵和控制开关均安装在该远程动力柜中；

动力柜，风机10以及各水泵的变频器安装在该动力柜中；

上位机，与PLC控制器相连。

逻辑电路包括多组比较器，每一组比较器对应一个液位传感器以及一个变频器。

对于调节池2、前处理池3和MBR处理池4的液位分别设计有“高”、“中”、“低”三个对应的阈值，PLC控制器会针对第一液位传感器11、第二液位传感器12、第三液位传感器13测得的“高”、“中”、“低”不同液位高度

逻辑电路的控制策略如表2所示，具体的在每个转速区间内还可以更具液位信号进行进一步的细分，设定不同的工作转速。逻辑电路还可以进一步提高控制精度，例如可以设置加减速时间和设计分段加减速停止模式，采用三级调速方案，分别为高转速、中转速和低转速。

转速控制策略的规则为：当检测到的液位误差比较大的时候，要求控制量使误差尽快减少，当检测到的液位误差相对较小的时候，要更多考虑系统的稳定性，同时尽量消除系统的误差。

同理，风机10的转速也可以根据液位的高低相应的改变。采用3级调速方案。两个液位传感器来控制风机，当好氧池32和MBR处理池4的池水液位同时为“高”时，采用高转速，风量最大；当好氧池32和MBR处理池4的池水液位同时为“中”时，采用中转速；而当好氧池32和MBR处理池4的池水液位其中一个为“高”，另一个为“中”时，风机10的转速也采用高转速。其他的依次类推。当然，也可以采用两台风机或者在风路上设有自动风阀的形式控制风量。

具体的污水处理设备包括，在调节池2中有第一水泵5和第一液位传感器11，第一液位传感器11测得的液位数据输入到PLC控制器，第一水泵5由PLC控制器由变频器控制第一水泵5的运行。在好氧池32中有第二水泵6、第二液位传感器12和第一曝气器15，第二液位传感器12测得的液位数据输入到PLC控制器，第二水泵6由PLC控制器由变频器控制第二水泵6的运行，风机10由PLC控制器由变频器控制风机10的运行，第一曝气器15的风量由风机10提供，风机10同时给第二曝气器16供气。在MBR处理池4中有，第三液位传感器13和曝气器16，第三液位传感器13测得的液位数据输入到PLC控制器。清洗药槽14用于消毒，第三水泵7进水及出水处各有一个电磁阀，是第一电磁阀17和第二电磁阀20，第三水泵7用于排放达标水，而第四水泵8用于膜清洗，在进行清洗时，由PLC控制器发送两组信号给第三电磁阀18和第四电磁阀19，将两个阀门打开，同时发送信号将第一电磁阀17和第二电磁阀20关闭，第四水泵8将水从外面水箱抽进来对膜进行清洗，清洗设定的时间结束后，再由PLC控制器发信号将第三电磁阀18和第四电磁阀19关闭，将第一电磁阀17和第二电磁阀20打开，进入正常运行状态。

本实施例中，液位传感器采用连续可测的投入式压力传感器，除了液位传感器外本系统还设计有其他多维度的传感器。传统的污水处理系统中单一的监测指标，不能满足本技术方案中污水处理系统自动控制的参数需要，因此本技术方案设计了多维度的监测指标。例如用于监测各水泵转速的光电编码器以及用于监测各个水泵流量的电磁流量计。

如图3所示，PLC控制器中还设有用于将各个水泵和风机在工频工作状态和变频工作状态之间切换的切换电路。污水处理系统的稳定性是非常重要的指标。一旦变频器出现故障或需要维护的时候，能够自动切换到工频运行，当PLC控制器检测到变频器故障信号的时候，会自动发出指令启动切换电路，使水泵或风机切换到工频下运行。反之，若故障排除，则自动切换到更为节能的变频工作模式。

当PLC控制器检测到变频器故障信号的时候，会自动发出指令断开第一开关23和第二开关24，使变频器25停止工作，延时1秒后接通第三开关26，使水泵27切换到工频下运行。反之，若要切换到变频工作模式，则先断开第三开关26，然后延时1秒后接通第一开关23和第二开关24，则水泵27恢复到变频模式。

如图4所示，系统指令由操作室中工业控制计算机(上位机)51或触摸屏54发出，触摸屏54通过通讯连接线58连接现场控制器(PLC控制器)52，操作室工业控制计算机(上位机)51通过通讯连接线57连接现场控制器(PLC控制器)52，将指令发到现场控制器(PLC控制器)52，根据指令内容启动驱动传动系统53，由传动系统53来提升或排出污水55，由液位传感器56将得到的反馈信息传递给现场控制器(PLC控制器)52，再由操作室工业控制计算机(上位机)51或触摸屏54通过自主设计的软件将数据反馈给操作人员，使其采取相应的控制策略等，在操作室工业控制计算机(上位机)51上通过自主软件以及现场总线59、以太网60还可以实现远程监控功能。

MBR污水处理系统的控制室，安装有动力柜，内部安放电气控制线路和变频器等部件，触摸屏54安装在远程控制柜上，此远程控制柜(装有触摸屏14及启停按钮)有操作按键面板和LCD显示器，通过面板按键操作，通过中文字和数字显示液位，水泵及风机运行状况等参数。

操作室内的工业控制计算机(上位机)51通过接口或无线数据模块与现场控制器(PLC控制器)52通讯；工业控制计算机(上位机)51可控制水泵及风机运行；现场控制器(PLC控制器)52能把当前的运行状态参数和液位高度等数据实时送至工业控制计算机(上位机)51，同时工业控制计算机(上位机)51也可以通过接口与远程的计算机通讯，把数据实时馈入测量计算机，以便形成指向性图、测试报告等。

使用过程如下：

首先将污水进行物理处理，经过格栅渠1将部分颗粒状的悬浮污染物过滤掉。调节池2包含调节区21和沉淀区22，由于污水的水质和水量具有不均匀性，调节区21主要起到均化水质、调节废水水量、防负荷冲击的作用，保证进入后续处理系统的废水水质水量均匀稳定，在沉淀区22污水与池内的活性污泥混合进行初步的反应和分离。前处理池3包括缺氧池31和好氧池32，在缺氧池31和好氧池32分别完成除磷和除氮的工序，在好氧池32中污水经过充分的曝气并与活性污泥充分接触，活性污泥中的微生物转化一部分的有机物为无害的无机物。MBR处理池4为浸没式MBR处理池，是将膜分离单元置于生化池内，水透过膜的推动力主要靠第三水泵产生的负压来实现，依靠曝气时空气泡的搅动在膜表面形成交错流，来实现膜表面的清洁，通过膜的高效截留作用，将悬浮物完全截留在生物反应池内，极大地提高了生化处理效率，出水水质稳定。通过MBR膜处理后的污水，再经过清洗药槽14消毒，杀灭了有害的病原微生物，使得处理后的水进一步净化。

如图5所示，节能原理说明如下：

以水泵的节流调节和变频调节来分析水泵的能耗情况，变频改造前，出口流量采用电动调节阀调节开度，使阀门对供水的阻力变大，根据水泵的特性曲线以及管道的阻力曲线，节流调节不改变水泵的特性曲线，出口调节阀开度调小，通过分析可以知道，出口阀门开度越小，出口流量就越小，当扬程一定时，管道阻力越大，而水泵的转速不变，即其输出功率和转矩基本不变，大部分功率都消耗在管道阻力上了，因此非常浪费能源。变频调速控制则是在管道阻力特性不变的情况下，通过改变水泵的工作转速，使其特性曲线变化，从而变更工作点来实现调节如图5所示。

如果把泵的速度从n1降到n2，即图5中所表示的特性曲线由n1变为n2，运行工况点将从B点移到C点，扬程从H2变化到H3。根据离心泵的特性曲线公式：

P＝ρQH/102η

式中P为水泵功率，kW；Q为流量，m3/s；H为水泵的扬程，m；ρ为输出介质单位体积重量，kg/m3；η为水泵效率，％

可求出图5中水泵运行在B点和C点的轴功率之差为：

ΔP＝ρQ₂(H₂-H₃)/102η

因此，可求出

ΔP＝ρQ2(H2－H3)/102η

也就是说，用阀门控制流量时，有ΔP的功率被损耗浪费掉了，且随着阀门不断关小，这个损耗也不断地增加。而用变频调速控制时，由于流量Q与转速n的一次方成正比；扬程H与转速n的平方成正比；轴功率P与转速n的立方成正比，即功率与转速n呈3次方的关系下降，故降低泵的转速时其节能效果是非常显著的。表1为理想情况下各个量之间的关系。

表1理想情况下各个量之间的关系

流量(％)	转速(％)	扬程(％)	功率(％)
				100	100	100	100
90	90	81	72.9
				80	80	64	51.2
70	70	49	34.3
				60	60	36	21.6
50	50	25	12.5
				40	40	16	6.4

由表1可知，当流量下降时，调节转速可以节约大量能源，变频调速不是用关小阀门的方法，而是把电机转速降下来，那么在相同流量的情况下，原来消耗在阀门上的能量就可以完全节省。因此，图5中用B点的轴功率减去C点的轴功率，就是变频调速所获得的节能量。例如：当流量需求减少到70％时，通过变频调速，理论上仅需要额定功率34.3％。可节约近2/3(65.7％)的能源消耗。

表2控制策略表

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种节能MBR污水处理系统，包括依次连通的调节池、前处理池以及内置有膜生物反应器的MBR处理池，其特征在于，所述调节池内设有第一液位传感器以及用于向所述前处理池转移污水的第一水泵，所述前处理池内设有第二液位传感器，所述第一传感器和第二液位传感器的信号均分为高中低三挡，该第一水泵受控于所述第一液位传感器和第二液位传感器的组合信号，该组合信号表示如下

P₁₂(A，B)

其中P₁₂表示第一液位传感器和第二液位传感器的组合信号，A表示第一液位传感器信号，B表示第二液位传感器信号；

所述组合信号P₁₂为(高，高)或(高，中)或(高，低)时，第一水泵处于高转速状态；

所述组合信号P₁₂为(中，高)或(中，中)时，第一水泵处于中转速状态；

所述组合信号P₁₂为(中，低)或(低，高)或(低，中)时，第一水泵处于低转速状态；

所述组合信号P₁₂为(低，低)时，第一水泵处于软停止状态。

2.如权利要求1所述的节能MBR污水处理系统，其特征在于，所述前处理池内还设有用于向所述MBR处理池转移污水的第二水泵，所述MBR处理池内设有第三液位传感器，该第二水泵受控于所述第二液位传感器和第三液位传感器的组合信号，该组合信号表示如下

P₂₃(B，C)

其中P₂₃表示第二液位传感器和第三位传感器的组合信号，B表示第二液位传感器信号，C表示第三液位传感器信号；

所述组合信号P₂₃为(高，高)或(高，中)或(高，低)时，第二水泵处于高转速状态；

所述组合信号P₂₃为(中，高)或(中，中)时，第二水泵处于中转速状态；

所述组合信号P₂₃为(中，低)或(低，高)或(低，中)时，第二水泵处于低转速状态；

所述组合信号P₂₃为(低，低)时，第二水泵处于软停止状态。

3.如权利要求2所述的节能MBR污水处理系统，其特征在于，所述MBR处理池的出水口接有第三水泵；该第三水泵受控于所述第三位传感器，该第三液位传感器的高中低液位信号分别对应所述第三水泵的高中低转速。

4.如权利要求3所述的节能MBR污水处理系统，其特征在于，所述前处理池和MBR处理池内设有曝气装置，该曝气装置匹配有风机，该风机受控于所述第二液位传感器和第三液位传感器的组合信号P₂₃；

所述组合信号P₂₃为(高，高)、(高，中)、(高，低)、(中，高)或(低，高)时，风机处于高转速状态；

所述组合信号P₂₃为(中，中)、(中，低)或(低，中)时，风机处于中转速状态；

所述组合信号P₂₃为(低，低)时，风机处于低转速状态。

5.如权利要求4所述的节能MBR污水处理系统，其特征在于，还设有用于接收各液位传感器信号的并与阈值相比以输出高中低信号并整合成相应组合信号的逻辑电路，所述风机以及各水泵分别接有用于调节功率的变频器，各变频器接入并受控于所述逻辑电路。

6.如权利要求5所述的节能MBR污水处理系统，其特征在于，所述逻辑电路包括多组比较器，每一组比较器均具有：

与对应的液位传感器相接的输入端；

用于输入阈值的基准端；

与对应的变频器相连的输出端。

7.如权利要求6所述的节能MBR污水处理系统，其特征在于，所述基准端为两个，分别对应高低两个阈值。

8.如权利要求7所述的节能MBR污水处理系统，其特征在于，所述逻辑电路集成至PLC控制器,所述MBR污水处理系统还设有与所述PLC控制器连接用以进行信号输入输出的触摸屏。

9.如权利要求8所述的节能MBR污水处理系统，其特征在于，还设有：

远程控制柜，所述PLC控制器、触摸屏以及各风机和水泵和控制开关均安装在该远程控制柜中；

动力柜，所述风机以及各水泵的变频器安装在该动力柜中；

上位机，与所述PLC控制器相连。

10.如权利要求9所述的节能MBR污水处理系统，其特征在于，所述调节池沿污水流向分为调节区和沉淀区；所述前处理池沿污水流向分为缺氧池和好氧池；前处理池内的曝气装置位于好氧池中；所述第一水泵和第二水泵为分别置入所述沉淀区以及好氧池的潜水泵。