CN106020259A - 用于水环境治理的溶氧智能调控装置及其方法 - Google Patents
用于水环境治理的溶氧智能调控装置及其方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及水环境治理技术领域，具体涉及一种用于水环境治理的溶氧智能调控装置及其方法。所述溶氧智能调控装置包括DO检测探头、数据采集模块、参数编辑模块、数据处理模块、显示模块、数据存储模块、控制调节模块、设备控制模块、阀门控制模块、电磁阀门以及曝气设备。本发明能够实现水体溶氧量的自主智能控制和调节，使溶氧量始终控制在好氧细菌生理活性和代谢最为旺盛的溶氧范围内，利于降低设施运行能耗，提高设施运行效率。
Description
技术领域
本发明涉及水环境治理技术领域，具体涉及一种用于水环境治理的溶氧智能调控装置及其溶氧智能调控方法。
背景技术
现如今的农村水环境治理中，水环境治理设施的进水水质以及水量会有很大波动，如果来水直接进入水环境治理设施，会导致水环境治理工艺的各个处理模块达不到对污染物的处理效果。在水环境治理设施的好氧室中会因来水量的变化造成好氧室中水体溶氧含量的变化，溶氧量的变化可导致如下两种情况的发生：
(1)来水量过大导致好氧室中水体溶氧量过低，会抑制好氧室中好氧细菌的生理活性和代谢生长，从而导致好氧室中好氧细菌活性及数量不足，污染物处理不完全，进而导致污染物排放不达标，出水发黑或发臭。
(2)来水量过小导致好氧室中溶氧量过高，则会提高好氧室中好氧细菌的生理活性，加速代谢生长，导致好氧细菌新陈代谢过快，导致沉淀池排泥量增加。另外由于来水量较少，好氧细菌缺少充足的必要的营养来源，导致好氧细菌在快速增殖到一定数量后好氧菌数量会极速减少，导致设施处理能力下降。
现有技术中，好氧室中溶氧量的提高通常依靠曝气设备向好氧室水体中充气来实现，曝气量的多少通过曝气时间来实现。现实中曝气设备的控制大多采用时控开关进行控制，通过定时曝气来控制好氧室溶氧量。有的地方直接采用曝气设备常开，一直曝气。以上所述两种方法存在如下不足：
(1)好氧室溶氧量不能有效控制在一个稳定范围内，溶氧量不是过高就是过低，很难维持好氧菌的最佳溶氧量。
(2)时间控制不能实现对溶氧量的精确调控，开启时长需要根据经验和来水量不断地进行人为调节。
(3)持续曝气会造成能耗浪费，也有可能会造成溶氧量过高，好氧细菌活性降低，水处理能力下降。
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种用于水环境治理的溶氧智能调控装置，其能够实现溶氧量的自主智能控制和调节，使溶氧量始终控制在好氧细菌生理活性和代谢最为旺盛的溶氧范围内，利于降低设施运行能耗，提高设施运行效率。
为实现上述技术目的，本发明采用以下的技术方案：
用于水环境治理的溶氧智能调控装置，包括：
DO检测探头，设置于水环境治理设施的好氧室内并获取好氧室内水体的溶氧模拟电压参数；
数据采集模块，用于对溶氧模拟电压参数进行A/D转换，并过滤掉干扰信号；
参数编辑模块，用于系统调试及相关参数(包括溶氧标准值、溶氧下限值、数据采集循环周期)的设定，亦可对设备进行手动测试及控制；
数据处理模块，负责将溶氧电压信号转换为可读的溶氧值，并将其显示在显示模块，并对溶氧监测值与存储的溶氧标准值、溶氧下限值进行对比以获取对应的设备调控逻辑，并传递给控制调节模块进行设备控制调节；
显示模块，显示实时的溶氧监测值及各设备运行状态和电磁阀门开启度；
数据存储模块，存储设备控制参数及控制模型，供数据处理模块调取；
控制调节模块，根据数据处理模块的处理结果生成可执行的设备控制逻辑和阀门控制逻辑，并分别传递给设备控制模块和阀门控制模块执行；
设备控制模块，根据控制逻辑参数控制各曝气设备的开启和关闭；
阀门控制模块，根据控制逻辑参数控制电磁阀门开启度；
电磁阀门，控制曝气设备向好氧室内水体打入空气的速度和打入量；
曝气设备，将空气打入到好氧室的水体中，提高水体溶氧量。
本发明还提供了采用以上所述溶氧智能调控装置的溶氧智能调控方法，通过设置在水处理设施的好氧室的溶氧电极获取好氧室中水体的实时溶氧数据，并将溶氧监测值传递给数据处理模块，数据处理模块从数据存储模块读取预置的溶氧标准值及溶氧下限值并分别与溶氧监测值进行对比：若溶氧监测值不小于溶氧标准值，则直接转入下一次循环周期进行数据采集；若溶氧监测值大于溶氧下限值且小于溶氧标准值，则开启微调模式；若溶氧监测值小于溶氧下限值，则开启粗调模式；具体主要包括如下步骤：
Step1、采集水环境治理设施的好氧室内水体中的溶氧监测值；
Step2、将溶氧监测值与溶氧标准值进行对比，若溶氧监测值大于溶氧标准值，则转到下一循环周期的Step1，反之，则进入Step3；
Step3、将溶氧监测值与溶氧下限值进行对比，若溶氧监测值大于溶氧下限值，则转入Step4.1，反之，则转入Step4.2；
Step4.1、开启微调模式，根据数据处理结果开启部分曝气设备及电磁阀门进行供氧；
Step4.2、开启粗调模式，同时开启所有曝气设备和电磁阀门进行供氧；
Step5、曝气设备及电磁阀门相应开启后，转入下一循环周期的Step1。
其中，溶氧下限值由曝气设备的额定曝气量、数据采集循环周期以及好氧室内水体容积共同决定，计算公式为：
溶氧下限值＝溶氧标准值-(额定曝气量*数据采集循环周期)/好氧室内水体容积；
溶氧下限值、溶氧标准值的单位为mg/L；
额定曝气量的单位为mg/分；
数据采集循环周期的单位为分；
好氧室内水体容积的单位为L。
微调模式为：开启部分曝气设备，并通过控制电磁阀门的开启度来实现对好氧室内水体溶氧量的缓慢提高，开启曝气设备的数量及电磁阀门的开启度由数据处理模块计算得出。
粗调模式为：同时开启所有曝气设备和电磁阀门，且所有电磁阀门开启到最大，即以最大曝气量、最快速度来提高好氧室内水体溶氧量。
与现有技术相比，本发明具有至少以下有益效果：
(1)能够现好氧室内水体溶氧量的自主智能控制和调节，减少了人为干扰，实现了设施的自主智能运行。
(2)能够实现对水处理设施的好氧室内水体溶氧量的精确控制，使溶氧量始终控制在好氧细菌生理活性和代谢最为旺盛的溶氧范围内，提高水处理效率和效果。
(3)曝气设备根据需求开启，利于降低设施运行能耗，利于提高设施运行效率。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1是本发明实施例中溶氧智能调控装置的工作原理图；
图2是本发明实施例中溶氧智能调控方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。
如图1所示，用于水环境治理的溶氧智能调控装置，包括：
DO检测探头，设置于水环境治理设施的好氧室内并获取好氧室内水体的溶氧模拟电压参数；
数据采集模块，用于对溶氧模拟电压参数进行A/D转换，并过滤掉干扰信号；
参数编辑模块，用于系统调试及相关参数(包括溶氧标准值、溶氧下限值、数据采集循环周期)的设定，亦可对设备进行手动测试及控制；
数据处理模块，负责将溶氧电压信号转换为可读的溶氧值，并将其显示在显示模块，并对溶氧监测值与存储的溶氧标准值、溶氧下限值进行对比以获取对应的设备调控逻辑，并传递给控制调节模块进行设备控制调节；
显示模块，显示实时的溶氧监测值及各设备运行状态和电磁阀门开启度；
数据存储模块，存储设备控制参数及控制模型，供数据处理模块调取；
控制调节模块，根据数据处理模块的处理结果生成可执行的设备控制逻辑和阀门控制逻辑，并分别传递给设备控制模块和阀门控制模块执行；
设备控制模块，根据控制逻辑参数控制各曝气设备的开启和关闭；
阀门控制模块，根据控制逻辑参数控制电磁阀门开启度；
电磁阀门，控制曝气设备向好氧室内水体打入空气的速度和打入量；
曝气设备，将空气打入到好氧室的水体中，提高水体溶氧量。
本实施例中的上述功能模块或设备均可以采用现有技术中相应模块或设备实现，在此不再进行详述。
参考图2，溶氧智能调控方法，具体步骤如下：
Step1、采集水环境治理设施的好氧室内水体中的溶氧监测值；
Step2、将溶氧监测值与溶氧标准值进行对比，若溶氧监测值大于溶氧标准值，则转到下一循环周期的Step1，反之，则进入Step3；
Step3、将溶氧监测值与溶氧下限值进行对比，若溶氧监测值大于溶氧下限值，则转入Step4.1，反之则转入Step4.2；
Step4.1、开启微调模式，根据数据处理结果开启部分曝气设备及电磁阀门进行供氧；
Step4.2、开启粗调模式，同时开启所有曝气设备和电磁阀门进行供氧；
Step5、曝气设备及电磁阀门相应开启后，转入下一循环周期的Step1。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
Claims (5)
1.用于水环境治理的溶氧智能调控装置，其特征在于，包括：
DO检测探头，设置于水环境治理设施的好氧室内并获取好氧室内水体的溶氧模拟电压参数；
数据采集模块，用于对溶氧模拟电压参数进行A/D转换，并过滤掉干扰信号；
参数编辑模块，用于系统调试及相关参数的设定，并对设备进行手动测试及控制；
数据处理模块，负责将溶氧电压信号转换为可读的溶氧值，并将其显示在显示模块，并对溶氧监测值与存储的溶氧标准值、溶氧下限值进行对比以获取对应的设备调控逻辑，并传递给控制调节模块进行设备控制调节；
显示模块，显示实时的溶氧监测值及各设备运行状态和电磁阀门开启度；
数据存储模块，存储设备控制参数及控制模型，供数据处理模块调取；
控制调节模块，根据数据处理模块的处理结果生成可执行的设备控制逻辑和阀门控制逻辑，并分别传递给设备控制模块和阀门控制模块执行；
设备控制模块，根据控制逻辑参数控制各曝气设备的开启和关闭；
阀门控制模块，根据控制逻辑参数控制电磁阀门开启度；
电磁阀门，控制曝气设备向好氧室内水体打入空气的速度和打入量；
曝气设备，将空气打入到好氧室的水体中，提高水体溶氧量。
2.采用如权利要求1所述装置的溶氧智能调控方法，其特征在于，主要包括如下步骤：
Step1、采集水环境治理设施的好氧室内水体中的溶氧监测值；
Step2、将溶氧监测值与溶氧标准值进行对比，若溶氧监测值大于溶氧标准值，则转到下一循环周期的Step1，反之，则进入Step3；
Step3、将溶氧监测值与溶氧下限值进行对比，若溶氧监测值大于溶氧下限值，则转入Step4.1，反之，则转入Step4.2；
Step4.1、开启微调模式，根据数据处理结果开启部分曝气设备及电磁阀门进行供氧；
Step4.2、开启粗调模式，同时开启所有曝气设备和电磁阀门进行供氧；
Step5、曝气设备及电磁阀门相应开启后，转入下一循环周期的Step1。
3.如权利要求2所述的溶氧智能调控方法，其特征在于：溶氧下限值由曝气设备的额定曝气量、数据采集循环周期以及好氧室内水体容积共同决定，计算公式为：
溶氧下限值＝溶氧标准值-(额定曝气量*数据采集循环周期)/好氧室内水体容积。
4.如权利要求2所述的溶氧智能调控方法，其特征在于，Step4.1中微调模式为：开启部分曝气设备，并通过控制电磁阀门的开启度来实现对好氧室内水体溶氧量的缓慢提高，开启曝气设备的数量及电磁阀门的开启度由数据处理模块计算得出。
5.如权利要求2所述的溶氧智能调控方法，其特征在于，Step4.2中粗调模式为：同时开启所有曝气设备和电磁阀门，且所有电磁阀门开启到最大。
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