CN107406286A - 用于控制处理装置方法、用于处理设备的处理装置以及处理设备 - Google Patents

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Abstract

根据第一方面，本发明涉及一种用于控制在处理设备(1)中的处理装置(3)的方法，该处理设备(1)包括：盆(2)，该盆容纳包含固体物质的液体，在所述盆(2)中的工作条件是缺氧和/或厌氧；以及所述处理装置(3)，该处理装置包括位于所述盆(2)中的至少一个混合机(4)以及与所述混合机(4)操作连接的变速驱动器(5)。变速驱动器(5)可选地在正常工作模式和减速工作模式中操作混合机(4)，在该正常工作模式中，混合机(4)的工作速度至少是悬浮速度和处理速度的最高值，在该减速工作模式中，混合机(4)的工作速度低于所述悬浮速度。根据第二方面，本发明还分别涉及处理装置和处理设备。

Description

用于控制处理装置方法、用于处理设备的处理装置以及处理 设备
技术领域
本发明通常涉及用于控制处理包含固体物质的液体的方法和系统的领域。本发明特别涉及用于控制和执行废水处理的方法和系统的领域。
本发明主要涉及一种用于控制处理设备中的处理装置的方法。处理设备适用于处理包含固体物质的液体，例如废水，并包括：盆，该盆容纳包含固体物质的所述液体，在所述盆中的工作条件为缺氧和/或厌氧；以及所述处理装置，该处理装置又包括：至少一个混合机，该混合机位于所述盆中，且该混合机有取决于处理设备的预定悬浮速度，该预定悬浮速度用于使得固体物质保持悬浮在液体中；以及变速驱动器，该变速驱动器与所述混合机操作连接。
本发明还涉及这种处理装置以及包括这种处理装置的处理设备。
背景技术
用于控制包含固体物质的液体处理的方法和系统为本领域已知。
通常，对于给定的处理设备/盆，峰值处理负载(即峰值液压负载和废物负载)将决定混合机的尺寸，该混合机在工作过程中以全工作速度来驱动，即与输电线直接连接。因此，当构造/设计处理设备时，部件例如混合机的尺寸设置成用于预计将来10或15年的峰值处理负载。因此，在缺氧和/或厌氧条件下这样设计处理设备和控制处理设备中的混合机的方法将消耗不合理的大量能量。
具有缺氧和/或厌氧条件的盆例如可以是在缺氧和/或厌氧处理步骤中的序批式反应器(SBR)，或者是在设计成用于不同处理步骤的一排盆中的、设计成用于缺氧和/或厌氧处理步骤的单独盆。
具有装备了同步电机的混合机的一些已知系统还包括变速驱动器，以便能够通过将速度从零升高到全工作速度而起动混合机，这是因为同步电机由于它的设计而不能在全工作速度下直接起动。然后，工作速度保持在全工作速度。
在美国专利8323498中介绍了在控制包含固体物质的液体处理的领域的发展，该美国专利8323498公开了一种根据至少一个动态测量参数来自动控制处理过程(即通气和混合装置)的系统。根据US 8323498，系统确定处理过程是有氧还是缺氧。当处理过程确定为缺氧时，通气器关闭，并在实时处理负载所需的工作速度下驱动混合机。因此，文献US8323498完全基于这样的思想，混合机必须在整个缺氧处理步骤中一直为有效，即保持在一个相同的工作模式中，以便进行有利的处理。混合机在缺氧处理步骤中一直在取决于该处理负载的工作速度下来驱动，该工作速度也称为处理速度，直到处理过程再次变为有氧。因此，US8323498的处理速度是取决于流入处理负载的处理速度，特别是取决于在流入废水中的废物负载/浓度，而不是取决于使用时间的操作，以便减小磨损和节约能量。在整个缺氧处理步骤中，混合机的处理速度绝不能低于保持固体物质悬浮所需的速度。
文件US2010/243558和US2014/138308涉及与上述US8323498不同的可选(不可组合)处理原则。并不是在整个缺氧处理步骤中使得混合机有效(如US83234989规定)，文件US2010/243558和US2014/138308公开了可选处理原理，该可选处理原理分别在缺氧/厌氧处理步骤中使用混合机在有效和无效工作模式之间的间歇操作，以便节省能量。
发明目的
本发明的目的是消除用于控制包含固体物质的液体处理的已知方法和系统的前述缺点和缺陷，并提供一种用于控制这种处理的改进方法和系统。本发明的主要目的是提供一种用于控制处理设备中的处理装置的改进方法以及一种处理装置，最初所述类型的该处理设备和处理装置在缺氧和/或厌氧处理步骤中消耗较少的能量来混合/处理液体，而不会损害处理结果。
本发明的另一个目的是提供一种处理装置，该处理装置相对于已知的处理装置具有更长产品寿命(相对于处理液体的体积)。
发明内容
根据本发明，至少主要目的通过具有在独立权利要求中确定的特征的、最初限定的方法和处理装置来实现。本发明的优选实施例在从属权利要求中进一步确定。
根据本发明的第一方面，提供了一种最初限定类型的、用于控制处理设备中的处理装置的方法，该方法的特征在于变速驱动器可选地在以下模式中操作混合机：
-正常工作模式，其中，混合机的工作速度至少为所述悬浮速度和取决于盆通过速率的处理速度的最高值，所述盆通过速率相继确定，以及
-减速工作模式，其中，混合机的工作速度低于所述悬浮速度。
根据本发明的第二方面，提供了一种处理装置以及包括这种处理装置的处理设备，该处理装置和处理设备布置成分别可选地在正常工作模式和减速工作模式中操作。
因此，本发明基于发明人的观点，即“盆内容物惯性”要求固体物质在混合机关闭后的一些时间中保持悬浮在液体中，且积聚的固体在混合机重新起动时很容易和立即重新悬浮。因此，本发明基于这样的结论，以便在需要混合的处理步骤中在正常工作模式中以尽可能低的速度来驱动混合机，并不时进入减速工作模式，在该减速工作模式中，混合机的工作速度减小，从而节省了由混合机消耗的能量，而不会损害处理结果。本发明还基于发明人的见解，即处理速度不能只取决于流入废物负载。
在本发明的优选实施例中，在减速工作模式中混合机的工作速度低于10Hz，根据更优选的实施例，混合机的工作速度等于零。
根据优选实施例，混合机每次运转在正常工作模式中操作至少5分钟，且优选是，混合机每次运转在减速工作模式中操作至少5分钟。因此，在缺氧和/或厌氧处理步骤中，由混合机消耗的能量节省了大约一半。
通过其它从属权利要求以及下面对优选实施例的详细说明，将清楚本发明的其它优点和特征。
附图说明
通过下面结合附图对优选实施例的详细说明，显然将更完全地理解本发明的上述和其它特征和优点，附图中：
图1是包括混合机和没有通气器的盆的示意侧剖图；以及
图2是包括混合机和通气器的序批式反应器(SBR)盆的示意侧剖图。
具体实施方式
下面将结合图1和2介绍本发明，该图1和图2只示意公开了处理设备(总体表示为1)的示例，该处理设备适用于处理包含固体物质的液体。根据本申请，包含固体物质的液体通常由废水、污水等构成。
处理设备1包括：盆2，该盆2布置成容纳由包含固体物质的液体构成的盆内容物；以及处理装置，该处理装置总体表示为3。应当知道，处理装置3能够单独出售，并安装在预先建立的消费者拥有的盆中，或与盆一起作为处理设备而出售给消费者。因此，提供优化的本发明处理装置3(该处理装置3将安装在预先建立的盆中，并将根据本发明来控制)的人/公司提供了处理设备1的真正本质和基本部件。因此，这种处理装置优化成用于给定的盆和给定组的处理参数，因此，这样的处理装置是适应性的解决方案，它并不是现成的解决方案。
所述处理装置3包括至少一个混合机4(也称为流动产生机器)和变速驱动器5(也称为变频驱动器)。该至少一个混合机4布置成位于所述盆2中，且变速驱动器5与混合机4操作连接。变速驱动器5可以布置在盆2的外部与控制单元6连接(如附图中所示)、浸没在盆2中、或内置在混合机4中。所述控制单元6还可以包括操作者界面，例如屏幕和键盘。
盆2包括用于要处理液体的至少一个进口7以及用于处理后液体的出口8，该处理后液体不含固体物质。
在图1中，处理设备1的盆2是在一排盆中的单独盆(未完全示出)，各盆布置成用于在液体/废水处理中的特殊处理步骤。在图2中，处理设备1的盆2是序批式反应器SBR，其中，处理液体的不同处理步骤在一个相同的盆2中一个接一个地进行。重要的是，在所述盆2中的工作条件应当为缺氧和/或厌氧，即没有、基本没有或很少的空气/氧添加至在盆2中，以便在实现所述方法的过程中保持零或接近零水平的溶解氧浓度。
在根据图1的实施例中，通常分别有通过所述进口7的连续盆输入以及通过所述出口8的连续盆输出。因此，较大的盆输入需要增加盆通过速率。在根据图2的实施例中，能够有通过所述进口7的分批盆输入或连续盆输入，同时盆输出是通过所述出口8分批输送。在根据图2的实施例中，出口8是将降低至液体中的所谓倾析器。
盆输入至少由盆流入来构成，即液体从在处理设备1内的前面/上游处理盆或从外部/上游泵站等流入该盆2中。因此，在盆流入物中的液体包括大量的固体物质、有机物质、营养物等。所述盆输入也可以由再循环流构成，再循环流即从盆2的下游再循环的液体。根据一个实施例，盆流入物通过子进口(表示为7a)而进入盆2，再循环流通过另一子进口(表示为7b)而进入盆2。再循环流可以小于、等于或大于盆流入物。应当知道，盆流入物和再循环流能够预混合，并在公共进口7进入盆2，如图1中所示，或者如图2中所示分别进入盆2。
根据公开的实施例，盆2还包括污泥出口9，将用于除去沉积的固体物质。
在操作过程中，处理设备/盆受到处理负载。处理负载由液压负载和废物负载构成，其中液压负载由盆输入构成，废物负载由盆输入中的固体物质、有机物质、营养物等的集聚物构成。处理负载通常根据在一天(24小时)中缓慢变化的已知/可预测图形来波动。通常，处理负载在早晨有一个峰值，下午/傍晚有一个峰值。
混合机4布置成通过可变速度驱动器5而在可变工作速度下驱动，即混合机4布置成向液体提供可变水平的推力，主要是为了满足变化的处理负载。因此，混合机4的工作速度在大致的轮廓内，该轮廓取决于在变化的处理条件过程中提供液体/固体物质的充分混合，其中，盆输入的尺寸和混合机4的工作速度具有直接相关性，当盆输入较低或为零时，固体物质仍然应保持悬浮。
基本思想是在尽可能低的工作速度下驱动混合机4，而不会对处理结果产生不利影响。来自混合机4的推力水平和混合机4的工作速度相互关联，这里应当视为等同的表示。
给出用于不同处理负载情况和不同预定处理标准所需的推力水平，并可用于特殊的处理设备/盆，因此，对于不同处理负载情况和不同预先确定处理标准的各个组合，预先确定混合机4的工作速度。
混合机4的工作速度分成处理速度和悬浮速度。处理速度取决于盆通过速率，悬浮速度取决于处理设备，处理速度可以相对于悬浮速度提高，或者悬浮速度可以相对于处理速度提高。
悬浮速度是混合机4在固体物质保持悬浮在液体中时的最小工作速度，即在该工作速度下满足所谓的悬浮标准。悬浮速度取决于盆2的形状、尺寸和总体结构。因此，悬浮速度为给定，并可用于各处理设备/盆。表达方式“给定和可用”意味着工艺工程师在已知处理设备/盆的设计/配置时将很容易确定悬浮速度，例如通过已知的计算机程序。因此，混合机4具有取决于处理设备的预定悬浮速度。
处理速度是混合机4在达到寻求处理结果的工作速度，处理速度至少取决于盆通过速率。盆通过速率至少包括/基于盆输入、盆输入和盆内容物的充分混合以及盆输出。
根据优选实施例，盆通过速率与盆输入的尺寸(盆的流入量加再循环流量)和盆输入与盆输出之间的关系直接成比例，盆输入与盆输出之间的关系也直接影响混合要求。所述盆通过速率相继地确定，优选连续确定。盆输入优选地在盆2的上游测量，较大的盆输入需要增加盆通过速率，因此液体必须更快速地处理，处理速度提高，以便提高混合水平。处理速度的大小也设置成通过提供混合而避免所谓的“旁路通过”，以便使得盆内容物与盆流入物和再循环流均匀化。“旁路通过”是直接通过流，其从进口至出口延伸最短/最快的通路，而并不与盆内容物混合，因此，保留时间需要足够长，以便使得液体的处理能够达到在处理工艺设计中所需和所规定的程度。盆输出优选在盆2下游进行测量。盆输入等于流入速率，盆输出等于流出速率。
例如，较低的液压负载(盆输入)需要能够使用较低的处理速度，以便通过混合来提供均匀化和防止“旁路”。较低的废物负载(固体物质、有机物质、营养物等的集聚物)需要较低强度的处理，即在细菌和固体物质之间的混合/接触较少，且混合要求较低。
混合机4的工作速度/推力优选是通过由变速驱动器5来改变混合机4的频率而进行实时控制，因此改变混合机4的工作速度/推力。
根据本发明，混合机4通过变速驱动器5而可选地分别在正常工作模式和减速工作模式中操作。
在正常工作模式中，混合机4的工作速度至少为悬浮速度和处理速度的最高值，而在减速工作模式中，混合机4的工作速度低于所述悬浮速度。即使在减速工作模式中当混合机4的工作速度低于悬浮速度时，盆内容物的惯性也使得固体物质在混合机4关闭后的一段时间内悬浮在液体中，且当混合机在随后的正常工作模式中重新起动时，将沉积/积聚在盆2底部的固体物质很容易重新悬浮。因此，为了混合盆内容物而由混合机4消耗的能量减少，而不会损害处理结果。在正常工作模式中的工作速度进行连续控制，以便匹配变化的处理条件。
根据优选实施例，在减速工作模式中，混合机4的工作速度低于10Hz，最优选是，在减速工作模式中，混合机4的工作速度等于零。应当指出，在减速工作模式中，混合机4的工作速度可以在各周期中不同，和/或可以在一个相同周期中变化，和/或可以在各周期中相同，或者它们的组合。在减速工作模式中，混合机4的工作速度可以取决于在前述正常工作模式中混合机的工作速度，即，在正常工作模式中的高工作速度可能导致在随后的减速工作模式中的高工作速度，在正常工作模式中的低工作速度可能导致在随后的减速工作模式中的低工作速度。
根据优选实施例，混合机4在正常工作模式中每次运转至少工作5分钟，优选是至少10分钟，优选是取决于当前的处理条件。此外，优选是，混合机4在减速工作模式中每次运转至少工作5分钟，优选是至少10分钟，最优选至少15分钟，优选是取决于当前的处理条件。应当指出，当前的减速工作模式可以由于快速变化的处理条件而人工和/或自动地提前终止。应当指出，默认计划能够由操作人员或专家来确定用于特殊处理设备/盆，如果处理条件/处理负载偏离正常分布超过24小时，能够脱离该默认计划。在具有较小处理负载的夜晚和其它时间段中，各减速工作模式能够优选是超过30分钟，各正常工作模式能够优选是小于10分钟。
处理装置3可以包括至少两个混合机4。在一个实施例中，该至少两个混合机相互独立地操作，即，它们用于例如盆2的不同区域。在另一实施例中，该至少两个混合机交替地工作。
本发明的可行变化
本发明并不仅仅局限于上面所述和附图中所示的实施例，该实施例主要有说明和示例的目的。本专利申请将覆盖本文所述的优选实施例的所有调整和变化形式，因此本发明由附加权利要求的措辞来确定，且设备可以在附加权利要求的范围内以所有方式来变化。
应当指出，术语混合机的工作速度用作与工作频率直接等效，混合机的工作速度值以赫兹为单位。
还应当指出，关于/涉及的术语例如上面、下面、上部、下部等的全部信息应当解释/阅读为使得设备根据附图定向，且附图定向成使得能够正确地阅读参考。因此，这些术语只表示在所示实施例中的相互关系，当本发明的设备设置有另外的结构/设计时，该关系可以变化。
还应当指出，尽管没有明确说明来自特殊实施例的特征可以与来自另一实施例的特征组合，但是当该组合可行时应当认为该组合是显而易见的。

Claims (11)

1.一种用于控制处理设备(1)中的处理装置(3)的方法，所述处理设备布置成处理包含固体物质的液体，例如废水，所述处理设备(1)包括：
-盆(2)，所述盆容纳包含固体物质的液体，在所述盆(2)中的工作条件是缺氧和/或厌氧；以及
-所述处理装置(3)，所述处理装置包括：
-至少一个混合机(4)，所述混合机位于所述盆(2)中，所述混合机(4)具有取决于处理设备的预定悬浮速度，所述预定悬浮速度用于使得固体物质保持悬浮在液体中；以及
-变速驱动器(5)，所述变速驱动器与所述混合机(4)操作连接；
所述方法的特征在于，通过变速驱动器(5)可选地在以下模式中操作混合机(4)：
-正常工作模式，在所述正常工作模式中，混合机(4)的工作速度至少是所述悬浮速度和取决于盆通过速率的处理速度中的最高值，所述盆通过速率被相继地确定；以及
-减速工作模式，在所述减速工作模式中，混合机(4)的工作速度低于所述悬浮速度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：盆通过速率被连续地确定。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中：混合机(4)在减速工作模式中的工作速度低于10Hz，优选是等于零。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中：混合机(4)的处理速度与盆输入成比例。
5.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中：混合机(4)在正常工作模式中每次运转至少工作5分钟，优选是至少10分钟。
6.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中：混合机(4)在减速工作模式中每次运转至少工作5分钟，优选是至少10分钟。
7.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中：处理装置包括至少两个彼此相互独立操作的混合机(4)。
8.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中：盆(2)包括用于液体的至少一个进口(7)和至少一个出口(8)。
9.根据权利要求8所述的方法，其中：通过所述至少一个进口(7)的盆输入和通过所述至少一个出口(8)的盆输出为连续的。
10.一种用于处理设备的处理装置，所述处理设备用于处理包含固体物质的液体，例如废水，所述处理装置(3)包括：
-至少一个混合机(4)，所述混合机将布置在容纳要处理的液体的盆(2)中，所述混合机(4)布置成以取决于处理设备的预定悬浮速度来驱动，所述预定悬浮速度用于使得固体物质保持悬浮在所述液体中；以及
-变速驱动器(5)，所述变速驱动器与所述混合机(4)操作连接；
处理装置的特征在于，变速驱动器(5)布置成可选地在以下模式中操作混合机(4)：
-正常工作模式，在所述正常工作模式中，混合机(4)的工作速度至少是所述悬浮速度和取决于盆通过速率的处理速度中的最高值；以及
-减速工作模式，在所述减速工作模式中，混合机(4)的工作速度低于所述悬浮速度；
处理装置(3)包括用于相继地确定所述盆通过速率的装置。
11.一种用于处理包含固体物质的液体例如废水的处理设备，所述处理设备(1)包括：
-盆(2)，所述盆布置成容纳包含固体物质的液体，在所述盆(2)中的工作条件是缺氧和/或厌氧；以及
-处理装置(3)，所述处理装置包括：
-至少一个混合机(4)，所述混合机位于所述盆(2)中，所述混合机(4)布置成在取决于处理设备的预定悬浮速度下被驱动，所述预定悬浮速度用于使得固体物质保持悬浮在液体中；以及
-变速驱动器(5)，所述变速驱动器与所述混合机(4)操作连接；
所述处理设备的特征在于，变速驱动器(5)布置成可选地在以下模式中操作混合机(4)：
-正常工作模式，在所述正常工作模式中，混合机(4)的工作速度至少是所述悬浮速度和取决于盆通过速率的处理速度中的最高值；以及
-减速工作模式，在所述减速工作模式中，混合机(4)的工作速度低于所述悬浮速度；
处理装置(3)包括用于相继地确定所述盆通过速率的装置。
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