CN115536141A - 一种精准高效节能减排曝气器及控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种精准高效节能减排曝气器及控制系统，涉及曝气器技术领域。该精准高效节能减排曝气器，包括生物池，所述生物池分为若干廊道，所述生物池的各个廊道内均铺设有支曝气管，所述支曝气管位于生物池底部位置处均安装有若干微孔曝气器，所述支曝气管的管体中部均安装有支管热式气体流量计，所述支曝气管的管体位于支管热式气体流量计的上方均设置有空气调节阀，所述支曝气管的接头处通过三通与总曝气管相连。通过采用气体流量作为控制信号，溶解氧信号作为辅助控制信号，根据污水厂实际进水负荷的变化及各控制单元溶解氧运行水平的需求，及时准确的分配与控制气量，以达到溶解氧稳定控制的需求。
Description
技术领域
本发明涉及曝气器技术领域，具体为一种精准高效节能减排曝气器及控制系统。
背景技术
目前城市污水处理较多采用活性污泥生物处理工艺，即利用微生物的代谢作用，使污水中呈溶解、胶体状态的有机污染物转化为稳定的无害物质，生物处理过程是个复杂的生物化学反应过程，通过曝气维持好氧环境是其中一个非常重要的环节。
生物池好氧反应过程中，当溶解氧DO浓度是供氧(鼓风曝气)与耗氧(活性污泥微生物好氧降解污染物)两者相对平衡时曝气效果最好且高效节能，现有的曝气技术通常采用人工简单控制简单回路实现管道阀门的开闭，进气量不易分配，溶解氧控制波动大且为保证曝气安全运行，溶解氧设定值较高，能耗较大。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种精准高效节能减排曝气器及控制系统，解决了传统溶解氧控制波动大且耗能高的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种精准高效节能减排曝气器，包括生物池，所述生物池分为若干廊道，所述生物池的各个廊道内均铺设有支曝气管，所述支曝气管位于生物池底部位置处均安装有若干微孔曝气器，所述支曝气管的管体中部均安装有支管热式气体流量计，所述支曝气管的管体位于支管热式气体流量计的上方均设置有空气调节阀，所述支曝气管的接头处通过三通与总曝气管相连，所述总曝气管的顶部安装有总管热式气体流量计，所述总曝气管的底部安装有鼓风机，所述鼓风机一侧安装有人机界面。
优选的，所述人机界面采用12英寸彩色触摸屏，供运行参数显示和现场人工操作，设置中英文用户界面。
优选的，所述溶解氧仪表和污泥浓度仪表用于测量曝气池溶解氧及固体悬浮物。
优选的，所述空气调节阀采用双偏心蝶阀，阀座采用高温烧结搪瓷阀座。
优选的，所述总管热式气体流量计用于监测总曝气管出风量，所述支管热式气体流量计用于监测支曝气管出风量，所述支管热式气体流量计安装在支曝气管的前端。
优选的，所述鼓风机的风量调节范围设置在最大设计风量60％-100％。
优选的，所述一种精准高效节能减排曝气器控制系统是基于权利要求1-6的控制系统，包括电源模块、PLC控制模块、以太网模块、触摸式人机界面、支管空气计算模块、空气调节阀计算模块、鼓风机总风量计算模块和后备逻辑安全模块，所述电源模块为各个模块提供电能，所述以太网模块用于从采集系统所需设备仪表信号，并将系统计算出的各控制区所需气量设定值、阀门开度设定值、鼓风机总风量设定值等信号回传至中控室，所述后备逻辑安全模块用于应对突发情况下的应急处理。
优选的，所述仪表信号包括生物池溶解氧浓度、混合液浓度、水温、液位、进水水质和水量数据。
本发明提供了一种精准高效节能减排曝气器及控制系统。具备以下有益效果：
本发明通过采用气体流量作为控制信号，溶解氧信号作为辅助控制信号，根据污水厂实际进水负荷的变化及各控制单元溶解氧运行水平的需求，及时准确的分配与控制气量，以达到溶解氧稳定控制的需求，通过曝气控制系统联动鼓风机及电动阀门，将溶解氧控制在设定值附近，在保证出水稳定达标的基础上，降低曝气能耗。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的系统图。
其中，1、人机界面；2、总曝气管；3、总管热式气体流量计；4、支曝气管；5、生物池；6、溶解氧仪表；7、微孔曝气器；8、污泥浓度仪表；9、空气调节阀；10、鼓风机；11、支管热式气体流量计。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
如图1-2所示，本发明实施例提供一种精准高效节能减排曝气器，包括生物池5，其特征在于：生物池5分为若干廊道，生物池5的各个廊道内均铺设有支曝气管4，支曝气管4位于生物池5底部位置处均安装有若干微孔曝气器7，支曝气管4的管体中部均安装有支管热式气体流量计11，支曝气管4的管体位于支管热式气体流量计11的上方均设置有空气调节阀9，支曝气管4的接头处通过三通与总曝气管2相连，总曝气管2的顶部安装有总管热式气体流量计3，总曝气管2的底部安装有鼓风机10，鼓风机10一侧安装有人机界面1。
人机界面1采用12英寸彩色触摸屏，供运行参数显示和现场人工操作，设置中英文用户界面。
溶解氧仪表6和污泥浓度仪表8用于测量曝气池溶解氧及固体悬浮物。
空气调节阀9采用双偏心蝶阀，阀座采用高温烧结搪瓷阀座，阀板采用双偏心结构，阀板在开启几度后就已经离开阀座，此时密封圈不再受力而放松；在全开位置，密封圈完全不受压；阀座和密封面之间的磨损非常小，阀座采用球墨铸铁本体+高温烧结搪瓷阀座，通过碳钢夹持环压向阀板来固定软密封圈。通过旋紧固定螺栓可调节密封圈的松紧，保证各处密封预应力均衡，同时也能够在线更换密封圈，阀杆轴承采用自润滑、免维护的滑动轴套；薄壁钢制轴套外覆聚四氟乙烯，摩擦系数很小，寿命很长；轴封由可靠的双重O型圈和夹持环组成；阀杆密封采用封装设计，能防止被吹出。
总管热式气体流量计3用于监测总曝气管2出风量，支管热式气体流量计11用于监测支曝气管4出风量，支管热式气体流量计11安装在支曝气管4的前端，热式气体流量计满足如下的要求：
采空气流量计是保证精确曝气系统性能的核心设备，采用恒温差热扩散原理测量气体的质量流量；
与安装于电动气量调节阀前，用于空气总管及生物池上各空气主管的气量测定；
流量计的现场安装必须满足直管段“前10后5”的安装要求；
温度范围：-40℃～260℃。
鼓风机10的风量调节范围设置在最大设计风量60％-100％，鼓风机总风量控制模块需要同时兼顾整个鼓风管路系统中的压力信号，避免鼓风机系统喘振情况的发生，鼓风机总风量控制模块需要具备针对各个分管流量计出现故障的后备逻辑，确保在这种情况下对于鼓风机系统的控制依然有效。
一种精准高效节能减排曝气器控制系统是基于权利要求1-6的控制系统，包括电源模块、PLC控制模块、以太网模块、触摸式人机界面、支管空气计算模块、空气调节阀计算模块、鼓风机总风量计算模块和后备逻辑安全模块，电源模块为各个模块提供电能，以太网模块用于从采集系统所需设备仪表信号，并将系统计算出的各控制区所需气量设定值、阀门开度设定值、鼓风机总风量设定值等信号回传至中控室，后备逻辑安全模块用于应对突发情况下的应急处理，逻辑主要归纳如下：
对于整个生物池控制过程当中，如果因为特殊情况需要停止对于特定廊道的控制，BACS系统提供单独对于这根廊道的设置能够快速方便的将这根廊道切出系统控制状态，而丝毫不会影响其余廊道的控制；气体流量计出现问题时，该廊道的控制逻辑自动切换为溶解氧—阀门对应关系，即直接通过溶解氧实时值与设定值的不同，来对于阀门进行直接控制；溶氧仪出现问题时，该廊道的控制逻辑自动切换为维持上一个周期的气量设定值不变，阀门开度自动计算来维持该气量设定值，以此来平衡该廊道的控制；阀门出现问题时，BACS系统自动根据当前周期阀门开度计算值以及历史阀门开度数据，自动发送出一个最适合当前工况的阀门开度固定值，供现场工作人员在阀门维修前，能够手动将阀门开度调整至BACS计算值，在一定程度上确保对于该廊道的控制依旧有效。
仪表信号包括生物池溶解氧浓度、混合液浓度、水温、液位、进水水质和水量数据。
曝气控制系统通过联动控制鼓风机(通过风量控制)，各廊道空气调节阀等设备，使每个好氧池各个控制廊道的溶解氧DO值维持在设定值附近，曝气控制系统逻辑算法应当采用前馈+反馈共同对于溶解氧设定值进行实时的追踪。在执行步骤中，通过计算出生物池所需要的总曝气风量，来调整鼓风机的操作风量，以达到按实际所需供应空气的目的。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种精准高效节能减排曝气器，包括生物池(5)，其特征在于：所述生物池(5)分为若干廊道，所述生物池(5)的各个廊道内均铺设有支曝气管(4)，所述支曝气管(4)位于生物池(5)底部位置处均安装有若干微孔曝气器(7)，所述支曝气管(4)的管体中部均安装有支管热式气体流量计(11)，所述支曝气管(4)的管体位于支管热式气体流量计(11)的上方均设置有空气调节阀(9)，所述支曝气管(4)的接头处通过三通与总曝气管(2)相连，所述总曝气管(2)的顶部安装有总管热式气体流量计(3)，所述总曝气管(2)的底部安装有鼓风机(10)，所述鼓风机(10)一侧安装有人机界面(1)。
2.根据权利要求1所述的一种精准高效节能减排曝气器，其特征在于：所述人机界面(1)采用12英寸彩色触摸屏，供运行参数显示和现场人工操作，设置中英文用户界面。
3.根据权利要求1所述的一种精准高效节能减排曝气器，其特征在于：所述溶解氧仪表(6)和污泥浓度仪表(8)用于测量曝气池溶解氧及固体悬浮物。
4.根据权利要求1所述的一种精准高效节能减排曝气器，其特征在于：所述空气调节阀(9)采用双偏心蝶阀，阀座采用高温烧结搪瓷阀座。
5.根据权利要求1所述的一种精准高效节能减排曝气器，其特征在于：所述总管热式气体流量计(3)用于监测总曝气管(2)出风量，所述支管热式气体流量计(11)用于监测支曝气管(4)出风量，所述支管热式气体流量计(11)安装在支曝气管(4)的前端。
6.根据权利要求1所述的一种精准高效节能减排曝气器，其特征在于：所述鼓风机(10)的风量调节范围设置在最大设计风量60％-100％。
7.根据权利要求1所述的一种精准高效节能减排曝气器控制系统，其特征在于：所述一种精准高效节能减排曝气器控制系统是基于权利要求1-6的控制系统，包括电源模块、PLC控制模块、以太网模块、触摸式人机界面、支管空气计算模块、空气调节阀计算模块、鼓风机总风量计算模块和后备逻辑安全模块，所述电源模块为各个模块提供电能，所述以太网模块用于从采集系统所需设备仪表信号，并将系统计算出的各控制区所需气量设定值、阀门开度设定值、鼓风机总风量设定值等信号回传至中控室，所述后备逻辑安全模块用于应对突发情况下的应急处理。
8.根据权利要求7所述的一种精准高效节能减排曝气器及控制系统，其特征在于：所述仪表信号包括生物池溶解氧浓度、混合液浓度、水温、液位、进水水质和水量数据。
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