CN201071325Y - 曝气池智能供氧系统 - Google Patents

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徐建祥
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Abstract

本实用新型公开了一种曝气池智能供氧系统，主要由流量计算回路和流量控制回路组成，流量计算回路包括一数据控制中心，PLC与数据控制中心相连，溶解氧测量仪与数据控制中心相连，流量控制回路主要由气体流量计、菱形电动控制阀和现场控制器组成，本实用新型涉及的智能供氧系统对于存在滞后或随机干扰的情况下具有良好的控制效果，当污水处理过程中出现因水质、水量及其他外界因素干扰时，智能供氧系统会及时根据气体流量测量值、溶解氧设定值、溶解氧测量值及溶解氧变化趋势，计算出平衡系统溶解氧浓度所需的气体流量值，并将该数据输出到流量控制回路进行平衡分配和调节，从而使整个系统及时恢复稳定。

Description

曝气池智能供氧系统
技术领域
本实用新型涉及一种污水处理设备，特别是涉及一种曝气池智能供氧系统。
背景技术
污水处理的好氧工艺段是污水处理厂消减污染物最主要的工艺单元，其处理成本也是污水处理的各段工艺中最好，其中曝气池供氧这一项约占到全厂总能耗的70～80％，因此，要实现污水处理厂的节能降耗，如何提高供氧效率是最重要的课题，曝气池溶解氧(简称DO)过低，不利于处理质量，过高，则会造成能源的浪费，目前，曝气系统的控制模式主要有以下几种，如风量时间控制；曝气倍率控制；溶解氧控制及串级调控；前两种模式控制简单，但实际效果不稳定不便于节能控制，溶解氧控制及串级控制模式是一种闭环调控的自动控制模式，根据溶解氧的偏差来调整鼓风机流量，从而实现关于水量、水质的最优控制，从理论上可以得到较好的曝气和节能效果，但在实际应用中，由于设备和软件设计的局限，往往不能达到预期的效果，溶解氧控制不稳定，波动幅度在1.5～4.5mg/L，造成曝气不均衡，影响污水处理效果，且增加了电耗。
实用新型内容
为了解决现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种能实现溶解氧稳定控制、节约能耗的曝气池智能供氧系统。
本实用新型采取的技术方案如下：一种曝气池智能供氧系统，主要由流量计算回路1和流量控制回路2组成，流量计算回路1包括一数据控制中心10，数据控制中心10为一台内部存储有大量的经验数据、历史数据及溶解氧变化趋势，并安装有内置特殊算法的智能计算软件的计算机，PLC11与数据控制中心10相连，向数据控制中心10提供一个溶解氧设定值，该溶解氧设定值为曝气池中溶解氧的基准值，溶解氧测量仪12与数据控制中心10相连，用来检测曝气池内实际的溶解氧浓度，并传输到数据控制中心10，流量控制回路2主要由气体流量计21、菱形电动控制阀22和现场控制器20组成，现场控制器20与数据控制中心10相连，接收数据控制中心10的控制指令，并对曝气池内的气体流量进行控制，气体流量计21与数据控制中心10及现场控制器20相连，用来测量曝气池的实际气体流量，并将实际的气体流量值输出至数据控制中心10和现场控制器20，菱形电动控制阀22与现场控制器20相连，接收现场控制器20的控制指令，调整进入曝气池中的空气管路中的气体流量。
本实用新型的有益效果是：本实用新型涉及的智能控制系统对于存在滞后或随机干扰的情况下具有良好的控制效果，在系统稳定情况下，假设进水水量、水质、水温等条件都保持不变，鼓风机出口压力、曝气量也不变，耗氧速率和充氧速率基本平衡，溶解氧浓度稳定在给定值上；当污水处理过程中出现因水质、水量及其他外界因素干扰时，智能供氧系统会及时根据气体流量测量值、溶解氧设定值、溶解氧测量值及溶解氧变化趋势，计算出平衡系统溶解氧浓度所需的气体流量值，并将该数据输出到流量控制回路进行平衡分配和调节，从而使整个系统及时恢复稳定。
以下结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步描述。
附图说明
图1为本实用新型曝气池智能供氧系统的物理框图；
图2为本实用新型曝气池智能供氧系统的控制原理框图。
具体实施方式
参照图1所示，本实用新型主要由流量计算回路1和流量控制回路2两部分组成。
流量计算回路1包括一数据控制中心10，数据控制中心10为一台内部存储有大量的经验数据、历史数据及溶解氧变化趋势，并安装有内置特殊算法的智能计算软件的计算机，PLC11与数据控制中心10相连，向数据控制中心10提供一个溶解氧设定值，该溶解氧设定值为曝气池中溶解氧的基准值，溶解氧测量仪12与数据控制中心10相连，用来检测曝气池内实际的溶解氧浓度，并传输到数据控制中心10。
流量控制回路2主要由气体流量计21、菱形电动控制阀22和现场控制器20组成，现场控制器20与数据控制中心10相连，接收数据控制中心10的控制指令，并对曝气池内的气体流量进行控制，气体流量计21与数据控制中心10及现场控制器20相连，用来测量曝气池的实际气体流量，并将实际的气体流量值输出至数据控制中心10和现场控制器20，菱形电动控制阀22与现场控制器20相连，接收现场控制器20的控制指令，调整进入曝气池中的空气管路中的气体流量。
请再参照图2，本实用新型的操作方法及工作原理如下：
一、操作方式
1、系统运行前，对系统各参数包括生化池尺寸、溶解氧浓度(DO)、流量设定值进行初始化。
2、检查各种仪表，包括溶解氧测量仪12、气体流量计21、菱形电动控制阀22，是否处于正常工作状态，当出现异常时，进入到安全运行模式，将菱形电动控制阀22开度到最大。
3、流量计算回路1的数据控制中心10对接收到的溶解氧设定值、溶解氧实际值、实际气体流量，结合系统数据库内的经验数据、历史数据及溶解氧变化趋势，通过智能计算软件处理，确定流量控制目标值即气体流量设定值，并将该气体流量设定值输出到流量控制回路2的现场控制器20。
4、流量控制回路2的现场控制器20根据数据数据控制中心10的流量控制目标值，控制菱形电动控制阀22调整进入曝气池的气体流量。
5、流量控制回路2中的气体流量计21对进入曝气池的实际气体流量进行检测，并反馈至数据控制中心10及现场控制器20，由数据控制中心10通过进行再次计算对其进行修正，并重新给出新的气体流量设定值到现场控制器20。
二、工作原理
1、系统无干扰状态：
在系统稳定情况下，假设进水水量、水质、水温等条件都保持不变，气体流量、曝气量也不变，耗氧速率和充氧速率基本平衡，溶解氧浓度稳定在PLC提出的溶解氧设定值上，此为系统理想的平衡状态。但在污水处理过程中不可能永远处于这么理想的平衡状态，干扰发生时必然会破坏上述的平衡。
2、当系统出现干扰时：
①、干扰进入供气系统
假如进水水质、水量相对比较稳定，但系统受到外界因素的影响使气体流量发生了变化，或由于其他原因使曝气量发生了变化，平衡状态被打破。
流量控制回路2中的气体流量计21会连续并且精确的测量气体流量的变化，当受到干扰时，该回路的气体流量计21立即测量到了这个变化，及时的反应到现场控制器20和流量计算回路1中的数据控制中心10，现场控制器20的马上对这个变化作出判断，迅速改变该回路中高精度菱形电动控制阀22的开度以保持曝气流量不变。这样，经过流量控制回路2的控制，在干扰还未波及到溶解氧之前就已经被智能供氧系统所克服，即便是干扰较大，其大部分影响已经被流量控制回路2所克服，波及到溶解氧时，干扰已经很小，再通过流量计算回路1进一步调节，彻底消除干扰影响，使溶解氧回复到给定值。
②、干扰进入工艺处理系统
假如供气系统稳定，而进入曝气池的水质、水量等发生了变化，使溶解氧发生了波动，破坏了原来的平衡。
当干扰发生时，气体流量计21将实际测得的气体流量反应到流量计算回路1的数据控制中心10，同时，PLC给出的溶解氧设定值、溶解氧测量仪12测得的溶解氧实际值同时输送至数据控制中心10中，结合数据控制中心10庞大数据库中的历史经验数据及溶解氧变化趋势，经过内置特殊算法的专家智能计算，流量计算回路1和流量控制回路2串连使用，总的放大倍数为两个回路调节器放大倍数的乘积，加快了调节作用，系统会根据实际需要重新给定一个气体流量设定值，反应给流量控制回路2的输入端，通过现场控制器20控制菱形电动控制阀22，及时调节现场回路的曝气量，这时干扰即被克服，很快使溶解氧回复到给定值。
③、干扰同时进入供气系统和工艺处理系统
a、假如干扰使溶解氧和气体流量参数向同一方向变化，即溶解氧和流量同时升高或降低，此时智能供氧系统的双回路调节的控制方向是一致的，加快了调节作用，使超前作用明显，有利于调节质量的改善。
b、假如干扰使溶解氧和气体流量参数向相反的方向变化，即一个增加、一个降低，假设因进水量的增加使溶解氧参数降低，这时要求菱形电动控制阀22开大；而供气系统受到干扰使气体流量增加，要求菱形电动控制阀22关小，以减少流量。在这种情况下，似乎两个参数的调节要求矛盾，出现对峙局面。溶解氧参数的稳定是必须保证的，调节作用必须按照溶解氧参数的要求进行工作，而气体流量参数是不需要保持定值的，于是流量计算回路1因溶解氧参数降低而重新输出一个气体流量设定值，送到流量控制回路2与增加了的流量进行比较。如果恰好两者相等，则流量控制回路2的调节偏差为零，输出不变，菱形电动控制阀22不用动作；即使这两个信号不相等，偏差也不大，只要菱形电动控制阀22开度稍微变化，即可以使系统达到平衡。
从上面的叙述可以看出，本实用新型采用的智能供氧系统，其流量控制回路2主要是通过调节空气管路上的菱型电动控制阀22来调节进入曝气池的空气流量，使空气流量趋于稳定，当有多条空气管路时，各系统之间还可做到平衡控制，使得空气流量分布均匀。

Claims (1)

1.一种曝气池智能供氧系统，其特征在于：该系统主要由流量计算回路(1)和流量控制回路(2)组成，流量计算回路(1)包括数据控制中心(10)，PLC(11)和溶解氧测量仪(12)与数据控制中心(10)相连，流量控制回路(2)主要由现场控制器(20)、气体流量计(21)和菱形电动控制阀(22)组成，现场控制器(20)与数据控制中心(10)相连，气体流量计(21)与数据控制中心(10)及现场控制器(20)相连，菱形电动控制阀(22)与现场控制器(20)相连。
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