CN205603304U - 多点可变曝气量智能一体化成套设备 - Google Patents

多点可变曝气量智能一体化成套设备 Download PDF

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曹贵华
王旗军
王明根
彭友贵
陈海峰
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Abstract

本实用新型提供了一种多点可变曝气量智能一体化成套设备，包括PLC控制系统、曝气总管和多个并排的曝气支管，所述曝气总管上设有曝气总管在线压力变送器、电动排气阀，曝气支管上设置有用气点支管电动调节蝶阀、用气点支管气体流量计10，所述曝气支管两端与曝气总管、用气点输出管线相连，曝气单元内设置有在线溶氧仪，所述在线溶氧仪、用气点支管气体流量计、曝气总管在线压力变送器均通过信号线与PLC控制系统相连，所述罗茨鼓风机通过变频器与PLC控制系统相连；所述PLC控制系统根据曝气单元中的DO值以及内置的曝气分配策略调整用气点支管电动调节蝶阀的开度，以控制各曝气支点的曝气量；并根据曝气总管中的气体压力实时调整罗茨鼓风机的频率。

Description

多点可变曝气量智能一体化成套设备
技术领域
本实用新型涉及一种水处理设备，尤其是一种多点可变曝气量智能一体化成套设备。
背景技术
目前国内市政污水处理厂应用的主流工艺为厌氧-缺氧-好氧(A2/O)工艺、氧化沟(OD)工艺、序批式反应器工艺(SBR)或各自的改良工艺，这些工艺都会涉及到鼓风曝气，并且曝气能耗占据整个污水处理厂运行费用的50％左右，污水厂的降本增效很大程度上取决于曝气能否优化、合理。常规的污水处理厂在设计鼓风曝气量时，一般会根据进水最大的BOD5、氨氮值以及满足排放标准的BOD5、氨氮值来进行计算，同时再考虑一个变化系数得到运行时的充氧曝气量，根据这个参数选择工频或变频鼓风机；但在运行时往往水质和水量是波动的，且设计的水量和水质数值都会高于实际的来水，在污水处理厂投运前两年的时间内上述两类现状尤为突出。因此，在运行时如果选用工频鼓风机，会造成曝气量过多，曝气能耗浪费，还会造成微生物解体，不利于活性污泥的生长与污染物的去除；如果选用变频鼓风机，则需要大量的人工时刻监测或关注进水水质、好氧池的DO数值，再通过中控室反复调整风机的频率，直至好氧池DO在合理范围内，这样的调节既费时又费力。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决上述曝气能耗浪费、费时又费力问题，提出一种多点可变曝气量智能一体化成套设备。根据水源水质的不同，采用前馈+模型+反馈的控制方式，将污水生物处理系统中多点受控曝气单元的曝气量进行自动分配调节，使得各个好氧池的曝气量既满足有机物和氨氮的去除，还能强化活性污泥法中的同步硝化反硝化和反硝化除磷效果，提供总氮的去除率，另一方面可以达到节约曝气能耗的目的，同时还能省去大量的人工计算和人工操作。本实用新型属于水工金属结构产品领域，适用于各类城镇或工业活性污泥法污水处理行业。
本实用新型是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
多点可变曝气量智能一体化成套设备，其特征在于，包括PLC控制系统、曝气总管和多个并排的曝气支管，所述曝气总管上依次设置有罗茨鼓风机、风机出风口压力表、止回阀、手动蝶阀、曝气总管在线压力变送器；所述曝气总管上还设有电动排气阀，曝气支管上依次设置有用气点支管手动蝶阀、用气点支管电动调节蝶阀，所述曝气支管两端分别与曝气总管、用气点输出管线相连，用气点输出管线延伸至曝气单元内，曝气单元内设置有在线溶氧仪，所述在线溶氧仪、用气点支管气体流量计、曝气总管在线压力变送器均通过信号线与PLC控制系统相连，所述罗茨鼓风机通过变频器与PLC控制系统相连。
优选地，罗茨鼓风机的出风口与曝气总管之间通过橡胶软接头相连。
优选地，所述曝气支管上位于用气点支管电动调节蝶阀的下游还设置有用气点支管手动蝶阀。
优选地，所述曝气支管上位于用气点支管电动调节蝶阀的下游还设置有用气点支管气体流量计，所述用气点支管气体流量计通过信号线与PLC控制系统相连，所述用气点支管气体流量计用于实时监测曝气支管中的气体流量，所述PLC控制系统根据曝气支管中的气体流量以及设定的曝气量对用气点支管电动调节蝶阀的开度进行调整。
本实用新型所述的智能曝气成套设备，根据水源水质的不同，采用前馈+模型+反馈的控制方式，将污水生物处理系统中多点受控曝气单元的曝气量进行自动分配调节，实际的曝气量由现场每个好氧池中溶解氧(DO)、污泥浓度(MLSS)、有机物(COD)、氨氮等信号进行逻辑计算，总曝气量则根据曝气总管上的压力进行调节；通过设定的DO值，使得各个好氧池的曝气量既满足有机物和氨氮的去除，还能强化活性污泥法中的同步硝化反硝化和反硝化除磷效果，提供总氮的去除率，另一方面可以达到节约曝气能耗的目的，同时还能省去大量的人工计算和人工操作。本实用新型属于水工金属结构产品领域，适用于各类城镇或工业活性污泥法污水处理行业。
本实用新型所述的多点可变曝气量智能一体化成套设备运行时，罗茨鼓风机将空气通过用气输出管线送至各个用气点，每一用气点的输送比例将根据原水的水质、PLC控制系统设定的好氧池DO数值范围(0.8-1.5mg/L)，通过在线溶解氧监测仪表、曝气总管在线压力变送器以及PLC控制系统，来调节出气管路上电动调节蝶阀的阀板开启度大小以及罗茨鼓风机的频率，以此获得每一用气点的合理曝气量。
该设备用于市政污水脱氮除磷处理系统，为了提高进水碳源利用率和脱氮除磷的效果，好氧池一般会被分配为三段，每一段好氧池前对应一段缺氧池，形成缺氧/好氧交替运行模式。在污水处理系统正常运行时，各好氧池的在线DO检测仪和曝气总管在线压力变送器7测定的数据，以4-20mA信号传输到PLC智能控制系统，与PLC中设定的DO、压力数值进行比较判断；逻辑判断完后通过PLC控制柜给出信号，控制分配管电动调节蝶阀中各个阀门阀板的开启度大小以及罗茨鼓风机的运行频率，如此往复循环自动调节，最终达到控制各好氧池DO值在0.8-1.5mg/L之间。
该设备可以根据曝气量的大小，设计并定制输送的水泵、管道管件尺寸、手动阀门的大小、电动调节蝶阀大小以及整体设备底座和箱体尺寸。该系列设备一般适用于污水处理量为100-20000m3/d的系统。
本实用新型专利是基于前期对分段进水工艺性能的研究，研究了不同水质条件下的最佳溶解氧、非稳态进水条件下的溶解氧控制策略，最终得到分段进水工艺运行时的溶解氧参数。
附图说明
图1为本实用新型所述多点可变曝气量智能一体化成套设备流程图。
图中：
1-罗茨鼓风机；2-风机出风口橡胶软接头；3-风机出风口压力表；4-电动排气阀；5-止回阀；6-手动蝶阀；7-曝气总管在线压力变送器；8-用气点支管手动蝶阀；9-用气点支管电动调节蝶阀；10-用气点支管气体流量计；11-用气点支管手动蝶阀；12-用气点输出管线；13-好氧池在线溶氧仪；14-曝气单元；15-PLC控制系统；16-底座及箱体外罩。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型的保护范围并不限于此。
如图1所示，本实用新型所述的多点可变曝气量智能一体化成套设备，包括PLC控制系统15、曝气总管和多个并排的曝气支管。所述曝气总管上依次设置有罗茨鼓风机1、风机出风口压力表3、止回阀5、手动蝶阀6、曝气总管在线压力变送器7；所述曝气总管上还设有电动排气阀4。罗茨鼓风机1的出风口与曝气总管之间通过橡胶软接头2相连。曝气支管上依次设置有用气点支管手动蝶阀8、用气点支管电动调节蝶阀9、用气点支管气体流量计10，所述曝气支管两端分别与曝气总管、用气点输出管线12相连。所述曝气支管上位于用气点支管电动调节蝶阀9的下游还设置有用气点支管手动蝶阀11、用气点支管气体流量计10。用气点输出管线12延伸至曝气单元内，曝气单元14内设置有在线溶氧仪13。所述在线溶氧仪13、用气点支管气体流量计10、曝气总管在线压力变送器7均通过信号线与PLC控制系统15相连，所述罗茨鼓风机1通过变频器与PLC控制系统15相连；所述在线溶氧仪13用于实时监测曝气单元中的DO值、并将数据传输至PLC控制系统15；曝气总管在线压力变送器7实时检测曝气总管中的气体压力，并将气体压力数据传送至PLC控制系统15，所述PLC控制系统15根据曝气单元中的DO值以及内置的曝气分配策略调整用气点支管电动调节蝶阀9的开度，以控制各曝气支点的曝气量；并根据曝气总管中的气体压力实时调整罗茨鼓风机1的频率。所述用气点支管气体流量计10通过信号线与PLC控制系统15相连，所述用气点支管气体流量计10用于实时监测曝气支管中的气体流量，所述PLC控制系统15根据曝气支管中的气体流量以及设定的曝气量对用气点支管电动调节蝶阀9的开度进行调整。
PLC控制系统15中设定的DO值的数值范围为0.8-1.5mg/L、压力数值为0.5-0.6Mpa。所述PLC控制系统15根据曝气单元中的DO值以及内置的曝气分配策略调整用气点支管电动调节蝶阀9的开度，以控制各曝气支点的曝气量；并根据曝气总管中的气体压力实时调整罗茨鼓风机1的频率。
PLC控制系统15中内置的曝气分配策略为：
1)若曝气单元中的DO≤0.8mg/L
①首先加大电动调节蝶阀9阀板开启角度，每次调节的角度为1，，直到曝气单元中的DO大于0.8mg/L即停止；
②若电动调节蝶阀9的阀板开启到90°，但曝气单元中的DO亦然小于等于0.8mg/L，则判断曝气总管在线压力变送器7的压力数值是否小于0.6MPa；
③若压力小于0.6MPa，则增加罗茨鼓风机1的频率，每次调节的频率为0.5Hz，直到0.8mg/L<曝气单元中的DO≤1.5mg/L。
2)若0.8mg/L<曝气单元中的DO≤1.5mg/L
保持罗茨鼓风机1的频率和电动调节蝶阀9的阀板开启度不变；
3)若曝气单元中的DO>1.5mg/L
①首先判断曝气总管在线压力变送器7的压力数值，若大于0.6MPa，则通过PLC控制系统15降低罗茨鼓风机1的频率，每次调节的频率为0.5Hz，直至压力小于0.6Mpa；
②若曝气单元中的DO值仍大于1.5mg/L，则通过PLC控制系统15减小电动调节蝶阀9的阀板开启度，直到曝气单元中的DO值在0.8-1.5mg/L之间；在调整电动调节蝶阀9的阀板开启度过程中，会出现由阀板开启度减小而造成曝气总管压力超过0.6MPa的情况发生，还需同时通过PLC控制系统15降低罗茨鼓风机1的频率。
所述实施例为本实用新型的优选的实施方式，但本实用新型并不限于上述实施方式，在不背离本实用新型的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.多点可变曝气量智能一体化成套设备，其特征在于，包括PLC控制系统(15)、曝气总管和多个并排的曝气支管，所述曝气总管上依次设置有罗茨鼓风机(1)、风机出风口压力表(3)、止回阀(5)、手动蝶阀(6)、曝气总管在线压力变送器(7)；所述曝气总管上还设有电动排气阀(4)，曝气支管上依次设置有用气点支管手动蝶阀(8)、用气点支管电动调节蝶阀(9)、用气点支管气体流量计10，所述曝气支管两端分别与曝气总管、用气点输出管线(12)相连，用气点输出管线(12)延伸至曝气单元(14)内，曝气单元(14)内设置有在线溶氧仪(13)，所述在线溶氧仪(13)、曝气总管在线压力变送器(7)均通过信号线与PLC控制系统(15)相连，所述罗茨鼓风机(1)通过变频器与PLC控制系统(15)相连。
2.根据权利要求1所述的多点可变曝气量智能一体化成套设备，其特征在于，罗茨鼓风机(1)的出风口与曝气总管之间通过橡胶软接头(2)相连。
3.根据权利要求1所述的多点可变曝气量智能一体化成套设备，其特征在于，所述曝气支管上位于用气点支管电动调节蝶阀(9)的下游还设置有用气点支管手动蝶阀(11)。
4.根据权利要求1所述的多点可变曝气量智能一体化成套设备，其特征在于，所述曝气支管上位于用气点支管电动调节蝶阀(9)的下游还设置有用气点支管气体流量计(10)，所述用气点支管气体流量计(10)通过信号线与PLC控制系统(15)相连，所述用气点支管气体流量计(10)用于实时监测曝气支管中的气体流量，所述PLC控制系统(15)根据曝气支管中的气体流量以及设定的曝气量对用气点支管电动调节蝶阀(9)的开度进行调整。
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Assignee: Jiangsu Tianyu environmental protection engineering design and Research Institute Co., Ltd

Assignor: JIANGSU TIANYU ENVIRONMENTAL PROTECTION GROUP Co.,Ltd.

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Denomination of utility model: Intelligent integrated equipment with multi-point variable aeration rate

Granted publication date: 20160928

License type: Common License

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Assignor: JIANGSU TIANYU ENVIRONMENTAL PROTECTION GROUP Co.,Ltd.

Contract record no.: X2020320000203

Denomination of utility model: Intelligent integrated equipment with multi-point variable aeration rate

Granted publication date: 20160928

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Denomination of utility model: Intelligent integrated equipment with multi-point variable aeration rate

Granted publication date: 20160928

License type: Common License

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Granted publication date: 20160928

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