CN209292059U - 用于曝气生物滤池的水头损失监测控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于曝气生物滤池的水头损失监测控制系统，包括监测模块、控制模块、以及反冲洗系统，监测模块包括用于对曝气生物滤池进水处的压力进行实时监测的第一监测装置和用于对曝气生物滤池出水处的压力进行实时监测的第二监测装置，控制模块接收第一监测装置和第二监测装置的采集的压力信号，并根据第一监测装置和第二监测装置传输至控制模块的压力信号的分析处理结果，控制反冲洗系统对曝气生物滤池进行反冲洗动作，以使曝气生物滤池的水头损失恢复正常。本实用新型较容易地实现对曝气生物滤池水头损失异常进行实时在线监测并辨识控制，达到对曝气生物滤池水头损失异常情况进行及时、准确的智能判定和高效合理地控制处理的目的。

Description

用于曝气生物滤池的水头损失监测控制系统

技术领域

本实用新型属于水处理技术领域，更具体地说，是涉及一种用于曝气生物滤池的水头损失监测控制系统。

背景技术

曝气生物滤池是一种采用生物膜法对污水进行处理，并集生物降解、固液分离于一体的污水处理设备。目前，在采用曝气生物滤池作为污水处理设备时，通常是在曝气生物滤池内装填比面积较高的颗粒填料作为生物膜生长的载体，并在生物膜滤料层下部进行曝气以为颗粒填料载体上的微生物提供氧源，使污水中的有机污染物在颗粒填料表面的生物膜作用下产生生物降解，从而达到污水净化的目的。但是，随着曝气生物滤池工作运行时间的延长，生物膜滤料层中的固体物质会逐渐增多，造成曝气生物滤池发生水头损失异常。

然而，由于曝气生物滤池的水头损失不易判断、出水水质变化的依据往往具有严重的滞后性、以及人工根据出水水质变化情况确定的最长时间限制经验值分析判断也往往具有一定的主观性，直接导致对曝气生物滤池水头损失发生异常情况的判定处理不及时、不准确，容易造成曝气生物滤池的出水水质发生恶化而影响污水处理效果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于曝气生物滤池的水头损失监测控制系统，旨在解决现有技术中存在的难以及时、准确地判定曝气生物滤池水头损失发生异常，容易造成曝气生物滤池的出水水质发生恶化而影响污水处理效果的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是提供一种用于曝气生物滤池的水头损失监测控制系统，包括用于对所述曝气生物滤池的水头损失进行监测的监测模块、用于对所述监测模块采集的水头损失数据进行分析处理的控制模块、用于对曝气生物滤池出水处的水质进行取样检测的水质检测系统、以及用于对所述曝气生物滤池进行反冲洗的反冲洗系统，所述监测模块包括用于对所述曝气生物滤池进水处的压力进行实时监测并采集的第一监测装置和用于对所述曝气生物滤池出水处的压力进行实时监测并采集的第二监测装置，所述水质检测系统、所述第一监测装置、所述第二监测装置和所述反冲洗系统分别与所述控制模块电性连接。

进一步地，所述水头损失监测控制系统还包括用于后台监控的云平台系统、以及用于将经所述控制模块分析处理后的压力数据传输至所述云平台系统的通讯模块。

进一步地，所述水头损失监测控制系统还包括用于远程操作监控的移动终端，所述移动终端与所述云平台系统通过无线网络连接。

进一步地，所述移动终端采用智能手机。

进一步地，所述水头损失监测控制系统还包括用于对所述监测模块的电信号进行模数转换的信号调理模块，所述信号调理模块包括用于对所述第一监测装置采集的压力信号进行模数转换的第一模数转换器，所述第一监测装置与所述第一模数转换器电性连接，所述第一模数转换器与所述控制模块电性连接。

进一步地，所述信号调理模块还包括用于对所述第二监测装置采集的压力信号进行模数转换的第二模数转换器，所述第二监测装置与所述第二模数转换器电性连接，所述第二模数转换器与所述控制模块电性连接。

进一步地，所述第一监测装置采用第一压力传感器，所述第一压力传感器、所述第一模数转换器和所述控制模块依次电性连接。

进一步地，所述第二监测装置采用第二压力传感器，所述第二压力传感器、所述第二模数转换器和所述控制模块依次电性连接。

进一步地，所述第一压力传感器设置于所述曝气生物滤池底部的进水处，所述第二压力传感器设置于所述曝气生物滤池顶部的出水处。

进一步地，所述水头损失监测控制系统还包括用于判断水头损失值是否在预设的临界水头损失范围内变化的预警模块，所述预警模块与所述云平台系统电性连接。

本实用新型提供的用于曝气生物滤池的水头损失监测控制系统的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型提供的用于曝气生物滤池的水头损失监测控制系统，通过在曝气生物滤池进水处和出水处分别对应设置第一监测装置和第二监测装置，以实时监测曝气生物滤池的水头损失，再利用控制模块对第一监测装置和第二监测装置监测的水头损失数据进行分析处理，作出水头损失是否异常的分析判断，并依据水头损失是否异常的分析判定结果控制反冲洗系统对曝气生物滤池进行反冲洗动作，使得曝气生物滤池的水头损失恢复正常，从而较容易地实现对曝气生物滤池水头损失进行在线实时监测和对曝气生物滤池水头损失异常进行辨识控制，达到对曝气生物滤池水头损失异常情况进行及时、准确的智能判定，并对曝气生物滤池水头损失异常情况进行高效合理地处理的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实提供的用于曝气生物滤池的水头损失监测控制系统的功能模块流程图；

图2为本实用新型实施例提供的用于曝气生物滤池的水头损失监测控制系统的结构示意图。

其中，图中各附图主要标记：

1-监测模块；11-第一监测装置；12-第二监测装置；2-控制模块；3-反冲洗系统；4-云平台系统；5-通讯模块；6-移动终端；7-信号调理模块；71-第一模数转换器；72-第二模数转换器；8-预警模块；9-曝气生物滤池；10-水质检测系统。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请一并参阅图1至图2，现对本实用新型提供的用于曝气生物滤池的水头损失监测控制系统进行说明。本实用新型提供的用于曝气生物滤池的水头损失监测控制系统，包括用于对曝气生物滤池9的水头损失进行监测的监测模块1、用于对监测模块1监测采集的水头损失数据进行分析处理的控制模块2、用于对曝气生物滤池9出水处的水质进行取样检测的水质检测系统10、以及用于对曝气生物滤池9进行反冲洗的反冲洗系统3，监测模块1包括用于对曝气生物滤池9进水处的压力进行实时监测并采集的第一监测装置11和用于对曝气生物滤池9出水处的压力进行实时监测并采集的第二监测装置12，水质检测系统10、第一监测装置11、第二监测装置12和反冲洗系统3分别与控制模块2电性连接。控制模块2接收并分析处理第一监测装置11采集的压力信号和第二监测装置12采集的压力信号得到水头损失值，并且当水头损失值位于临界水头损失范围内时控制反冲洗系统3对所述曝气生物滤池进行反冲洗动作，以使曝气生物滤池9的水头损失恢复正常。

其中，由于曝气生物滤池9进水处的进水水质具有一定的波动性(例如，进水中固体悬浮物SS含量通常会出现高于或者低于平均值的波动情况)，造成在不同的进水水质条件下对应不同的水头损失值。控制模块2根据第一监测装置11实时采集的压力信号和第二监测装置12实时采集的压力信号计算出各时间点对应的水头损失值，并将各时间点对应的水头损失值按照采集时间的先后顺序逐次记为Δh_n，其中n为大于1的连续自然数；控制模块2然后逐次计算各时间点采集的水头损失值(Δh_n)与各时间点对应的上一时间点采集的水头损失值(Δh_n-1)的变化率δ，即δ为﹙Δh_n－Δh_n-1﹚与Δh_n-1的比值；当δ大于5％时，控制模块2控制水质检测系统10对曝气生物滤池的出水水质进行取样检测；当出水水质达标时，继续取样检测；当出现出水水质不达标时，记录出水水质不达标时各时间点对应的水头损失值Δh_n，并且控制模块2控制反冲洗系统3进行反冲洗，直至出水水质达标时停止取样检测和记录；重复上述过程得到出水水质不达标时在各时间点所采集的对应的且波动变化的水头损失值Δh_n，以确定需要进行反冲洗的临界水头损失范围。

具体操作过程中，为保证临界水头损失范围确定的精准性，出水水质不达标时对应水头损失值Δh_n的取样检测的记录数值不少于50个。理论上，按照上述临界水头损失范围获取方法，出水水质不达标时对应水头损失值Δh_n的取样检测的记录数值越多，所确定的临界水头损失范围越精确，出水水质不达标时对应水头损失值Δh_n的取样检测的记录数值具体可根据实际精度需要而选取，在此不作限定。

在本实用新型提供的用于曝气生物滤池的水头损失监测控制系统工作时：设置于曝气生物滤池9进水处的第一监测装置11，实时采集曝气生物滤池9进水处的第一压力信号，并将实时采集的第一压力信号传输至控制模块2；同时，设置于曝气生物滤池9出水处的第二监测装置12实时采集曝气生物滤池9出水处的第二压力信号，并将实时采集的第二压力信号传输至控制模块2。首先，控制模块2将实时接收的第一压力信号和第二压力信号进行数据分析处理并得出与第一压力信号和第二压力信号相对应的第一压力值和第二压力值；其次，控制模块2根据预设的数据处理程序计算出第一压力值和第二压力值的差值(即水头损失值Δh)；在后续工作过程中，控制模块2只需要判断实时水头损失值Δh是否落入临界水头损失范围，并将判断结果转换为相应的实时控制信号控制反冲洗系统3是否需要对曝气生物滤池9进行反冲洗动作，从而实现对曝气生物滤池9水头损失异常变化情况进行在线实时的智能判定，并对曝气生物滤池9水头损失异常情况进行高效合理地处理的目的。本实施例提供的用于曝气生物滤池的水头损失监测控制系统，可实时在线监测曝气生物滤池9水头损失异常情况，并通过观察水头损失而不是对进水水质或者出水水质的频繁采样分析来判定是否需要反冲洗，也不再以通过人工采取以水质恶化为判断标志来确定曝气生物滤池9是否存在水头损失异常而需要反冲洗，从而减少人工观察水头损失的工作量，可以更加方便、快捷、准确、及时地判断曝气生物滤池9是否存在水头损失异常，从而更加高效合理地设计调整反冲洗的频率和确定反冲洗的周期，并优化反冲洗系统3对曝气生物滤池9的反冲洗效果。

本实用新型提供的用于曝气生物滤池的水头损失监测控制系统，与现有技术相比，本实用新型提供的用于曝气生物滤池的水头损失监测控制系统，通过在曝气生物滤池9进水口和出水处分别对应设置第一监测装置11和第二监测装置12，以实时监测曝气生物滤池9的水头损失，再利用控制模块2对第一监测装置11和第二监测装置12监测的水头损失数据进行分析处理。控制模块2根据水头损失数据的分析处理结果作出水头损失是否异常的分析判断，并依据水头损失是否异常的分析判定结果控制反冲洗系统3对曝气生物滤池9的反冲洗动作，使得曝气生物滤池9的水头损失恢复正常，从而较容易地实现对曝气生物滤池9水头损失进行在线实时监测和对曝气生物滤池9水头损失异常进行辨识控制，达到对曝气生物滤池9水头损失异常情况进行及时、准确的智能判定，并对曝气生物滤池9水头损失异常情况进行高效合理地处理的目的。

具体地，控制模块2采用CPU(中央处理器)，其包括数据运算逻辑部件、数据储存部件和控制部件。

进一步地，请一并参阅图1，作为本实用新型提供的用于曝气生物滤池的水头损失监测控制系统的实施例的具体实施方式，水头损失监测控制系统还包括用于后台操作管理并监控的云平台系统4、以及用于将控制模块2分析处理的压力数据传输至云平台系统4的通讯模块5。第一监测装置11和第二监测装置12在线实时监测曝气生物滤池9的水头损失，并将实时监测的水头损失信号传输至控制模块2分析处理，通讯模块5实时地将控制模块2分析处理后计算得出的实时水头损失值Δh传输至云平台系统4，云平台系统4储存水头损失值Δh并对所有时间段内采集的水头损失值Δh进行统计分析，以形成水头损失值Δh随时间变化的曲线。云平台系统4根据水头损失值Δh随时间变化的曲线判断水头损失值是否落入临界水头损失范围，并将判断结果转换为相应的实时控制信号后通过通讯模块5回传给控制模块2，控制模块2根据云平台系统4的在线实时监测判断结果控制反冲洗系统3是否需要对曝气生物滤池9进行反冲洗动作，从而实现对曝气生物滤池9水头损失异常变化情况进行在线实时的智能判定，并对曝气生物滤池9水头损失异常情况进行高效合理地处理的目的。本实施例提供的用于曝气生物滤池的水头损失监测控制系统，通过云平台系统4实时在线监测曝气生物滤池9水头损失异常情况，不再以通过人工采取以水质恶化为判断标志来确定曝气生物滤池9是否存在水头损失异常而需要反冲洗，减少人工观察水头损失并需要频繁采样分析的工作量，可以更加方便、快捷、准确、及时地判断曝气生物滤池9是否存在水头损失异常，从而更加高效合理地设计调整反冲洗的频率和确定反冲洗的周期，并优化反冲洗系统3对曝气生物滤池9的反冲洗效果。

进一步地，请一并参阅图1，作为本实用新型提供的用于曝气生物滤池的水头损失监测控制系统的实施例的具体实施方式，水头损失监测控制系统还包括用于远程操作监控的移动终端6，移动终端6与云平台系统4通过无线网络连接，具体地，无线网络可以选择现有任一种短距离无线网络(如蓝牙网络、WIFI网络等)或现有任一种远距离无线网络(如GPRS网络、移动通信网络等)。移动终端6可以选择现有任一种智能控制设备(如笔记本电脑、平板电脑、智能手机等)，优选地，移动终端6采用安装有APP的智能手机。云平台系统4通过无线网络将水头损失值随时间变化的曲线发送给移动终端6，工作人员可以通过移动终端6的显示屏实时监测水头损失值Δh随时间变化的曲线是否落入临界水头损失范围内，方便工作人员可以直观地监测曝气生物滤池9是否存在水头损失异常，并可随时随地通过移动终端6对曝气生物滤池9的水头损失实行远程监测和监控。

进一步地，请一并参阅图1，作为本实用新型提供的用于曝气生物滤池的水头损失监测控制系统的实施例的具体实施方式，水头损失监测控制系统还包括用于对监测模块1采集的电信号进行模数转换的信号调理模块7，信号调理模块7包括用于对第一监测装置11采集的压力电信号进行模数转换的第一模数转换器71，第一监测装置11与第一模数转换器71电性连接，第一模数转换器71与控制模块2电性连接。本实施例通过设置将第一监测装置11监测采集的压力电信号进行模数转换的第一模数转换器71，使第一监测装置11监测采集的压力电信号快速精准地转化成压力数据，以提高控制模块2压力数据处理分析的速度和准确率，从而提高水头损失监测控制系统对曝气生物滤池9的水头损失实时监测及控制处理的准确性。

进一步地，请一并参阅图1，作为本实用新型提供的用于曝气生物滤池的水头损失监测控制系统的实施例的具体实施方式，信号调理模块7还包括用于对第二监测装置12采集的压力信号进行模数转换的第二模数转换器72，第二监测装置12与第二模数转换器72电性连接，第二模数转换器72与控制模块2电性连接。本实施例通过设置将第二监测装置12监测采集的压力电信号进行模数转换的第二模数转换器72，使第二监测装置12监测采集的压力电信号快速精准地转化成压力数据，以提高控制模块2压力数据处理分析的速度和准确率，从而提高水头损失监测控制系统对曝气生物滤池9的水头损失实时监测及控制处理的准确性。

进一步地，请一并参阅图1及图2，作为本实用新型提供的用于曝气生物滤池的水头损失监测控制系统的实施例的具体实施方式，第一监测装置11采用第一压力传感器，第一压力传感器与第一模数转换器71电性连接，第一模数转换器71和控制模块2电性连接，以对曝气生物滤池9进水处的水压进行实时监测，并将采集的实时压力数据实时地传输至控制模块2。

进一步地，请一并参阅图1及图2，作为本实用新型提供的用于曝气生物滤池的水头损失监测控制系统的实施例的具体实施方式，第二监测装置12采用第二压力传感器，第二压力传感器与第二模数转换器72电性连接，第二模数转换器72与控制模块2电性连接，以对曝气生物滤池9出水处的水压进行实时监测，并将采集的实时压力数据实时地传输至央处理器模块。

进一步地，请一并参阅图2，作为本实用新型提供的用于曝气生物滤池的水头损失监测控制系统的实施例的具体实施方式，第一压力传感器设置于曝气生物滤池9底部的进水处，第二压力传感器设置于曝气生物滤池9顶部的出水处，以提高水头损失监测控制系统

进一步地，请一并参阅图1，作为本实用新型提供的用于曝气生物滤池的水头损失监测控制系统的实施例的具体实施方式，水头损失监测控制系统还包括用于根据水头损失值Δh随时间变化曲线判断水头损失值Δh是否在预设的临界水头损失范围内变化的预警模块8，预警模块8与云平台系统4电性连接。当预警模块8根据水头损失值随时间变化曲线判断水头损失值Δh是在预设的临界水头损失范围内变化时，预警模块8将判断结果转化为预警信号传输至云平台系统4，云平台系统4通过无线网络将预警模块8发出的预警信号远程发送至工作人员的移动终端6，以将曝气生物滤池9的水头损失异常变化情况告知工作人员，以便工作人员及时通过移动终端6作出预警。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于曝气生物滤池的水头损失监测控制系统，其特征在于：包括用于对所述曝气生物滤池的水头损失进行监测的监测模块、用于对所述监测模块采集的水头损失数据进行分析处理的控制模块、用于对曝气生物滤池出水水质进行取样检测的水质检测系统、以及用于对所述曝气生物滤池进行反冲洗的反冲洗系统，所述监测模块包括用于对所述曝气生物滤池进水处的压力进行实时监测并采集的第一监测装置和用于对所述曝气生物滤池出水处的压力进行实时监测并采集的第二监测装置，所述水质检测系统、所述第一监测装置、所述第二监测装置和所述反冲洗系统分别与所述控制模块电性连接。

2.如权利要求1所述的用于曝气生物滤池的水头损失监测控制系统，其特征在于：所述水头损失监测控制系统还包括用于后台监控的云平台系统、以及用于将经所述控制模块分析处理后的压力数据传输至所述云平台系统的通讯模块。

3.如权利要求2所述的用于曝气生物滤池的水头损失监测控制系统，其特征在于：所述水头损失监测控制系统还包括用于远程操作监控的移动终端，所述移动终端与所述云平台系统通过无线网络连接。

4.如权利要求3所述的用于曝气生物滤池的水头损失监测控制系统，其特征在于：所述移动终端采用智能手机。

5.如权利要求1所述的用于曝气生物滤池的水头损失监测控制系统，其特征在于：所述水头损失监测控制系统还包括用于对所述监测模块的电信号进行模数转换的信号调理模块，所述信号调理模块包括用于对所述第一监测装置采集的压力信号进行模数转换的第一模数转换器，所述第一监测装置与所述第一模数转换器电性连接，所述第一模数转换器与所述控制模块电性连接。

6.如权利要求5所述的用于曝气生物滤池的水头损失监测控制系统，其特征在于：所述信号调理模块还包括用于对所述第二监测装置采集的压力信号进行模数转换的第二模数转换器，所述第二监测装置与所述第二模数转换器电性连接，所述第二模数转换器与所述控制模块电性连接。

7.如权利要求6所述的用于曝气生物滤池的水头损失监测控制系统，其特征在于：所述第一监测装置采用第一压力传感器，所述第一压力传感器、所述第一模数转换器和所述控制模块依次电性连接。

8.如权利要求7所述的用于曝气生物滤池的水头损失监测控制系统，其特征在于：所述第二监测装置采用第二压力传感器，所述第二压力传感器、所述第二模数转换器和所述控制模块依次电性连接。

9.如权利要求8所述的用于曝气生物滤池的水头损失监测控制系统，其特征在于：所述第一压力传感器设置于所述曝气生物滤池底部的进水处，所述第二压力传感器设置于所述曝气生物滤池顶部的出水处。

10.如权利要求2所述的用于曝气生物滤池的水头损失监测控制系统，其特征在于：所述水头损失监测控制系统还包括用于判断水头损失值是否在预设的临界水头损失范围内变化的预警模块，所述预警模块与所述云平台系统电性连接。