CN210855457U - 一种曝气控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种曝气控制系统，属于污水处理领域。本实用新型的一种曝气控制系统包括厌氧处理池、缺氧处理池、曝气处理池、控制单元和鼓风机，通过在各处理池的合适位置上设置溶解氧仪，由控制单元采集数据信号并对鼓风机和各受控曝气单元的气量分配进行自动调节，智能分配每个溶解氧控制区的溶氧量，自动调整气体流量设定值，避免曝气过度，从而不仅实现精确曝气，而且节能降耗，保证出水达标，保证生化处理系统的稳定、可靠运行。

Description

一种曝气控制系统

技术领域

本实用新型属于污水处理领域，更具体地说，涉及一种曝气控制系统。

背景技术

国内污水厂运行的电耗主要集中在鼓风曝气环节，鼓风曝气环境能耗可占全厂能耗的 50％～75％。近年来随着“节能减排”政策的贯彻执行，污水处理领域无论从工艺运行方面还是经济运行角度均要求对污水厂曝气环节加强科学化管理。

当曝气量较大时，除额外增加运行费用外，高强度的曝气搅拌作用会将污泥絮体打碎，影响二沉池内的污泥沉降，造成污泥流失，影响出水水质；此外，对于总氮(TN)要求去除严格的污水厂，过量曝气则会由于混合液回流作用而造成缺氧段溶解氧浓度过高，从而抑制反硝化反应的发生。当曝气量较小时，好氧段硝化反应受到抑制，易造成出水氨氮值不达标；此外，好氧池长期处于低氧环境易造成活性污泥漂浮现象。因此，曝气系统运行效果对污水处理厂的运营有着重大影响。

经检索发现，公布号CN106082430A，公布日2016年11月9日的中国发明专利申请公开了一种曝气控制系统，该系统包括数据采集单元、PLC控制单元、曝气单元，所述数据采集单元包括OUR测定仪、OTE测定仪与DO测定仪，所述曝气单元包括鼓风机、微孔曝气头与流量计；该申请还提供了利用所述曝气控制系统进行曝气控制的方法，所述系统自动控制软件将根据在线自动采集的OUR值、OTE值及DO值，计算需供给的曝气量，再将信号输出改变鼓风流量，实现了氧气的供需动态平衡，既弥补了供氧不足造成的水质较差问题，也减少了过多曝气的能量浪费。但该曝气控制系统仅是基于耗氧速率OUR和氧转移效率OTE 为控制参数的曝气系统，该曝气系统所提供的应当供给的氧气量的准确性尚待进一步提高，以实现精确曝气保证，达到节能降耗的目的。

实用新型内容

1.要解决的问题

针对现有污水处理技术中无法实现精确曝气，造成运行能耗高，影响出水水质等问题，本实用新型提供一种曝气控制系统，包括厌氧处理池、缺氧处理池、曝气处理池、控制单元和鼓风机，通过在各处理池的合适位置上设置溶解氧仪，由控制单元采集数据信号并对鼓风机和各受控曝气单元的气量分配进行自动调节，智能分配每个溶解氧控制区的溶氧量，自动调整气体流量设定值，从而实现精确曝气，节能降耗，保证出水达标，保证生化处理系统的稳定运行。

2.技术方案

为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

本实用新型的一种曝气控制系统，包括厌氧处理池、缺氧处理池、曝气处理池、控制单元和鼓风机，所述厌氧处理池的一端设置有进水口，在所述厌氧处理池下方靠近进水口的位置上设置有第一溶解氧仪，厌氧处理池另一端设置有厌氧处理池出口，厌氧处理池通过厌氧处理池出口与缺氧处理池相连通；所述缺氧处理池位于厌氧处理池与曝气处理池之间，缺氧处理池的一端通过厌氧处理池出口与厌氧处理池相连通，缺氧处理池的另一端设置有缺氧处理池出口，缺氧处理池通过缺氧处理池出口与曝气处理池相连通，缺氧处理池下方靠近缺氧处理池出口的位置上设置有第二溶解氧仪；

所述曝气处理池内设置有曝气装置，该曝气装置通过曝气主管与鼓风机相连，且在曝气处理池的底部设置有曝气池溶解氧仪，该曝气池溶解氧仪与曝气装置的底下部对应设置，该曝气处理池的底部侧壁设置有出水口；所述第一溶解氧仪、第二溶解氧仪和曝气池溶解氧仪与控制单元电连接。

优选地，曝气处理池内设置有第一曝气装置、第二曝气装置和第三曝气装置，在曝气处理池下方靠近所述第一曝气装置、第二曝气装置和第三曝气装置的位置上分别对应设置第三溶解氧仪、第四溶解氧仪和第五溶解氧仪，所述第一溶解氧仪、第二溶解氧仪、第三溶解氧仪、第四溶解氧仪和第五溶解氧仪与控制单元电连接。

优选地，所述控制单元包括计算处理器、第一控制器和第二控制器，所述第一溶解氧仪、第二溶解氧仪和曝气池溶解氧仪与计算处理器的输入端电连接，计算处理器的输出端通过第一控制器与鼓风机电连接；计算处理器的输出端通过第二控制器与曝气装置电连接。

优选地，所述曝气处理池设置有2个自上而下延伸的挡板Ⅰ和2个自下而上延伸的挡板Ⅱ，且挡板Ⅰ和挡板Ⅱ间隔设置分隔成第一曝气区、第二曝气区、第三曝气区、第四曝气区和第五曝气区，该第一曝气区、第二曝气区、第三曝气区、第四曝气区和第五曝气区依次相连通；所述第一曝气装置设置于第一曝气区内，第二曝气装置设置于第三曝气区内且第三曝气装置设置于第五曝气区内。

优选地，在所述厌氧处理池下方靠近进水口的位置上还设置有第一ORP仪，该第一ORP 仪与计算处理器电连接。

优选地，在所述缺氧处理池下方靠近缺氧处理池出口的位置上还设置有第二ORP仪和氨氮仪，该第二ORP仪和氨氮仪与计算处理器电连接。

优选地，在所述曝气处理池下方靠近出水口的位置上还设置有污泥浓度计和硝态氮仪，该污泥浓度计和硝态氮仪与计算处理器电连接。

优选地，本实用新型的一种曝气控制系统还包括进水流量计，该进水流量计设置在进水管道上，该进水流量计与计算处理器电连接。

优选地，所述曝气装置包括曝气支管、喷头和气量调节阀，所述曝气支管一端与曝气主管相连，曝气支管另一端延伸至曝气处理池中，所述喷头设置于曝气支管下部；所述气量调节阀设置于曝气支管的上部。

优选地，所述计算处理器的输出端通过第二控制器与曝气装置的气量调节阀电连接。

3.有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型的一种曝气控制系统，包括厌氧处理池、缺氧处理池、曝气处理池、控制单元和鼓风机，通过在各处理池的合适位置上设置溶解氧仪，并通过控制单元获得各探测仪的数据信号，对鼓风机和各受控曝气单元的气量分配进行自动调节，智能分配每个溶解氧控制区的溶氧量，再自动调整气体流量设定值，避免曝气过度，从而实现精确曝气，节能降耗，保证出水达标及生化处理系统的稳定运行；

(2)本实用新型的一种曝气控制系统，通过对进水水质和水量的变化做出实时调整，通过对鼓风机及曝气装置气量输出和分配的合理控制，智能分配每个溶解氧控制区的溶氧量，将曝气处理池的溶解氧控制在相对稳定的范围内，既可提高出水达标排放的稳定性，又能大量节省手动调节的人力投入；

(3)本实用新型的一种曝气控制系统，是一种基于前馈开环控制+溶解氧反馈闭环控制的精确曝气控制系统，前馈开环控制是依据进水流量(由进水流量计测定)和水质(由溶解氧仪、污泥浓度计、硝态氮仪、氨氮仪和ORP仪测定)的测定值计算出进水负荷，对应于不同的进水负荷，确定供气量和曝气处理池不同区域的DO设定值；溶解氧反馈闭环控制是通过曝气量的调节，保持DO的测定值与设定值的差趋于最小，并采用气体流量计测定气体流量，通过气量调节使空气流量尽量接近设定的流量值，保证供气量的稳定性，避免超调发生；

(4)本实用新型的一种曝气控制系统，结构简单、设计合理、便于维护、使用寿命长。

附图说明

图1为本实用新型的一种曝气控制系统的结构示意图；

图中：

110、厌氧处理池；111、进水口；112、厌氧处理池出口；113、进水管道；114、进水流量计；

120、缺氧处理池；121、第一缺氧处理池；122、第二缺氧处理池；123、缺氧处理池出口；

130、曝气处理池；131、出水口；1321、挡板Ⅰ；1322、挡板Ⅱ；140、控制单元；

210、鼓风机；220、曝气主管；221、第一曝气支管；222、第二曝气支管；

223、第三曝气支管；232、曝气喷头；231、气量调节阀；

311、第一溶解氧仪；312、第二溶解氧仪；313、第三溶解氧仪；314、第四溶解氧仪；

315、第五溶解氧仪；321、第一ORP仪；322、氨氮仪；325、污泥浓度计；

331、第二ORP仪；335、硝态氮仪；

410、计算处理器；420、第一控制器；430、第二控制器。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进一步进行描述。

实施例1

如图1所示，本实用新型的一种曝气控制系统，包括厌氧处理池110、缺氧处理池120、曝气处理池130、控制单元140和鼓风机210，所述厌氧处理池110的一端设置有进水口111，待处理的水体从该进水口111进入厌氧处理池110中，在所述厌氧处理池110下方靠近进水口111的位置上设置有第一溶解氧仪311和第一ORP仪321，分别用于连续监测厌氧处理池 110中水体的溶解氧量和电位值；厌氧处理池110另一端设置有厌氧处理池出口112，厌氧处理池110通过厌氧处理池出口112与缺氧处理池120相连通，经厌氧处理池110处理后的水体通过厌氧处理池出口112进入缺氧处理池120中；

所述缺氧处理池120位于厌氧处理池110与曝气处理池130之间，缺氧处理池120的一端通过厌氧处理池出口112与厌氧处理池110相连通，缺氧处理池120的另一端设置有缺氧处理池出口123，缺氧处理池120通过缺氧处理池出口123与曝气处理池130相连通，缺氧处理池120处理后的水体通过缺氧处理池出口123进入曝气处理池130中；缺氧处理池120下方靠近缺氧处理池出口123的位置上设置有第二溶解氧仪312、第二ORP仪331和氨氮仪322，分别用于连续监测缺氧处理池120中水体的溶解氧量、电位值和氨氮值；

需要说明的是，所述缺氧处理池120可包括多个处理池；如图1所示，缺氧处理池120 包括第一缺氧处理池121和第二缺氧处理池122，该第一缺氧处理池121位于第二缺氧处理池122上方并与第二缺氧处理池122相连通，进入缺氧处理池120的水体先后通过第一缺氧处理池121和第二缺氧处理池122处理，而后通过缺氧处理池出口123进入曝气处理池130 中。

所述曝气处理池130内设置有第一曝气装置、第二曝气装置和第三曝气装置，该第一曝气装置、第二曝气装置和第三曝气装置通过曝气主管220与鼓风机210相连，且在曝气处理池130下方靠近所述第一曝气装置、第二曝气装置和第三曝气装置的位置上分别对应设置有曝气池溶解氧仪，如第三溶解氧仪313、第四溶解氧仪314和第五溶解氧仪315，这些溶解氧仪用于对曝气处理池130内不同区域的水体进行溶解氧量监测；

需要说明的是，所述曝气处理池130还设置有2个自上而下延伸的挡板Ⅰ1321和2个自下而上延伸的挡板Ⅱ1322，且挡板Ⅰ1321和挡板Ⅱ1322间隔设置，将曝气处理池130分隔成第一曝气区、第二曝气区、第三曝气区、第四曝气区和第五曝气区，该第一曝气区、第二曝气区、第三曝气区、第四曝气区和第五曝气区依次相连通；所述第一曝气装置设置于第一曝气区内，第二曝气装置设置于第三曝气区内且第三曝气装置设置于第五曝气区内。

所述曝气处理池130的底部侧壁设置有出水口131，经曝气处理池130处理后的水体从该出水口131排出；在该曝气处理池130下方靠近出水口131的位置上(如图1所示，第五曝气区内)还设置有污泥浓度计325和硝态氮仪335，用于对曝气处理池130中的水体进行污泥浓度和硝态氮含量的检测；

此外，所述第一溶解氧仪311、第二溶解氧仪312、第三溶解氧仪313、第四溶解氧仪314 和第五溶解氧仪315，以及第一ORP仪321、第二ORP仪331、氨氮仪322、污泥浓度计325和硝态氮仪335均与控制单元140电连接。

需要说明的是，所述控制单元140包括计算处理器410(如图1所示，计算机)、第一控制器420和第二控制器430。所述第一溶解氧仪311、第二溶解氧仪312和曝气池溶解氧仪(如第三溶解氧仪313、第四溶解氧仪314和第五溶解氧仪315)，以及第一ORP仪321、第二ORP仪331、氨氮仪322、污泥浓度计325和硝态氮仪335均与计算处理器410电连接，该计算处理器410用于对各探测仪进行数据信号采集与处理；

具体地说，所述第一溶解氧仪311、第二溶解氧仪312和曝气池溶解氧仪(如第三溶解氧仪313、第四溶解氧仪314和第五溶解氧仪315)，以及第一ORP仪321、第二ORP仪331、氨氮仪322、污泥浓度计325和硝态氮仪335均与计算处理器410的输入端电连接，通过计算处理器410的输入端采集来自各探测仪的检测数据信号，而后进行气量的计算处理，得到气量控制信号，该气量控制信号通过计算处理器410的输出端输出，执行对气量供应的控制；计算处理器410的输出端通过第一控制器420与鼓风机210电连接；计算处理器410的输出端还通过第二控制器430与曝气装置(如第一曝气装置、第二曝气装置和第三曝气装置)电连接。

需要进一步说明的是，所述第一曝气装置包括第一曝气支管221、喷头232和气量调节阀231，所述第二曝气装置包括第二曝气支管222、喷头232和气量调节阀231，所述第三曝气装置包括第三曝气支管223、喷头232和气量调节阀231；第一曝气支管221、第二曝气支管222、第三曝气支管223的一端分别与曝气主管220相连，第一曝气支管221、第二曝气支管222、第三曝气支管223的另一端延伸至曝气处理池130中，所述喷头232分别设置于各曝气支管下部，用于对不同曝气区进行曝气；所述气量调节阀231分别设置于各曝气支管的上部，这些气量调节阀231为线性调节阀；计算处理器410的输出端通过第二控制器430分别与第一曝气装置、第二曝气装置和第三曝气装置的气量调节阀231电连接，从而实现对曝气处理池130的不同曝气区内不同曝气装置进行气量控制与分配。

此外，本实用新型的曝气控制系统还包括进水流量计114，该进水流量计114设置在进水管道113上且与计算处理器410电连接，用于结合各探测仪的检测数据计数出进水负荷，以便对应于不同的进水负荷，本曝气控制系统确定曝气的供气量和曝气池不同区域的DO设定值。

值得注意的是，本实用新型的一种曝气控制系统是一种基于前馈+反馈的精确曝气控制系统，具体地说，本实用新型的曝气控制系统将前馈开环控制与溶解氧反馈闭环控制相结合。

前馈开环控制包括依据进水流量(进水流量计114的检测数据)和水质(第一溶解氧仪 311、第二溶解氧仪312、第三溶解氧仪313、第四溶解氧仪314和第五溶解氧仪315，以及第一ORP仪321、第二ORP仪331、氨氮仪322、污泥浓度计325和硝态氮仪335的检测数据)，由计算处理器410计算出进水负荷，而后对应于不同的进水负荷，确定供气量和曝气池不同区域的DO设定值；

溶解氧反馈闭环控制包括由计算处理器410的输出端通过第一控制器420与鼓风机210 电连接；计算处理器410的输出端通过第二控制器430与曝气装置的气量调节阀231电连接，实现对曝气量的调节，保持DO的测定值与设定值的差趋于最小。由于溶解氧值的变化要通过生物反应才能达到平衡，需要较长的时间，采用气体流量计测定气体流量，通过气量调节使空气流量尽量接近设定的流量值，保证供气量的稳定性，避免超调发生。

通过本实用新型的一种曝气控制系统能根据需要采集各类探测仪数据信号，对鼓风机和各受控曝气装置的气量分配进行自动调节，智能分配每个溶解氧控制区的溶氧量，自动调整气体流量设定值，避免曝气过度，不仅实现精确曝气，而且实现节能降耗，最大限度保证出水达标，保证生化处理系统的稳定、可靠运行。

在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本实用新型。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本实用新型的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本实用新型的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本实用新型或本申请和本实用新型的应用领域。

Claims (10)

1.一种曝气控制系统，其特征在于：包括厌氧处理池(110)、缺氧处理池(120)、曝气处理池(130)、控制单元(140)和鼓风机(210)，所述厌氧处理池(110)的一端设置有进水口(111)，在所述厌氧处理池(110)下方靠近进水口(111)的位置上设置有第一溶解氧仪(311)，厌氧处理池(110)另一端设置有厌氧处理池出口(112)，厌氧处理池(110)通过厌氧处理池出口(112)与缺氧处理池(120)相连通；所述缺氧处理池(120)位于厌氧处理池(110)与曝气处理池(130)之间，缺氧处理池(120)的一端通过厌氧处理池出口(112)与厌氧处理池(110)相连通，缺氧处理池(120)的另一端设置有缺氧处理池出口(123)，缺氧处理池(120)通过缺氧处理池出口(123)与曝气处理池(130)相连通，缺氧处理池(120)下方靠近缺氧处理池出口(123)的位置上设置有第二溶解氧仪(312)；

所述曝气处理池(130)内设置有曝气装置，该曝气装置通过曝气主管(220)与鼓风机(210)相连，且在曝气处理池(130)的底部设置有曝气池溶解氧仪，该曝气池溶解氧仪与曝气装置的底下部对应设置，该曝气处理池(130)的底部侧壁设置有出水口(131)；所述第一溶解氧仪(311)、第二溶解氧仪(312)和曝气池溶解氧仪与控制单元(140)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种曝气控制系统，其特征在于：曝气处理池(130)内设置有第一曝气装置、第二曝气装置和第三曝气装置，在曝气处理池(130)下方靠近所述第一曝气装置、第二曝气装置和第三曝气装置的位置上分别对应设置第三溶解氧仪(313)、第四溶解氧仪(314)和第五溶解氧仪(315)，所述第一溶解氧仪(311)、第二溶解氧仪(312)、第三溶解氧仪(313)、第四溶解氧仪(314)和第五溶解氧仪(315)与控制单元(140)电连接。

3.根据权利要求1所述的一种曝气控制系统，其特征在于：所述控制单元(140)包括计算处理器(410)、第一控制器(420)和第二控制器(430)，所述第一溶解氧仪(311)、第二溶解氧仪(312)和曝气池溶解氧仪与计算处理器(410)的输入端电连接，计算处理器(410)的输出端通过第一控制器(420)与鼓风机(210)电连接；计算处理器(410)的输出端通过第二控制器(430)与曝气装置电连接。

4.根据权利要求2所述的一种曝气控制系统，其特征在于：所述曝气处理池(130)设置有2个自上而下延伸的挡板Ⅰ(1321)和2个自下而上延伸的挡板Ⅱ(1322)，且挡板Ⅰ(1321)和挡板Ⅱ(1322)间隔设置分隔成第一曝气区、第二曝气区、第三曝气区、第四曝气区和第五曝气区，该第一曝气区、第二曝气区、第三曝气区、第四曝气区和第五曝气区依次相连通；所述第一曝气装置设置于第一曝气区内，第二曝气装置设置于第三曝气区内且第三曝气装置设置于第五曝气区内。

5.根据权利要求3所述的一种曝气控制系统，其特征在于：在所述厌氧处理池(110)下方靠近进水口(111)的位置上还设置有第一ORP仪(321)，该第一ORP仪(321)与计算处理器(410)电连接。

6.根据权利要求3所述的一种曝气控制系统，其特征在于：在所述缺氧处理池(120)下方靠近缺氧处理池出口(123)的位置上还设置有第二ORP仪(331)和氨氮仪(322)，该第二ORP仪(331)和氨氮仪(322)与计算处理器(410)电连接。

7.根据权利要求3所述的一种曝气控制系统，其特征在于：在所述曝气处理池(130)下方靠近出水口(131)的位置上还设置有污泥浓度计(325)和硝态氮仪(335)，该污泥浓度计(325)和硝态氮仪(335)与计算处理器(410)电连接。

8.根据权利要求3所述的一种曝气控制系统，其特征在于：还包括进水流量计(114)，该进水流量计(114)设置在进水管道(113)上，该进水流量计(114)与计算处理器(410)电连接。

9.根据权利要求3所述的一种曝气控制系统，其特征在于：所述曝气装置包括曝气支管、喷头和气量调节阀，所述曝气支管一端与曝气主管(220)相连，曝气支管另一端延伸至曝气处理池(130)中，所述喷头设置于曝气支管下部；所述气量调节阀设置于曝气支管的上部。

10.根据权利要求9所述的一种曝气控制系统，其特征在于：所述计算处理器(410)的输出端通过第二控制器(430)与曝气装置的气量调节阀电连接。

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