CN211283894U - 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，包括：进水计量计设在好氧池的进水管上；第一溶解氧在线仪表和第一氨氮在线仪表分设在好氧池内的第二段池体的末端；第二溶解氧在线仪表和第二氨氮在线仪表分设在好氧池内的第四段池体的末端；四个气体流量计和四个电动阀门分设四个曝气支管上；控制装置，能根据接收的各仪表的测量值，通过控制变频鼓风设备和四个电动阀门对好氧池内的曝气按需进行溶解氧前馈与反馈曝气控制、前馈曝气补偿控制和氨氮曝气补偿控制。该系统解决单一溶解氧反馈控制难以应对水质水量波动且曝气实现稳定控制，同时工艺达标，实现系统高效稳定运行。

Description

一种曝气控制系统

技术领域

本实用新型涉及污水处理领域，尤其涉及一种曝气控制系统。

背景技术

目前，由于社会发展，城镇化建设力度加大，城镇污水处理厂运营进入高效运行期，污水处理不仅局限于处理达标，同时向节能降耗等方向发展，响应社会节能减排目标。城镇污水处理大部分以生活污水为主，成熟的处理工艺为AAO、氧化沟等，以及新兴的MBR等，其曝气方式一般为鼓风曝气和机械曝气，曝气系统能耗在污水处理过程中占比一般超过50％以上，针对曝气节能技术研究较多，大多数是基于溶解氧(DO)反馈控制进行调节的，但是污水处理进水水质通常波动较大，控制系统往往存在大延迟，滞后影响较大，造成系统调节效果不佳；随着自控过程控制系统的发展，加入前馈控制应对水量水质波动等问题，但是也存在水质波动情况下进水化学需要量(COD)、氨氮(NH₃)仪表无法实时响应，仪表故障率较高，仪表的可靠性受到一定影响，造成控制系统存在偏差。

因此，如何提供一种能稳定控制曝气，以在满足污水处理节能降耗与工艺达标的要求的前提下，使污水处理厂高效稳定运行是需要解决的问题。

实用新型内容

基于现有技术所存在的问题，本实用新型的目的是提供一种曝气控制系统，能解决现有通过单一溶解氧反馈控制曝气，难以应对水质水量波动以及实现曝气稳定控制的问题。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型实施方式提供一种曝气控制系统，用于单序列好氧池内分为四段池体的污水处理系统，其中四段池体内分别设置第一曝气支管、第二曝气支管、第三曝气支管和第四曝气支管，各曝气支管经曝气主管路与变频鼓风设备连接，包括：

进水计量计、第一溶解氧在线仪表、第二溶解氧在线仪表、第一氨氮在线仪表、第二氨氮在线仪表、第一气体流量计、第二气体流量计、第三气体流量计、第四气体流量计、第一电动阀门、第二电动阀门、第三电动阀门、第四电动阀门和控制装置；其中，

所述进水计量计设在所述好氧池的进水管上，与所述控制装置电气连接；

所述第一溶解氧在线仪表和所述第一氨氮在线仪表分别设在所述好氧池内的第二段池体的末端，所述第一溶解氧在线仪表和所述第一氨氮在线仪表均与所述控制装置电气连接；

所述第二溶解氧在线仪表和所述第二氨氮在线仪表分别设在所述好氧池内的第四段池体的末端，所述第二溶解氧在线仪表和所述第二氨氮在线仪表均与所述控制装置电气连接；

所述第一气体流量计、第二气体流量计、第三气体流量计和第四气体流量计分别设在所述好氧池内一段池体至四段池体内的第一曝气支管至第四曝气支管的前端上，所述第一气体流量计、第二气体流量计、第三气体流量计和第四气体流量计均与所述控制装置电气连接；

所述第一电动阀门、第二电动阀门、第三电动阀门和第四电动阀门分别设在所述好氧池内一段池体至四段池体内的第一曝气支管至第四曝气支管的前端上，所述第一电动阀门、第二电动阀门、第三电动阀门和第四电动阀门均与所述控制装置电气连接；

所述控制装置，能根据接收的进水计量计、第一溶解氧在线仪表、第二溶解氧在线仪表、第一氨氮在线仪表、第二氨氮在线仪表、第一气体流量计、第二气体流量计、第三气体流量计和第四气体流量的测量值，通过控制所述变频鼓风设备和第一电动阀门、第二电动阀门、第三电动阀门和第四电动阀门对所述好氧池内的曝气按需进行前馈与反馈曝气补偿控制、前馈曝气补偿控制和氨氮曝气补偿控制。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的曝气控制系统，其有益效果为：

通过在分为四段池体的好氧池内分别设置第一溶解氧在线仪表、第二溶解氧在线仪表、第一氨氮在线仪表、第二氨氮在线仪表，以及在好氧池进水管设置进水计量计，使得控制装置能接收第一溶解氧在线仪表、第二溶解氧在线仪表、第一氨氮在线仪表、第二氨氮在线仪表和进水计量计的测量值，进而根据好氧池各分段池体内的溶解氧、氨氮值，能实现采用溶解氧前馈与反馈曝气控制方式，以溶解氧与氨氮分别作为控制变量，对好氧池气量进行分配调节；以及根据进水流量波动情况实施前馈曝气补偿，针对好氧池出水氨氮超标进行氨氮曝气补偿；通过引入氨氮的前馈控制溶解氧同时与溶解氧反馈控制结合，并通过前馈与反馈曝气补偿，解决单一溶解氧反馈控制难以应对水质水量波动且曝气实现稳定控制，同时工艺达标，实现系统高效稳定运行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例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，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本实用新型实施例提供的曝气控制系统的构成示意图；

图2为本实用新型实施例提供的曝气控制方法流程图；

图中各标记为：1-电气控制柜；11-电气柜设备开关；12-继电器；13-接线端子；2-自控柜；21-PLC电源；22-输入输出模块；23-仪表开关；24-工控机；31-第一氨氮在线仪表；32-第二氨氮在线仪表；41-第一溶解氧在线仪表；42-第二溶解氧在线仪表；51-第一气体流量计；52-第二气体流量计；53-第三气体流量计；54-第四气体流量计；61-第一电动阀门；62-第二电动阀门；63-第三电动阀门；64-第四电动阀门；7-进水流量计；8-变频鼓风设备。

具体实施方式

下面结合本实用新型的具体内容，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，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，都属于本实用新型的保护范围。本实用新型实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种曝气控制系统，适用于控制城镇污水处理厂鼓风曝气单元氨氮及溶解氧浓度，能够提高曝气系统稳定控制水平，实现鼓风机能耗降低，该系统用于好氧池内分为四段池体的污水处理系统，其中四段池体内分别设置第一曝气支管、第二曝气支管、第三曝气支管和第四曝气支管，各曝气支管经曝气主管路与变频鼓风设备连接，包括：

进水计量计、第一溶解氧在线仪表、第二溶解氧在线仪表、第一氨氮在线仪表、第二氨氮在线仪表、第一气体流量计、第二气体流量计、第三气体流量计、第四气体流量计、第一电动阀门、第二电动阀门、第三电动阀门、第四电动阀门和控制装置；其中，

所述进水计量计设在所述好氧池的进水管上，与所述控制装置电气连接；

所述第一溶解氧在线仪表和所述第一氨氮在线仪表分别设在所述好氧池内的第二段池体的末端，所述第一溶解氧在线仪表和所述第一氨氮在线仪表均与所述控制装置电气连接；

所述第二溶解氧在线仪表和所述第二氨氮在线仪表分别设在所述好氧池内的第四段池体的末端，所述第二溶解氧在线仪表和所述第二氨氮在线仪表均与所述控制装置电气连接；

所述第一气体流量计、第二气体流量计、第三气体流量计和第四气体流量计分别设在所述好氧池内一段池体至四段池体内的第一曝气支管至第四曝气支管的前端上，所述第一气体流量计、第二气体流量计、第三气体流量计和第四气体流量计均与所述控制装置电气连接；

所述第一电动阀门、第二电动阀门、第三电动阀门和第四电动阀门分别设在所述好氧池内一段池体至四段池体内的第一曝气支管至第四曝气支管的前端上，所述第一电动阀门、第二电动阀门、第三电动阀门和第四电动阀门均与所述控制装置电气连接；

所述控制装置，能根据接收的进水计量计、第一溶解氧在线仪表、第二溶解氧在线仪表、第一氨氮在线仪表、第二氨氮在线仪表、第一气体流量计、第二气体流量计、第三气体流量计和第四气体流量的测量值，通过控制所述变频鼓风设备和第一电动阀门、第二电动阀门、第三电动阀门和第四电动阀门对所述好氧池内的曝气按需进行溶解氧前馈与反馈曝气控制、前馈曝气补偿控制和氨氮曝气补偿控制。

上述系统中，控制装置，能根据接收的进水计量计、第一溶解氧在线仪表、第二溶解氧在线仪表、第一氨氮在线仪表、第二氨氮在线仪表、第一气体流量计、第二气体流量计、第三气体流量计和第四气体流量的测量值，通过控制所述变频鼓风设备和第一电动阀门、第二电动阀门、第三电动阀门和第四电动阀门对所述好氧池内的曝气按需进行溶解氧前馈与反馈曝气控制、前馈曝气补偿控制和氨氮曝气补偿控制中，

所述溶解氧前馈与反馈曝气控制为：

根据好氧池的设计参数设定所述好氧池内第一段池体至第四段池体保持污泥不沉降的最大曝气风量和最小曝气风量；其中，最大曝气风量是为了不让鼓风机调节频率太大，最小曝气风量为了好氧池不沉泥，最大曝气风量和最小曝气风量的限定了鼓风机进行调节的范围；

设定第一溶解氧在线仪表的设定值(该设定值控制为0.5～1mg/L，实际中可根据经验设定)，根据所述第一溶解氧在线仪表的设定值与该第一溶解氧在线仪表的实测值的偏差通过PID串级反馈控制控制第二气体流量计调整所述第二电动阀门对所述好氧池内第二段池体的曝气风量调节，并根据所述第二段池体的曝气风量调整所述第一电动阀门控制第一段池体的曝气风量与该第二段池体的曝气风量相等；

根据进水氨氮浓度设定第一氨氮在线仪表的设定值，根据所述第一氨氮在线仪表的设定值与该第一氨氮在线仪表的实测值之差求出氨氮的变化值，按设定的调整周期根据氨氮的变化值自动分配并调整第二溶解氧在线仪表的设定值，根据所述第二溶解氧在线仪表的设定值与该第二溶解氧在线仪表的实测值的偏差通过PID串级反馈控制第四气体流量计调整所述第四电动阀门对所述好氧池内的第四段池体的曝气风量调节，并根据所述第四段池体的曝气风量调整第三电动阀门控制第三段池体的曝气风量与该第四段池体的曝气风量相等；

所述前馈曝气补偿控制为：

当所述好氧池的进水流量Q超过正常进水量预定幅度，进行前馈曝气补偿，前馈补偿气量为：O_q＝Y×Q_设×(Q_实/Q_设-1)；

其中：O_q：前馈补偿气量；

Y：设计曝气风量与设计处理水量比值；

Q_设：设计进水流量；

Q_实：实际进水流量；

通过控制所述变频鼓风设备和第一电动阀门、第二电动阀门、第三电动阀门和第四电动阀门，将所述前馈补偿气量均分补偿至所述好氧池内的第一段池体至第四段池体；

所述氨氮曝气补偿控制为：

根据出水排放标准设定所述第二氨氮在线仪表的设定值，当所述第二氨氮在线仪表的实测值超过该第二氨氮在线仪表的设定值，进行反馈曝气补偿，反馈补偿气量为：O_f＝b×Q_实×N_c×K₀/E_A/0.28；

其中：O_f：为反馈补偿气量；

b：氧化氨氮所需氧量，取值为4.57；

Q_实：为实际进水流量；

N_c：为第二氨氮在线仪表的实测值与该第二氨氮在线仪表的设定值差值；

E_A：为曝气器氧利用率；

K₀：为需氧量修正系数，该需氧量修正系数，与水温、氧分等压有关，根据公式计算得出，详细公式和说明按设计手册(如污水处理系统的设计手册或给排水设计手册)获取；

通过控制所述变频鼓风设备和第一电动阀门、第二电动阀门、第三电动阀门和第四电动阀门，将所述反馈补偿气量均分补偿至所述好氧池内的第一段池体至第四段池体。

根据PID串级反馈气量、前馈补偿气量、氨氮反馈补偿气量反馈控制所述变频鼓风设备频率达到所需风量。

上述系统中，溶解氧前馈与反馈曝气控制中，按设定的调整周期根据氨氮的变化值自动分配并调整第二溶解氧在线仪表的设定值为：

在好氧池稳定运行状态下，根据氨氮的变化值求得溶解氧的最佳控制范围：ΔDO＝k×ΔNH₃+b，其中，ΔDO：为溶解氧的调整量；ΔNH₃：为氨氮的变化值；k、b均为常数，取值分别为-1和0.5，进一步的，实际中k、b可通过试验确定；

将第一氨氮在线仪表的设定值设置为一定区间，根据设置的该区间内不同的氨氮变化值得到溶解氧调整矩阵；自动运行时，根据氨氮的变化值依据所述溶解氧调整矩阵自动匹配并调整所述第二溶解氧在线仪表的设定值。

上述系统中，所述溶解氧前馈与反馈曝气控制的按设定的调整周期根据氨氮的变化值自动分配并调整第二溶解氧在线仪表的设定值中，设定的调整周期为0.5h。

上述系统中，进水流量计采用进水电磁流量计；

所述第一氨氮在线仪表和第二氨氮在线仪表均采用电极法氨氮在线仪表；

所述第一溶解氧在线仪表和第二溶解氧在线仪表均采用荧光法溶解氧在线仪表；

所述第一气体流量计、第二气体流量计、第三气体流量计和第四气体流量计均采用热式气体质量流量计；

所述第一电动阀门、第二电动阀门、第三电动阀门和第四电动阀门均采用电动菱形阀门；

所述变频鼓风设备采用空气悬浮变频鼓风设备。

优选的，上述控制装置采用自控柜，自控柜内设有PLC电源、输入输出模块、仪表开关和工控机等。对变频鼓风设备进行电气控制采用电气控制柜，电气控制柜内设有电气柜设备开关、继电器和接线端子等。

参见图2，本实用新型实施例还提供一种曝气控制方法，用于上述的曝气控制系统中，包括以下步骤：

控制装置根据接收的进水计量计、第一溶解氧在线仪表、第二溶解氧在线仪表、第一氨氮在线仪表、第二氨氮在线仪表、第一气体流量计、第二气体流量计、第三气体流量计和第四气体流量的测量值，通过控制所述变频鼓风设备和第一电动阀门、第二电动阀门、第三电动阀门和第四电动阀门对所述好氧池内的曝气按需进行溶解氧前馈与反馈曝气控制、前馈曝气补偿控制和氨氮曝气补偿控制；其中，

所述溶解氧前馈与反馈曝气控制为：

根据好氧池的设计参数设定所述好氧池内第一段池体至第四段池体保持污泥不沉降的最大曝气风量和最小曝气风量；

设定第一溶解氧在线仪表的设定值，根据所述第一溶解氧在线仪表的设定值与该第一溶解氧在线仪表的实测值的偏差通过PID串级反馈控制第二气体流量计调整所述第二电动阀门对所述好氧池内第二段池体的曝气风量调节，并根据所述第二段池体的曝气风量调整所述第一电动阀门控制第一段池体的曝气风量与该第二段池体的曝气风量相等；

根据进水氨氮浓度设定第一氨氮在线仪表的设定值(实际中，可根据进水及回流量进行核算得出)，根据所述第一氨氮在线仪表的设定值与该第一氨氮在线仪表的实测值之差求出氨氮的变化值，按设定的调整周期根据氨氮的变化值自动分配并调整第二溶解氧在线仪表的设定值，根据所述第二溶解氧在线仪表的设定值与该第二溶解氧在线仪表的实测值的偏差通过PID串级反馈控制第四气体流量计调整所述第四电动阀门对所述好氧池内的第四段池体的曝气风量调节，并根据所述第四段池体的曝气风量调整第三电动阀门控制第三段池体的曝气风量与该第四段池体的曝气风量相等；

所述前馈曝气补偿控制为：

当所述好氧池的进水流量Q超过正常进水量预定幅度，进行前馈曝气补偿，前馈补偿气量为：O_q＝Y×Q_设×(Q_实/Q_设-1)；

其中：O_q：前馈补偿气量；

Y：设计曝气风量与设计处理水量比值；

Q_设：设计进水流量；

Q_实：实际进水流量；

通过控制所述变频鼓风设备和第一电动阀门、第二电动阀门、第三电动阀门和第四电动阀门，将所述前馈补偿气量均分补偿至所述好氧池内的第一段池体至第四段池体；

所述氨氮曝气补偿控制为：

根据出水排放标准设定所述第二氨氮在线仪表的设定值，当所述第二氨氮在线仪表的实测值超过该第二氨氮在线仪表的设定值，进行反馈曝气补偿，反馈补偿气量为：O_f＝b×Q_实×N_c×K₀/E_A/0.28；

其中：O_f：为反馈补偿气量；

b：氧化氨氮所需氧量，取值为4.57；

Q_实：为实际进水流量；

N_c：为第二氨氮在线仪表的实测值与该第二氨氮在线仪表的设定值差值；

E_A：为曝气器氧利用率；

K₀：为需氧量修正系数，该需氧量修正系数，与水温、氧分等压有关，根据公式计算得出，详细公式和说明按污水处理系统对应的设计手册获取；

通过控制所述变频鼓风设备和第一电动阀门、第二电动阀门、第三电动阀门和第四电动阀门，将所述反馈补偿气量均分补偿至所述好氧池内的第一段池体至第四段池体。

上述方法的溶解氧前馈与反馈曝气控制中，按设定的调整周期根据氨氮的变化值自动分配并调整第二溶解氧在线仪表的设定值为：

在好氧池稳定运行状态下，根据氨氮的变化值求得溶解氧的最佳控制范围：ΔDO＝k×ΔNH₃+b，其中，ΔDO：为溶解氧的最佳控制范围；ΔNH₃：为氨氮的变化值；k、b均为常数，取值分别为-1和0.5，进一步的，实际中k、b可通过试验确定；

将第一氨氮在线仪表的设定值设置为一定区间，根据设置的该区间内不同的氨氮变化值得到溶解氧调整矩阵；自动运行时，根据氨氮的变化值依据所述溶解氧调整矩阵自动匹配并调整所述第二溶解氧在线仪表的设定值。

上述方法的溶解氧前馈与反馈曝气控制中，按设定的调整周期根据氨氮的变化值自动分配并调整第二溶解氧在线仪表的设定值中设定的调整周期为0.5h。

本实用新型的曝气控制系统，基于氨氮与溶解氧(DO)进行曝气控制，通过设置在线仪表与控制装置，采用溶解氧前馈与反馈曝气控制方式，以溶解氧与氨氮分别作为控制变量，对好氧池气量进行分配调节。同时根据进水流量波动情况实施前馈补偿，针对好氧池出水氨氮超标进行氨氮曝气补偿；通过引入氨氮(NH₃)的前馈控制DO同时与DO反馈控制结合，并通过前馈与反馈曝气补偿，解决单一DO反馈控制难以应对水质水量波动且曝气实现稳定控制，同时工艺达标，实现系统高效稳定运行。

下面结合附图和实施例，对本实用新型具体作进一步地详细描述。

本实用新型实施例提供一种曝气控制系统，适用于如AAO等的污水处理工艺，稳定控制曝气风量，即根据好氧池实时DO、NH₃，反馈控制曝气风量，根据进水量及出水水质波动补偿气量，具体如下：

(1)参见图1，单组好氧池内均分为四段池体，在第二段池体末端、第四段池体末端分别安装第一、第二溶解氧在线仪表，分别为1#DO、2#DO，第二段池体末端、第四段池体末端分别安装第一、第二氨氮在线仪表，分别为1#NH₃、2#NH₃；第一段池体至第四段池体内分别安装第一至第四曝气支管，每个曝气支管的入口处均安装气体流量计(即第一气体流量计、第二气体流量计、第三气体流量计和第四气体流量)及电动阀门(即第一电动阀门、第二电动阀门、第三电动阀门和第四电动阀门)；变频鼓风设备通过变频方式或者导叶调节气量大小；

根据设计参数设定好氧池内的单段池体的最大曝气风量与最小曝气风量，保证单段池体内的污泥不沉降；

参见图2，(2)溶解氧前馈和反馈曝气控制：

设定1#DO的浓度为一定数值作为设定值(如1mg/L，根据控制要求实时调整)，根据1#DO的设定值与实测值的偏差通过PID串级反馈控制调整第一段池体的曝气风量，设定第二段池体的曝气风量与第一段池体的曝气风量相等，并按该曝气风量对第二段池体的曝气风量进行调节；

(3)设定1#NH₃为一定数值作为设定值，根据实时1#NH₃的设定值与实测值之差求得NH₃的变化值ΔNH₃，根据NH₃变化值自动分配调整2#DO的设定值；

DO调整量ΔDO根据经验值求得，将1#NH₃设定值设定为不同区间，稳定运行下在不同的NH₃变化值条件下求得DO的最佳控制范围：ΔDO＝k×ΔNH₃+b，k、b为常数，可通过试验确定；

不同NH₃设定区间下得到DO调整矩阵；系统自动运行时，根据ΔNH₃大小根据DO调整矩阵自动匹配并调整2#DO的设定值；NH₃、DO设定值调整周期为0.5h；

根据2#DO的设定值与实测值的偏差通过PID串级反馈控制第四段池体的曝气风量，设定第三段池体的曝气风量与第四段池体的曝气风量相等，并按该曝气风量对第三段池体的曝气风量进行调节；

(4)前馈曝气补偿控制：

进水流量Q超过一定幅度(如15％，可设定)，启动前馈曝气补偿，前馈补偿气量为：O_q＝Y×Q_设×(Q_实/Q_设-1)；

其中：O_q：为前馈补偿气量值；

Y：设计曝气风量与设计处理水量比值；

Q_设：为设计进水流量；

Q_实：为实际进水流量；

通过控制所述变频鼓风设备和第一电动阀门、第二电动阀门、第三电动阀门和第四电动阀门，将所述前馈补偿气量均分补偿至所述好氧池内的第一段池体至第四段池体；

(5)氨氮反馈曝气补偿控制：

设定2#NH₃为一定数值作为设定值，当实时测定的2#NH₃实测值超过其设定值后，进行氨氮反馈曝气补偿，反馈补偿气量为：O_f＝b×Q_实×N_c×K₀/E_A/0.28；

O_f：为氨氮反馈补偿气量

b：氧化氨氮所需氧量，取值为4.57；

Q_实：为实际进水流量；

N_c：为2#NH₃实测值与设定值差值；

E_A：为曝气器氧利用率(为曝气器厂家给定的常数)；

K₀：为需氧量修正系数，该需氧量修正系数，与水温、氧分等压有关，根据公式计算得出，详细公式和说明按设计手册获取；

通过控制所述变频鼓风设备和第一电动阀门、第二电动阀门、第三电动阀门和第四电动阀门，将所述反馈补偿气量均分补偿至所述好氧池内的第一段池体至第四段池体。

本实用新型的控制系统，至少具有以下有益效果：由于是基于氨氮与DO控制曝气能广泛适用于城镇污水处理曝气单元；该控制方法以工艺计算为依据，对生化处理采用鼓风曝气系统具有能广泛应用；采用好氧池分区，以氨氮值控制后半区曝气风量，解决水质波动造成系统的延迟调整问题；好氧池氨氮较为稳定，氨氮测试精度高，解决大波动大延迟对系统的影响；该控制系统在5万吨每天的工程中应用，可降低曝气能耗10％以上，并可以大幅降低运营操作强度；

实施例

本实施例提供一种曝气控制系统，所应用的工艺运行情况为：某城镇污水处理厂，规模5万吨每天，核心工艺采用AAO工艺，要求出水达到某地方排放标准A标准，NH₃出水为1mg/L；生化池分为2个系列，每个系列好氧池分为4个曝气廊道；

如图1所示，该曝气控制系统设有电气控制柜1，自控柜2，电气柜有设备开关11、继电器12、接线端子13等，自控柜(即控制装置)内有PLC模块、PLC电源21、输入输出模块22，仪表开关23及工控机24等；

在单序列好氧池的第二廊道末端(即第二段池体)及第四廊道末端(即第四段池体)分别安装2块电极法氨氮在线仪表(即第一氨氮在线仪表31和第二氨氮在线仪表32)、同时安装2块荧光法DO在线仪表(即第一溶解氧在线仪表41和第二溶解氧在线仪表42)，各曝气支管上均安装有热式气体质量流量计(即即第一气体流量计51、第二气体流量计52、第三气体流量计53和第四气体流量54)，各曝气支管上均安装有电动菱形阀门(即第一电动阀门61、第二电动阀门62、第三电动阀门63和第四电动阀门64)；

进入好氧池的进水管上安装进水电磁流量计(即进水流量计7)；

所述设备及仪表通过电源线、信号线与电气柜、自控柜连接并由PLC模块控制；工控机与自控柜通讯连接；

变频鼓风设备8采用空气悬浮鼓风机，带控制柜，可实现远程变频控制；

将上述设备、仪表安装完毕并建立通讯连接，将控制程序导入PLC模块；

参见图2，曝气实时控制步骤如下：

由控制装置收集进水水质信息(新建水厂按设计水质)分析，全年平均水质进水NH₃浓度为35mg/L，根据回流稀释等因素考虑，设定第一氨氮在线仪表31的设定值为3.5mg/L，设定第一溶解氧在线仪表41的设定值为1mg/L；

根据第一氨氮在线仪表31设定不同区间及第二溶解氧在线仪表42控制范围，调试值k、b分别为1和0.5，得到在此控制范围下氨氮ΔNH₃分别为2mg/L、1mg/L、0mg/L、0.5mg/L、-1mg/L、-2mg/L、-2.5mg/L下，DO调整值为-1.5mg/L、-0.5mg/L、0mg/L、1mg/L、1.5mg/L、2.5mg/L、3mg/L，设定第二溶解氧在线仪表42的控制最小值为1.5mg/L,最大值为3.5mg/L；

根据进水流量计7确认的进水水量(单序列)持续30min超过1198m³/h或低于1010m³/h时启动前馈曝气补偿，前馈补偿气量为O_q＝6.5×1042×(Q_实/1042-1)，将前馈补偿气量均分至好氧池内的第一至第四曝气廊道(即第一至第四段池体)；

设定出水处的第二氨氮在线仪表32的设定值为0.5mg/L，该第二氨氮在线仪表32的实测值超过设定值时启动氨氮反馈曝气补偿，反馈补偿气量为O_f＝4.57×Q_实×N_c×1.759/0.25/0.28，将反馈补偿气量均分至好氧池内的第一至第四曝气廊道(即第一至第四段池体)；

系统运行期间，第二氨氮在线仪表32基本上保持在0.4mg/L上下幅度，水量冲击波动后系统能快速响应进行气量补偿，主要仪表数值出现异常故障无法自动修复时，则系统切换至恒量曝气方式，避免系统由错误信号进行控制。经过3个月的运行，该控制系统比较稳定的对曝气系统进行控制，相比于同期节约鼓风机能耗11.5％，合理的控制曝气出水指标效果明显，系统可基本上稳定在排放标准A以内。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种曝气控制系统，其特征在于，用于单序列好氧池内分为四段池体的污水处理系统，其中四段池体内分别设置第一曝气支管、第二曝气支管、第三曝气支管和第四曝气支管，各曝气支管经曝气主管路与变频鼓风设备连接，包括：

进水计量计、第一溶解氧在线仪表、第二溶解氧在线仪表、第一氨氮在线仪表、第二氨氮在线仪表、第一气体流量计、第二气体流量计、第三气体流量计、第四气体流量计、第一电动阀门、第二电动阀门、第三电动阀门、第四电动阀门和控制装置；其中，

所述进水计量计设在所述好氧池的进水管上，与所述控制装置电气连接；

所述第一溶解氧在线仪表和所述第一氨氮在线仪表分别设在所述好氧池内的第二段池体的末端，所述第一溶解氧在线仪表和所述第一氨氮在线仪表均与所述控制装置电气连接；

所述第二溶解氧在线仪表和所述第二氨氮在线仪表分别设在所述好氧池内的第四段池体的末端，所述第二溶解氧在线仪表和所述第二氨氮在线仪表均与所述控制装置电气连接；

所述第一气体流量计、第二气体流量计、第三气体流量计和第四气体流量计分别设在所述好氧池内一段池体至四段池体内的第一曝气支管至第四曝气支管的前端上，所述第一气体流量计、第二气体流量计、第三气体流量计和第四气体流量计均与所述控制装置电气连接；

所述第一电动阀门、第二电动阀门、第三电动阀门和第四电动阀门分别设在所述好氧池内一段池体至四段池体内的第一曝气支管至第四曝气支管的前端上，所述第一电动阀门、第二电动阀门、第三电动阀门和第四电动阀门均与所述控制装置电气连接；

所述控制装置，能根据接收的进水计量计、第一溶解氧在线仪表、第二溶解氧在线仪表、第一氨氮在线仪表、第二氨氮在线仪表、第一气体流量计、第二气体流量计、第三气体流量计和第四气体流量的测量值，通过控制所述变频鼓风设备和第一电动阀门、第二电动阀门、第三电动阀门和第四电动阀门对所述好氧池内的曝气按需进行溶解氧前馈与反馈曝气控制、前馈曝气补偿控制和氨氮曝气补偿控制。

2.根据权利要求1所述的曝气控制系统，其特征在于，所述进水流量计采用进水电磁流量计；

所述第一氨氮在线仪表和第二氨氮在线仪表均采用电极法氨氮在线仪表；

所述第一溶解氧在线仪表和第二溶解氧在线仪表均采用荧光法溶解氧在线仪表；

所述第一气体流量计、第二气体流量计、第三气体流量计和第四气体流量计均采用热式气体质量流量计；

所述第一电动阀门、第二电动阀门、第三电动阀门和第四电动阀门均采用电动菱形阀门；

所述变频鼓风设备采用空气悬浮变频鼓风设备。

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