水处理活性污泥工艺曝气智能控制系统的制作方法

本发明涉及水处理控制，特别涉及水处理活性污泥工艺曝气智能控制系统。

背景技术：

1、曝气系统是通过曝气设备搅动污水加快空气中的氧气转移到污水中的速度，进而提高污水中氧气的含量，氧化和分解污水中的有机物，曝气是水处理工作的主要方法之一，是提高水处理工作质量和效率的有效措施，曝气系统的工作原理是向待处理的水中灌注氧气，确保池内微生物供氧充分，普通曝气系统主要是由1个浮体、多组曝气装置和控制器组成的。在水处理活性污泥工艺中，将曝气装置组放置在浮体上，汲水后，将汲取的水流从另一个方向喷出、雾化或曝气，控制器是控制这一类曝气装置的终端，它能够产生第一推力，促使曝气设备朝对应的方向靠拢。

2、目前，国内大多数污水处理厂曝气量的分配、供应效果很不理想，溶解氧浓度振荡大，周围前后段溶解氧浓度相差很大，直接影响出水水质，大多数污水处理厂曝气量的分配、供应仍然靠人工远地手控，很容易产生差错，对系统造成人为的冲击，部分污水处理厂同样使用了自动化控制系统，其处理方法是以废液池溶解氧信号为控制信号，蝶阀为执行元件的方式进行控制，定值调节曝气池内溶解氧的浓度，在污水处理厂实际运行控制中，这两种方法均达不到很好的控制效果，控制滞后、精度低、溶解氧波动大、能耗高以及直接影响处理效果；

3、且曝气系统在对污泥搅动时，无法对曝气系统产生的供气量实时追踪，使得无法精准操控曝气系统，从而难以实现曝气供气量的实时调节；

4、现有的曝气系统在进行水处理活性污泥工艺中，当曝气系统出现异常后，无法对曝气系统实现曝气供气量的自动纠正，且在曝气系统自动纠正后，无法保证纠正的准确度；

5、综上所述，现有的水处理活性污泥工艺曝气智能控制系统在操作时，由于时间延迟，即从开始曝气到池内溶解氧do变化需要一段时间，这就容易造成do的控制波动很大，耗能高，为了保证安全运行，废液池do值只能保持在较高的数值上，造成了过大的曝气量的浪费，间接导致外部投加碳源量增加，降低活性污泥质量，同时存在因曝气导致污泥解絮、沉降性能差以及污泥老化的现象。

6、因此，现提出一种新型的水处理活性污泥工艺曝气智能控制系统解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供水处理活性污泥工艺曝气智能控制系统，适用于水处理行业中主要采用传统活性污泥法及其变形工艺：a-b工艺、a-o工艺、a2o工艺(及其改良)、sbr工艺、cass、baf、mbbr、mbr等工艺废液池的曝气量控制和分配中。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：水处理活性污泥工艺曝气智能控制系统，包括检测端、追踪端和纠正监测端，所述检测端、追踪端和纠正监测端共同连接有可视化监控模块；

3、所述检测端用于通过表面曝气设备对活性污泥的处理过程进行曝气搅拌供气量的实时检测，并通过多角度扫描仪调整不同位置污泥的曝气供气量，通过对曝气搅拌的供气量监测，便于实时判断水处理活性污泥过程中，曝气供气后是否出现曝气供气量异常的情况；

4、所述追踪端用于通过数据的实时监测，对曝气的供气量实时追踪，当对应位置的污泥出现曝气值异常时，及时确定曝气的异常区域，并通过计算机设备及时显示曝气值异常，通过对曝气供气量的调控实现精准曝气控制，并在曝气控制后实现曝气供气量的实时调节；

5、所述纠正监测端用于当确定曝气出现异常后，及时计算曝气的纠正差值，实现曝气的自动纠正，并在曝气自动纠正后实时可视化显示和可视化自追踪，确定曝气纠正后是否出现偏离；

6、所述可视化监控模块用于通过计算机设备和摄像头实时可视化监控曝气控制的全过程。

7、所述检测端包括水处理管理模块、污泥检测模块和供气量判断模块；

8、所述水处理管理模块包括污泥采集单元、处理操控模块和曝气鼓风机模块；

9、所述污泥采集单元用于通过废液池将污泥储存其中，并在污泥储存时控制污泥的储存量；

10、所述处理操控模块用于通过水处理活性污泥工艺流程对污泥进行水处理操作；

11、所述曝气鼓风机模块用于通过曝气鼓风机将空气置于污泥内，增加污泥与氧的混合度；

12、所述曝气鼓风机模块包括以下步骤：

13、步骤1：依据进水水质、bod5、总氮、氨氮以及进水流量，计算废液池的所需曝气供气量，计算公式如下：

14、g＝0.119×1.08{0.01×1.47q(s1-s2)-1.42yyq(s1-s2)/1000+4.57[0.01q(n1-n2)-0.12yyq(s1-s2)/1000]-0.62×4.57d1[0.001q(n3-n2-n4)-0.12yyq(s1-s2)/1000]}/e1

15、其中，g设置为废液池需要的鼓风供气量，t设置为当前好氧池水温度，q设置为废液池的进水流量，s1设置为废液池进水五日所需的氧气量，s2设置为废液池出水五日所需的氧气量，n1设置为废液池进水总凯氏氮浓度，n2设置为废液池出水总凯氏氮浓度，y设置为mlss中mlvss所占比例，y设置为废液池内污泥总产率系数，d设置为废液池的溶解氧浓度，n3设置为废液池进水总氮浓度，n4设置为废液池出水硝态氮浓度，e设置为曝气鼓风机氧的利用率；

16、步骤2：依据各组废液池好氧区的氨氮、供气流量、mlss、mlvss、温度数据以及阀门流量，调控废液池供气管道上的电动调节阀，实现废液池曝气供气量分配，且电气调节阀设置有最小保护开度。

17、所述供气量判断模块包括在线仪表模块、电动刀闸阀控制模块、供气量监控模块和供气量警报模块；

18、所述在线仪表模块包括温度变送器、进水流量计、在线bod5仪、在线tkn仪、在线溶氧仪、在线总氨分析仪以及在线硝铵分析仪；

19、所述在线仪表模块通过温度变送器、进水流量计、在线bod5仪、在线tkn仪、在线溶氧仪、在线总氨分析仪以及在线硝铵分析仪实时监测废液池内的温度、需氧量、含氧量以及氨气浓度的基础数据；

20、所述电动刀闸阀控制模块设置有三个阀门开度，分别为最小阀门开度、计时阀门开度和最大阀门开度，根据计算出的所需曝气供气量控制阀门开度，最小阀门开度用于避免曝气供气量闭合，计时阀门开度用于通过计时器控制曝气供气量的输出时长，最大阀门开度用于开启电动刀闸阀的最大开度，最小阀门开度、计时阀门开度和最大阀门开度均设置有供气量差值范围，最小阀门开度的供气量差值范围设置为-1≤供气量差值≤1，计时阀门开度的供气量差值范围设置为-3≤供气量差值≤-1或1≤供气量差值≤3，最大阀门开度的供气量差值范围设置为供气量差值≤-3或供气量差值>3，供气量差值若供气量差值范围位于最小阀门开度的区间范围内，则保持最小阀门开度，若供气量差值位于计时阀门开度的区间范围内，则开启计时阀门开度，计时阀门计时10秒结束，倒计时结束后二次检测曝气供气量差值，若供气量差值位于最大阀门开度的区间范围内，则开启最大阀门开度，最大阀门开度计时5秒结束，倒计时结束后同样检测曝气供气量差值；

21、所述供气量监测模块用于通过摄像头实时捕捉对应位置的污泥内的曝气供气量数值，实现曝气供气量的监测；

22、所述供气量警报模块用于将曝气供气量数值与供气量阈值范围内的标准数值进行差值计算，若差值≥0，则判断污泥水处理时的曝气操作出现异常，若差值<0，则判断污泥水处理时的曝气操作正常。

23、所述追踪端包括异常接收模块、曝气控制模块和动作追踪模块；

24、所述异常接收模块包括供气量接收模块和异常确定模块；

25、所述供气量接收模块用于通过数据记录仪接收监测到的曝气供气量数值；

26、所述异常确定模块用于二次计算曝气供气量数值与供气量阈值范围内的标准数值之间的差值，确定污泥水处理时的曝气操作是否出现异常。

27、所述曝气控制模块包括异常区域定位模块和曝气异常显示模块；

28、所述异常区域定位模块用于在异常确定模块确定曝气操作出现异常后，通过定位导航设备确定曝气异常对应的污泥区域位置；

29、所述曝气异常显示模块用于通过计算机设备将曝气异常对应的污泥区域位置显示在计算机页面上。

30、所述动作追踪模块包括对应位置曝气调控模块和调控过程监控模块；

31、所述对应位置曝气调控模块用于通过差值调控曝气供气量，若差值为正数，则减少曝气的供气量，若差值为负数，则增加曝气的供气量；

32、所述调控过程监控模块用于在调控曝气的供气量后，通过摄像头和曝气供气量检测设备实时监测调控后的曝气供气量。

33、所述纠正监测端包括曝气检测模块、识别定位模块、误差计算模块和纠正监测模块；

34、所述曝气检测模块包括监控接收模块和曝气阈值模块；

35、所述监控接收模块用于通过信号接收器接收监控到的曝气供气量数值；

36、所述曝气阈值模块用于根据废液池的体积设定水处理活性污泥工艺中的曝气供气后的标准供气量数值。

37、所述识别定位模块包括标准曝气模块；

38、所述标准曝气模块用于根据废液池的体积将废液池分为四个区域，并设定四个区域对应的水处理活性污泥工艺中的曝气供气后的标准供气量数值；

39、所述误差计算模块包括纠正差值模块；

40、所述纠正差值模块用于根据扫描检测模块测得对应时刻的曝气供气量基础数值，并将曝气供气量基础数值与标准供气量数值进行差值计算，计算公式如下：

41、步骤1：当曝气供气量基础数值与标准供气量数值出现差值时，计算出差值对应位置的曝气供气量的偏离差值，偏离量δm分别表示为：

42、δm＝gt-g

43、其中，δm设置为对应时刻的曝气供气量基础数值与标准供气量数值之间的差值，gt为对应时刻的标准供气量数值，g为对应时刻检测到的曝气供气量基础数值；

44、步骤2：记录偏离量δm，并根据δm数值对测得的曝气供气量基础数值的偏离差值实现正数确定或负数确定，若差值为正数，则减少曝气的供气量，若差值为负数，则增加曝气的供气量。

45、所述纠正监测模块包括纠正显示模块和纠正追踪模块；

46、所述纠正显示模块用于通过计算机设备将通过纠正差值调整曝气输出量后的污泥进行对应位置的曝气值实时显示在计算机页面；

47、所述纠正追踪模块用于通过多角度扫描仪实时扫描纠正后对应位置的曝气值，得到纠正后的曝气数值。

48、本发明具有如下有益效果：

49、1.本发明中，通过设置检测端，通过表面曝气设备对活性污泥的处理过程进行曝气搅拌供气量的实时检测，并通过多角度扫描仪调整不同位置污泥的曝气供气量，能够实时监测曝气系统对污泥搅动的供气量，使得曝气系统的效果达到实时监测，从而便于实时判断水处理活性污泥过程中，曝气供气后是否出现曝气供气量异常的情况，便于检测曝气系统的实时效果。

50、2.本发明中，通过设置追踪端，通过对曝气的供气量实时追踪，并在异常确定模块确定曝气操作出现异常后，通过定位导航设备确定曝气异常对应的污泥区域位置，通过差值调控曝气供气量，若差值为正数，则减少曝气的供气量，若差值为负数，则增加曝气的供气量，使得曝气系统在对污泥搅动时，能够对曝气系统产生的供气量实时追踪，使得能够精准操控曝气系统，从而实现曝气供气量的实时调节。

51、3.本发明中，通过设置纠正监测端，当曝气系统出现异常后，通过摄像头和曝气供气量检测设备实时监测调控后的曝气供气量，并根据扫描检测模块测得对应时刻的曝气供气量基础数值，并将曝气供气量基础数值与标准供气量数值进行差值计算，若差值为正数，则减少曝气的供气量，若差值为负数，则增加曝气的供气量，使得能够对曝气系统实现曝气供气量的自动纠正，且在曝气系统自动纠正后，且通过多角度扫描仪实时扫描纠正后对应位置的曝气值，得到纠正后的曝气数值，使得能够保证曝气供气量自动纠正后的准确度，从而提高活性污泥质量，同时避免因曝气导致污泥解絮、沉降性能差以及污泥老化的现象。