申请/专利权人：烟台市弗兰德电子科技有限公司

申请日：2024-02-04

公开（公告）日：2024-04-30

公开（公告）号：CN117682656B

主分类号：C02F3/00

分类号：C02F3/00;F04D27/00;G06N3/04;G06N3/08;C02F3/30

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.30#授权;2024.03.29#实质审查的生效;2024.03.12#公开

摘要：一种针对AAO污水处理工艺气量计算及控制系统和方法，属于污水处理领域，包括与进水管连通的厌氧池、与厌氧池连接的缺氧池、与缺氧池连接的好氧池、与好氧池连通的出水管，还包括设置在好氧池内的曝气器、与曝气器连接的空气支管、与若干空气支管连接的空气总管、与空气总管连接的若干鼓风机，好氧池设置有若干，空气总管和空气支管上设置有用于采集溶解氧、空气流量、空气压力的反馈信号采集单元。本发明提供的针对AAO污水处理工艺气量计算及控制系统和方法，通过曝气系统的精确运行，提高了污水处理过程的平稳性，确保了出水水质的稳定，大幅节约了曝气量,促进了节能减排，同时提高鼓风机房的自动化程度，节约了人力成本。

主权项：1.一种针对AAO污水处理工艺气量计算及控制方法，应用于该方法的系统包括与进水管连通的厌氧池（10）、与所述厌氧池（10）连接的缺氧池（11）、与所述缺氧池（11）连接的好氧池（12）、与所述好氧池（12）连通的出水管，其特征在于，还包括设置在所述好氧池（12）内的曝气器、与所述曝气器连接的空气支管、与若干所述空气支管连接的空气总管、与所述空气总管连接的若干鼓风机（4），所述好氧池（12）设置有若干；所述空气总管和空气支管上设置有用于采集空气流量、空气压力的反馈信号采集单元，所述进水管、所述厌氧池（10）、所述好氧池（12）末端连接有用于采集溶解氧、检测氨氮量、进水流量的前馈信号采集单元，所述反馈信号采集单元和所述前馈信号采集单元分别与精确曝气系统连接，所述精确曝气系统用于计算和调节曝气量，且与PLC柜（2）连接;所述精确曝气系统包括用于对采集到的数据进行预处理的数据处理模块（5）、用于根据预处理后的前馈信号和反馈信号计算出各个好氧池（12）的需气量和总需气量的生物需气量计算模块（6）、用于调节所述鼓风机（4）输出气量的鼓风机控制模块、用于将气量分配到各个好氧池（12）的气量分配模块，所述精确曝气系统与PLC柜（2）连接；所述鼓风机控制模块通过控制鼓风机（4）导叶的开度，来调节鼓风机（4）的输出气量，所述气量分配模块通过调节设置在空气支管上的电动线性菱形调节阀（15），来实现气量的分配；所述鼓风机控制模块包括与若干所述鼓风机（4）连接的若干LCP柜（3），若干所述LCP柜（3）与MCP柜（1）采用dp-profibus环网通讯电性连接，所述LCP柜（3）用于控制鼓风机（4）导叶的开度、变频器（17）的频率和电气保护及工艺操作，所述鼓风机（4）的MCP用于控制鼓风机（4）的启停次序和启停的台数，所述LCP柜（3）和MCP柜（1）与所述PLC柜（2）连接；所述前馈信号采集单元包括用于采集溶解氧量、氨氮量的在线水质仪表、用于采集进水流量的进水流量计，所述在线水质仪表包括溶解氧测量仪（9）和氨氮测量仪（16）；所述反馈信号采集单元包括设置在所述空气总管上的空气流量计（7）和空气压力计（8）；所述生物需气量计算模块（6）为PID控制回路，所述PID控制回路包括与所述电动线性菱形调节阀（15）电性连接的PID控制器一（14）、与所述PID控制器一（14）连接的PID控制器二（13）和溶解氧测量仪（9），所述PID控制器二（13）与氨氮测量仪（16）连接；所述PID控制器二（13）用于控制出水的氨氮量目标值，根据所述氨氮测量仪（16）测量的数据来进行调节，并将输出的数据输入到所述PID控制器一（14），所述PID控制器一（14）还会根据进水流量、进水氨氮量、溶解氧量的数据，来控制电动线性菱形调节阀（15）的开度，调节曝气量；S1、通过进水管向厌氧池（10）内供水，水依次经过缺氧池（11）和若干好氧池（12）后从出水管流出，所述曝气器向所述好氧池（12）中曝气；S2、所述进水流量计用来采集进水管中的进水流量，厌氧池（10）和出水管中的氨氮量分别由所述氨氮测量仪（16）采集，采集到的进水流量和厌氧池（10）内的进水氨氮量为前馈信号；好氧池（12）内的溶解氧测量仪（9）采集的溶解氧量和好氧池（12）末端的出水氨氮量为反馈信号，所述前馈信号和所述反馈信号分别由精确曝气系统接收并处理；S3、经过数据处理模块（5）对采集到的数据进行预处理后，通过生物需气量计算模块根据处理后的前馈信号和反馈信号，计算出各个好氧池（12）的需气量，和所有好氧池（12）的总需气量，并将总需气量信号发送至鼓风机控制模块；S4、鼓风机控制模块自动控制鼓风机（4）导叶的开度，调节鼓风机（4）的输出气量；S5、通过电动阀门的调节，将气量分配至各个好氧池（12），实现按需供气；S6、建立神经网络模型，用于更好地控制DO浓度，减少控制过程的时滞性；S7、opc数据采集软件会采集各个仪表检测到的数据，然后通过4G网卡将数据上传到云服务器；S8、云服务器用于按照周期性的数据，预测气量相关数据，然后提供给MCP柜（1）；S9、MCP柜（1）会根据得到的数据，调整鼓风机（4）的开启次序和电动线性菱形阀门的动态调整，来实现风量的分配；S41、通过MCP柜（1）预先设定风压值，并在供气主管上安装压力变送器，压力变送器将压力值实时传输至MCP柜（1），从而得知供气主管内的实际风压值；S42、通过MCP柜（1）来选择鼓风机（4）的工作模式，分为恒风压模式和优化模式；S43、当采用恒风压模式时，所述鼓风机（4）工作时的风压与设定的风压相同，所述鼓风机（4）稳定不变地运行；S44、当采用优化模式时，若电动线性菱形调节阀（15）开到最大，并且在延迟一段时间后，溶解氧量仍低于设定值，则MCP柜（1）会提高鼓风机（4）的设定压力值,直到溶解氧在设定值范围内；若电动线性菱形调节阀（15）开到最小，延迟一段时间后溶解氧量仍然高于设定值，则MCP柜（1）降低鼓风机（4）的设定压力值,直到溶解氧在设定值范围内；S45、将所述压力变送器输送的实时风压，与设定的压力值进行比较，若是实际风压高于设定值则降低鼓风机（4）的风量，若风压低于设定值则提高风量，直至风压稳定在设定值附近；S46、风压的设定值不会超出鼓风机（4）的极限值，若是风压超出极限值，则与所述鼓风机（4）连接的防喘振装置会发出报警，并且鼓风机（4）的风量不会增加或减少；S451、MCP柜（1）接收到实际的风压值后，会结合设定的风压值进行运算，给每个LCP柜（3）发出相关风量的数据；S452、LCP柜（3）的系统会通过自身控制逻辑来调节鼓风机（4）的开度；S453、当运行的鼓风机（4）达到最大运行负荷，空气总管内的风压还不能达到设定值时，MCP柜（1）将自动给LCP柜（3）发送命令，再开启一台鼓风机（4）；S454、为避免鼓风机（4）在启动过程中出现喘振现象，MCP柜（1）会先让正在运行的鼓风机（4）处于最小负荷状态，然后根据运行时间和设备状态依次启动新的鼓风机（4）；S455、新启动的鼓风机（4）完全启动完成后，再调节正在运行的鼓风机（4）开度；S51、实际流量大于设定流量时：阀门开度=阀门过程值-流量高于设定值比例因子×阀门过程值-阀门最小开度）×流量过程值-流量设定值）流量设定值；S52、实际流量小于设定流量时：阀门开度=阀门过程值+流量低于设定值比例因子×流量设定值-流量过程值）×阀门最大开度-阀门过程值）流量设定值；S53、计算出的阀门开度处于最小设定值和最大设定值之间时，输出计算得出的设定的阀门开度；计算出的阀门开度小于最小设定值时，输出最小设定值；计算出的阀门开度大于最大设定值时，输出最大设定值；S54、电动线性菱形调节阀（15）处于手动模式下时，输出的设定值为手动输入的设定值，当处于自动模式下时，会根据调节阀时序控制开关判断是否由当前阀门动作，然后根据步骤S53的情况，来输出对应的值；S55、为避免阀门调节频繁，设置一个流量值作为流量死区，若实际流量超出死区范围则计算阀门开度，当若实际流量超过死区范围持续超过8秒，则控制电动线性菱形调节阀（15）按照计算结果来调节阀门开度，若流量低于流量死区则复位电动线性菱形调节阀（15）的计时功能。

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