本發(fā)明屬于污水處理領(lǐng)域，具體涉及一種污水曝氣設(shè)備控制方法。

背景技術(shù)：

目前，我國城市污水處理廠普遍存在能量利用率偏低，運行費用偏高的問題。研究和探索城市污水處理工藝節(jié)能降耗是解決這一問題的關(guān)鍵。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種污水曝氣設(shè)備控制方法，以解決目前污水處理能耗較大的問題。

根據(jù)本發(fā)明實施例的第一方面，提供一種污水曝氣設(shè)備控制方法，包括：

判斷污水中氧化還原電位和溶解氧之間的關(guān)系是否符合預設(shè)的第一規(guī)律；若符合所述第一規(guī)律，則判斷所述溶解氧是否在預設(shè)的第一范圍內(nèi)；

若不在所述第一范圍內(nèi)，則間隔控制曝氣設(shè)備的啟閉，并在所述曝氣設(shè)備啟動狀態(tài)下采用比例微積分調(diào)節(jié)所述曝氣設(shè)備的曝氣頻率。

在一種可選的實現(xiàn)方式中，所述方法還包括：

若不符合所述第一規(guī)律，則進行工藝異常報警。

在另一種可選的實現(xiàn)方式中，所述方法還包括：

若不在所述第一范圍內(nèi)，則對回流泵的回流比進行調(diào)控。

在另一種可選的實現(xiàn)方式中，所述方法還包括：

若在所述第一范圍內(nèi)，則分別判斷污水中氨氮濃度、硝態(tài)氮濃度是否都在預設(shè)的對應(yīng)范圍內(nèi)；

若所述氨氮濃度、硝態(tài)氮濃度不都在預設(shè)的對應(yīng)范圍內(nèi)，則判斷所述氨氮濃度與所述氧化還原電位之間的關(guān)系、所述硝態(tài)氮濃度與所述氧化還原電位之間的關(guān)系是否都符合預設(shè)的對應(yīng)規(guī)律；

若都符合預設(shè)的對應(yīng)規(guī)律，則計算出氧化還原電位；

判斷計算出的氧化還原電位是否在預設(shè)的第二范圍內(nèi)；

若在所述第二范圍內(nèi)，則對所述氨氮濃度、硝態(tài)氮濃度的預設(shè)的對應(yīng)范圍進行調(diào)整。

在另一種可選的實現(xiàn)方式中，所述方法還包括：

若所述氨氮濃度、硝態(tài)氮濃度都在預設(shè)的對應(yīng)范圍內(nèi)，則不做調(diào)控；

若所述氨氮濃度與所述氧化還原電位之間的關(guān)系、所述硝態(tài)氮濃度與所述氧化還原電位之間的關(guān)系不都符合預設(shè)的對應(yīng)規(guī)律，則進行工藝異常報警。

在另一種可選的實現(xiàn)方式中，在判斷污水中氧化還原電位和溶解氧之間的關(guān)系是否符合預設(shè)的第一規(guī)律之前，所述方法還包括根據(jù)污水中溫度和水利停留時間，預先設(shè)置所述溶解氧的第一范圍以及所述氧化還原電位的第二范圍。

在另一種可選的實現(xiàn)方式中，所述間隔控制曝氣設(shè)備的啟閉包括：根據(jù)所述氨氮濃度、硝態(tài)氮濃度、氧化還原電位和溫度，間隔控制所述曝氣設(shè)備的啟閉。

在另一種可選的實現(xiàn)方式中，所述根據(jù)所述氨氮濃度、硝態(tài)氮濃度、氧化還原電位和溫度，間隔控制所述曝氣設(shè)備的啟閉包括：

在所述曝氣設(shè)備啟動后，判斷所述氨氮濃度是否小于或者等于1mg/L；

若是，則控制所述曝氣設(shè)備關(guān)閉，否則，循環(huán)判斷所述氨氮濃度是否小于或者等于1mg/L。

在另一種可選的實現(xiàn)方式中，所述根據(jù)所述氨氮濃度、硝態(tài)氮濃度、氧化還原電位和溫度，間隔控制所述曝氣設(shè)備的啟閉包括：

在所述曝氣設(shè)備關(guān)閉后，判斷污水中的溫度是否小于或者等于12℃；

若小于或者等于12℃，則在所述氨氮濃度小于或者等于11mg/L時，計算出硝態(tài)氮濃度，否則，在所述氨氮濃度小于或者等于6mg/L時，計算出硝態(tài)氮濃度；

在計算出硝態(tài)氮濃度后，計算出總氮濃度；

判斷所述總氮濃度是否小于或者等于15mg/L；

若小于或者等于15mg/L，則返回執(zhí)行判斷污水中的溫度是否小于或者等于12℃的步驟；

若大于15mg/L，則控制所述曝氣設(shè)備啟動。

在另一種可選的實現(xiàn)方式中，所述計算出硝態(tài)氮濃度包括：根據(jù)公式lg(NH₄⁺-N/NO_x^--N)＝-0.017×ORP-0.095，計算出所述硝態(tài)氮NO_x^--N濃度，其中NH₄⁺-N表示氨氮濃度，ORP表示氧化還原電位。

本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明通過根據(jù)氧化還原電位和溶解氧之間的關(guān)系以及溶解氧的測量值來對曝氣設(shè)備的啟閉進行間隔控制，并且在曝氣設(shè)備啟動狀態(tài)下采用比例微積分調(diào)節(jié)曝氣設(shè)備的曝氣頻率，可以在保證污水處理能力的基礎(chǔ)上，降低曝氣設(shè)備的能耗；

2、本發(fā)明通過當氨氮濃度、硝態(tài)氮濃度的測量值不在設(shè)定范圍內(nèi)，且兩者分別與氧化還原電位之間的關(guān)系不符合對應(yīng)的規(guī)律時，確定污水處理系統(tǒng)出現(xiàn)工藝異常，可以提高系統(tǒng)工藝異常監(jiān)測的準確度；

3、本發(fā)明通過當氨氮濃度、硝態(tài)氮濃度的測量值不在設(shè)定范圍內(nèi)，而兩者分別與氧化還原電位之間的關(guān)系符合對應(yīng)的規(guī)律時，根據(jù)氧化還原電位的計算值確定是否對氨氮濃度、硝態(tài)氮濃度的設(shè)定范圍進行調(diào)整，可以對系統(tǒng)工藝異常的監(jiān)測進行優(yōu)化，從而提高系統(tǒng)工藝異常監(jiān)測的準確度；

4、本發(fā)明通過將溫度T≤12℃，氨氮濃度NH4+-N≤11mg/L且總氮濃度TN≤15mg/L，以及溫度T>12℃，氨氮濃度NH4+-N≤6mg/L且總氮濃度TN≤15mg/L，作為控制曝氣設(shè)備啟動的臨界點，不僅可以在曝氣設(shè)備啟動后迅速降低氨氮濃度，保證污水處理達標，而且可以降低曝氣設(shè)備的能耗，減少運行成本；

5、本發(fā)明通過根據(jù)污水中溫度和水利停留時間，預先設(shè)置所述溶解氧的第一范圍以及所述氧化還原電位的第二范圍，并且根據(jù)當前溫度來選擇對應(yīng)的第一范圍和第二范圍，可以提高整個控制方法的控制精確度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明污水曝氣設(shè)備控制方法的一個實施例流程圖；

圖2是本發(fā)明間隔曝氣設(shè)備啟閉的一個實施例流程圖。

具體實施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，并使本發(fā)明實施例的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例中技術(shù)方案作進一步詳細的說明。

在本發(fā)明的描述中，除非另有規(guī)定和限定，需要說明的是，術(shù)語“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。

參見圖1，為本發(fā)明污水曝氣設(shè)備控制方法的一個實施例流程圖。該污水曝氣設(shè)備控制方法可以包括以下步驟：

S101、判斷污水中氧化還原電位ORP和溶解氧DO之間的關(guān)系是否符合預設(shè)的第一規(guī)律，若符合，則執(zhí)行步驟S102，否則，執(zhí)行步驟S103。

本實施例中，在步驟S101之前，可以首先根據(jù)污水中溫度T、水利停留時間HRT，預先設(shè)置溶解氧DO的對應(yīng)范圍，氧化還原電位ORP的對應(yīng)范圍，并且人為分別設(shè)置氨氮濃度NH3-N和硝態(tài)氮濃度NO3-N的對應(yīng)范圍。例如，可以按照下表對氧化還原電位ORP和溶解氧DO的對應(yīng)范圍區(qū)間進行設(shè)置，其中溫度影響按季節(jié)劃分為春夏秋季(>16℃)和冬季(<16℃)，HRT變化按進水流量計算，分段控制ORP區(qū)間。

此外，在步驟S101之前，還可以獲取當前污水中的氧化還原電位ORP、溶解氧DO、氨氮濃度NH3-N、硝態(tài)氮濃度NO3-N和溫度T，其中氧化還原電位ORP、溶解氧DO、氨氮濃度NH3-N和硝態(tài)氮濃度NO3-N都可以從污水處理中氧化溝出口處測量得到，溫度T可以為污水處理中氧化溝的水體溫度。其中，若溫度T>16℃且10≤HRT<15，則根據(jù)上表對應(yīng)地可以將氧化還原電位ORP的對應(yīng)范圍區(qū)間設(shè)置為[35mv,45mv]，將溶解氧DO的對應(yīng)范圍區(qū)間設(shè)置為[1.1mg/L,1.3mg/L]。在一種可能的實現(xiàn)方式中，本步驟中可以根據(jù)公式ORP＝59.28ln(DO)+30.45判斷實際測量出的氧化還原電位ORP和溶解氧DO是否符合預設(shè)的第一規(guī)律。

步驟S102、判斷溶解氧是否在預設(shè)的第一范圍內(nèi)，若是，則執(zhí)行步驟S105，否則，執(zhí)行步驟S104。

步驟S103、進行工藝異常報警。

本實施例中，當進行工藝異常報警時，工作人員可以對因設(shè)備、污泥性質(zhì)變化、進水水質(zhì)變化等原因引起的異常進行排查，如屬于設(shè)備原因引起的異常，則進行設(shè)備維護，如屬于污泥性質(zhì)、進水水質(zhì)變化引起的異常則進行系統(tǒng)運行工況的調(diào)整，包括調(diào)整回流比、SRT、HRT、DO、pH等，直至系統(tǒng)恢復。

步驟S104、間隔控制曝氣設(shè)備的啟閉，并在所述曝氣設(shè)備啟動狀態(tài)下采用比例微積分調(diào)節(jié)所述曝氣設(shè)備的曝氣頻率。本實施例中，間隔控制曝氣設(shè)備啟閉的流程圖可以如圖2所示，包括根據(jù)氨氮濃度、硝態(tài)氮濃度、氧化還原電位和溫度，間隔控制曝氣設(shè)備的啟閉：

步驟S201、在曝氣設(shè)備啟動后，判斷氨氮濃度是否小于或者等于1mg/L，若是，則控制所述曝氣設(shè)備關(guān)閉，否則，循環(huán)執(zhí)行本步驟。

步驟S202、在曝氣設(shè)備關(guān)閉后，判斷污水中的溫度T是否小于或者等于12℃，若是，則執(zhí)行步驟S203，否則，執(zhí)行步驟S204。

步驟S203、判斷氨氮濃度是否小于或者等于11mg/L，若是，則執(zhí)行步驟S205，否則，循環(huán)執(zhí)行本步驟。

步驟S204、判斷氨氮濃度是否小于或者等于6mg/L，若是，則執(zhí)行步驟S205，否則，循環(huán)執(zhí)行本步驟。

步驟S205、計算出硝態(tài)氮濃度。本實施例中，可以根據(jù)氨氮濃度、硝態(tài)氮濃度和氧化還原電位之間的關(guān)系表達式lg(NH₄⁺-N/NO_x^--N)＝-0.017×ORP-0.095，計算出硝態(tài)氮濃度NO_x^--N，式中NH₄⁺-N表示氨氮濃度，ORP表示氧化還原電位。此外，在對曝氣設(shè)備進行調(diào)控后，還可以對回流泵的回流比進行調(diào)控，從而進一步提高調(diào)控能力和精確度。

步驟S206、計算出總氮濃度，并判斷總氮濃度是否小于或者等于15mg/L，若是，則返回執(zhí)行步驟S202，否則，控制曝氣設(shè)備啟動。本實施例中，可以根據(jù)氨氮濃度、硝態(tài)氮濃度和總氮濃度之間的關(guān)系表達式TN＝NH₄⁺-N+NO_x^—-N，計算出總氮濃度TN。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，當污水中氨氮濃度小于或者等于1mg/L時，活性污泥對氧的利用率很低，硝化速率極其緩慢，若曝氣設(shè)備繼續(xù)曝氣來降低氨氮濃度，則意義不大，因此本發(fā)明通過在污水中氨氮濃度小于或者等于1mg/L時，控制曝氣設(shè)備關(guān)閉，可以在保證污水處理達標的前提下，降低曝氣設(shè)備的能耗，減少運行成本。此外，曝氣設(shè)備在停氣過程中，污水中的氨氮將不斷積累，停氣時間越長，氨氮濃度積累過高而超標的可能性越大。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，當ORP值在-30mV以下時，出水總氮TN中75％以上為NH4+-N，系統(tǒng)反硝化SND效果較低，出水水質(zhì)較差。在滿足總氮濃度TN≤15mg/L的同時，污水中溫度T≤12℃，氨氮濃度NH4+-N≤11mg/L，系統(tǒng)SND效果最佳，并且污水中溫度T>12℃，氨氮濃度NH4+-N≤6mg/L，系統(tǒng)SND效果最佳。由此，本發(fā)明通過將溫度T≤12℃，氨氮濃度NH4+-N≤11mg/L且總氮濃度TN≤15mg/L，以及溫度T>12℃，氨氮濃度NH4+-N≤6mg/L且總氮濃度TN≤15mg/L，作為控制曝氣設(shè)備啟動的臨界點，不僅可以在曝氣設(shè)備啟動后迅速降低氨氮濃度，保證污水處理達標，而且可以降低曝氣設(shè)備的能耗，減少運行成本。

步驟S105、分別判斷氨氮濃度、硝態(tài)氮濃度是否在預設(shè)的對應(yīng)范圍內(nèi)，若是，則執(zhí)行步驟S106，否則，執(zhí)行步驟S107。

本實施例中，在曝氣設(shè)備處于開啟狀態(tài)時，判斷氨氮濃度是否≤1mg/L；在曝氣設(shè)備處于關(guān)閉狀態(tài)時，若T≤12℃，氨氮濃度NH4+-N是否≤11mg/L；若T>12℃，氨氮濃度NH4+-N是否≤6mg/L。

步驟S106、不對曝氣設(shè)備進行調(diào)控。

步驟S107、判斷氨氮濃度和氧化還原電位之間的關(guān)系、硝態(tài)氮濃度和氧化還原電位之間的關(guān)系是否分別符合預設(shè)的對應(yīng)規(guī)律，若是，則執(zhí)行步驟S108，否則，返回執(zhí)行步驟S103。

本步驟中可以根據(jù)公式(NH4+-N)＝-5.32ln(ORP)+24.37來判斷氨氮濃度和氧化還原電位之間的關(guān)系是否符合預設(shè)的對應(yīng)規(guī)律，并且可以根據(jù)公式(NO_x^—-N)＝16.133ln(ORP)-52.95來判斷硝態(tài)氨濃度和氧化還原電位之間的關(guān)系是否符合預設(shè)的對應(yīng)規(guī)律。

步驟S108、計算出氧化還原電位。

本步驟中可以根據(jù)公式(NH4+-N)＝-5.32ln(ORP)+24.37或者(NO_x^—-N)＝16.133ln(ORP)-52.95計算出氧化還原電位ORP。

步驟S109、判斷氧化還原電位是否在預設(shè)的第二范圍內(nèi)，若是，則不對上述步驟S105中氨氮濃度和硝態(tài)氮濃度對應(yīng)的預設(shè)范圍進行調(diào)整，否則，對上述步驟S105中氨氮濃度和硝態(tài)氮濃度的預設(shè)范圍進行調(diào)整。

由上述實施例可見，本發(fā)明通過根據(jù)氧化還原電位和溶解氧之間的關(guān)系以及溶解氧的測量值來對曝氣設(shè)備的啟閉進行間隔控制，并且在曝氣設(shè)備啟動狀態(tài)下采用比例微積分調(diào)節(jié)曝氣設(shè)備的曝氣頻率，可以在保證污水處理能力的基礎(chǔ)上，降低曝氣設(shè)備的能耗。另外，本發(fā)明通過當氨氮濃度、硝態(tài)氮濃度的測量值不在設(shè)定范圍內(nèi)，且兩者分別與氧化還原電位之間的關(guān)系不符合對應(yīng)的規(guī)律時，確定污水處理系統(tǒng)出現(xiàn)工藝異常，可以提高系統(tǒng)工藝異常監(jiān)測的準確度；本發(fā)明通過當氨氮濃度、硝態(tài)氮濃度的測量值不在設(shè)定范圍內(nèi)，而兩者分別與氧化還原電位之間的關(guān)系符合對應(yīng)的規(guī)律時，根據(jù)氧化還原電位的計算值確定是否對氨氮濃度、硝態(tài)氮濃度的設(shè)定范圍進行調(diào)整，可以對系統(tǒng)工藝異常的監(jiān)測進行優(yōu)化，從而提高系統(tǒng)工藝異常監(jiān)測的準確度。

本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說明書及實踐這里公開的發(fā)明后，將容易想到本發(fā)明的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本發(fā)明的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本發(fā)明的一般性原理并包括本發(fā)明未公開的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識或慣用技術(shù)手段。說明書和實施例僅被視為示例性的，本發(fā)明的真正范圍和精神由下面的權(quán)利要求指出。

應(yīng)當理解的是，本發(fā)明并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu)，并且可以在不脫離其范圍進行各種修改和改變。本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限制。