[发明专利]生化反应池中低浓度溶解氧的控制系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及一种污水处理生化反应池中低浓度溶解氧的控制系统及其控制方法。

背景技术

随着国民经济的快速发展，我国的污水处理厂数量和处理规模均迅速增加，与此同时污水处理厂的总能耗也在不断上升，节能减排工作势在必行。目前，主要通过优化污水处理厂的运行实现节能减排的目标。由于污水处理厂的曝气能耗占污水处理厂总能耗的40%～60%，因此，污水处理厂的节能减排工作主要围绕曝气环节进行。

低溶解氧技术是一种经济节能的污水处理技术，在水温较高的情况下，处理系统中的污水维持低浓度溶解氧（浓度0.2mg/L～2.0mg/L）不仅有利于脱氮除磷，而且可有效减少供风量，从而降低污水处理厂的曝气能耗。但过低的溶解氧浓度却可能导致耗氧污染物去除效果的下降。因此，如何将处理系统中污水的低浓度溶解氧数值控制在合理范围内是重点要解决的问题。

污水处理厂常用的溶氧仪测量范围为0.0mg/L～20.0mg/L，测量误差±0.2mg/L，虽然有些溶氧仪产品技术指标中指出最低的测量极限可达40μg/L，但在污水处理厂的实际运行过程中，溶氧仪探头在低浓度溶解氧污水中尚未达到这样的灵敏度。而且，对于低浓度溶解氧的测定来讲，±0.2mg/L的测量误差足以影响浓度测量的准确度，误差过大，低浓度溶解氧环境难以得到有效控制，影响污水处理工艺的稳定运行。而目前市场上出售的专用PPB级溶氧仪，其测量范围为2μg/L～10mg/L，分辨率0.01mg/L，但售价达到普通溶氧仪的四倍以上，应用于污水处理厂会加大其运行成本。除此之外，也有通过其他检测参数代替低浓度溶解氧参数来解决上述问题，不仅费用很高，也不利于工作人员熟练掌握，因此该技术很难在污水处理厂大规模推广。

在现有的溶解氧控制系统中，为将生化反应池中的溶解氧浓度维持在设定值，需引入氨氮分析仪、酸碱度测量仪、浊度测量仪及无模型自适应控制器等。测量仪表较多，控制流程复杂，污水处理设备的投资大，设备的维护成本高，而且该控制系统也不适用于低浓度溶解氧的控制。

因此，研发适合我国国情的高效低浓度溶解氧的控制系统与控制方法则十分必要。

发明内容

针对现有的溶解氧浓度控制方法中，溶氧仪在低浓度溶解氧下测量误差较大，低浓度溶解氧环境难以得到有效控制，影响污水处理工艺的稳定运行；现有的溶解氧浓度控制系统测量仪表较多，控制流程复杂，增大了污水处理设备的成本及维护负担，而且也不适用于低浓

度溶解氧的控制的问题，本发明的目的是提供一种生化反应池中低浓度溶解氧的控制系统及其方法，通过控制生化反应池中的低浓度溶解氧，来保证污水脱氮除磷并降低有机碳源的消耗量及运行能耗。本发明特别适用于生化反应池低浓度溶解氧的稳定控制，此外，也可用于生化反应池正常溶解氧浓度的稳定控制。

本发明解决其技术问题所采用的低浓度溶解氧的控制系统，包括一设于所述生化反应池中的监测单元；一与所述监测单元电连接的可编程逻辑控制器；一曝气设备，所述曝气设备与所述可编程逻辑控制器电连接，所述曝气设备的送风口通过供风管路与所述生化反应池连通；以及一气体流量计，所述气体流量计设于所述供风管路上，所述气体流量计与所述可编程逻辑控制器电连接；所述监测单元包括溶解氧测定仪、液位计和温度计。

进一步地，所述曝气设备的送风口通过所述供风管路与所述生化反应池的底部连通。

本发明还提供了一种生化反应池中低浓度溶解氧的控制系统的控制方法，包括：

步骤一，将所述监测单元置于所述生化反应池内，在所述可编程逻辑控制器内预设目标低浓度溶解氧数值和溶解氧浓度调整值；

步骤二，增大所述曝气设备的供风量，使所述生化反应池中溶解氧浓度在所述溶解氧测定仪的正常测量范围内；

步骤三，将所述监测单元和所述气体流量计采集到的数据传递至所述可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器计算得出所述生化反应池当前时刻的理论需氧量；

步骤四，根据所述当前时刻的理论需氧量，所述可编程逻辑控制器计算出所述生化反应池中所述目标低浓度溶解氧下的供风量，并将数据传递至所述曝气设备；

步骤五，根据所述步骤四得出的所述目标低浓度溶解氧下的供风量，所述曝气设备向所述生化反应池供风。

步骤六，判断所述生化反应池内溶解氧浓度数值是否在所述溶解氧浓度调整值允许误差范围内，是则所述曝气设备继续向所述生化反应池供风，否则返回所述步骤二重新调整所述曝气设备的供风量。

进一步地，所述步骤三中，所述生化反应池当前时刻的理论需氧量是按照下述公式1计算得出的：