一种污水处理系统鼓风机控制装置及控制方法与流程

本发明属于污水处理系统鼓风机控制技术领域，更具体地，涉及一种污水处理系统鼓风机控制装置及控制方法。

背景技术：

随着污水处理厂出水水质要求不断提高，水厂的提标改造迫在眉睫，其中针对生物脱氮除磷工艺，溶解氧的控制好坏影响着其脱氮除磷效果的好坏。溶解氧的控制主要通过精准曝气系统获得，其需要与鼓风机系统进行联动运行，从而实现生物池溶解氧的稳定控制。鼓风机主控系统(mcp)接收信号为两种，一种为压力信号，一种为气体流量信号。如何将准确的控制信号通过精准曝气系统传输给鼓风机主控系统，从而使各台鼓风机根据控制信号自动调整运行状态，满足生物池溶解氧需求，这对污水处理厂精准曝气系统稳定运行和实现节能降耗有着极大的影响。目前现有的鼓风机控制系统存在着鼓风机输出压力的控制不够精准，节能效果较差的不足。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种污水处理系统鼓风机控制装置及控制方法，该控制装置能够监测多个曝气池内的进气流量、溶解氧浓度和鼓风机的输出压力，主控制器能够根据所述多个进气调节阀的开度和多个所述在线溶解氧仪测得的溶解氧浓度，通过所述鼓风机控制器控制多个所述鼓风机的运行，实现鼓风机输出压力的精准控制，满足生物池溶解氧需求的同时提高节能效果。

为了实现上述目的，本发明提供一种污水处理系统鼓风机控制装置，所述污水处理系统包括多个生物池，每个所述生物池内设置有至少一个非曝气池和多个曝气池，该装置包括：

多个鼓风机，多个所述鼓风机的输出端通过输出管线与主管线连接，所述主管线上设置有压力变送器；

鼓风机控制器，与多个所述鼓风机电性连接；

多个分支管线，多个所述分支管线的一端与所述主管线连接，多个所述分支管线的另一端分别与多个所述曝气池连接；

多个进气调节阀，分别设置于多个所述分支管线上；

多个在线溶解氧仪，分别设置于多个所述曝气池内；

主控制器，与所述压力变送器、所述鼓风机控制器、多个所述进气调节阀和多个所述在线溶解氧仪电性连接，所述主控制器用于根据所述多个进气调节阀的开度和多个所述在线溶解氧仪测得的溶解氧浓度，通过所述鼓风机控制器控制多个所述鼓风机的运行。

可选地，还包括多个气体流量计，多个所述气体流量计分别设置于多个所述分支管线上。

可选地，多个所述气体流量计与所述主控制器电性连接，所述主控制器用于根据多个所述气体流量计测得的气体流量和多个所述在线溶解氧仪测得的溶解氧浓度控制多个所述进气调节阀的开度。

可选地，所述主控制器包括第一计算模块和第二计算模块，所述第一计算模块用于根据多个所述在线溶解氧仪测得的溶解氧浓度计算实际溶解氧均值，并计算设定溶解氧均值与所述实际溶解氧均值的第一差值，所述第二计算模块用于根据多个进气调节阀的开度计算实际开度均值，并计算设定开度均值与所述实际开度均值的第二差值。

可选地，所述气体流量计测得的气体流量作为实际曝气量，所述主控制器还包括第三计算模块，所述第三计算模块用于根据多个所述在线溶解氧仪测得的溶解氧浓度计算所需曝气量，并计算所述所需曝气量与所述实际曝气量的第三差值。

本发明还提供一种污水处理系统鼓风机控制方法，利用上述的污水处理系统鼓风机控制装置，该方法包括：

获取多个曝气池内的实际溶解氧值和多个所述曝气池的进气调节阀的实际开度值；

计算多个所述曝气池内的实际溶解氧均值和多个所述进气调节阀的实际开度均值；

设定多个所述曝气池的设定溶解氧均值和设定开度均值，；

根据所述设定溶解氧均值与所述实际溶解氧均值的第一差值和所述设定开度均值与所述实际开度均值的第二差值控制多个鼓风机的运行。

可选地，还包括：

获取多个所述曝气池的进气流量作为多个所述曝气池的实际曝气量；

根据多个所述曝气池内的实际溶解氧值计算多个所述曝气池的所需曝气量；

根据所述实际曝气量和所述所需曝气量控制多个所述曝气池的进气调节阀开度。

可选地，所述根据所述设定溶解氧均值与所述实际溶解氧均值的第一差值和所述设定开度均值与所述实际开度均值的第二差值控制多个鼓风机的运行包括：

设定第一阈值和第二阈值；

将所述第一差值和所述第二差值分别与所述第一阈值和所述第二阈值对比，当第一差值大于第一阈值的上限值并且第二差值小于第二阈值的下限值时，控制多个所述鼓风机的输出压力增大；当第一差值小于第一阈值的下限值并且第二差值大于第二阈值的上限值时，控制多个所述鼓风机的输出压力减小。

可选地，所述根据所述实际曝气量和多个所述曝气池的所需曝气量控制多个所述曝气池的进气调节阀开度包括：

设定第三阈值；

计算所述所需曝气量与所述实际曝气量的第三差值；

将所述第三差值与所述第三阈值对比，通过调节多个所述进气调节阀的开度使得所述第三差值处于所述第三阈值范围内。

可选地，还包括设定间隔时长，每经过一次设定时长后根据所述设定溶解氧均值与所述实际溶解氧均值的第一差值和所述设定开度均值与所述实际开度均值的第二差值控制多个鼓风机的运行。

本发明提供一种污水处理系统鼓风机控制装置及控制方法，其有益效果在于：

1、该控制装置能够监测多个曝气池内的进气流量、溶解氧浓度和鼓风机的输出压力，主控制器能够根据所述多个进气调节阀的开度和多个所述在线溶解氧仪测得的溶解氧浓度通过所述鼓风机控制器控制多个所述鼓风机的运行，实现鼓风机输出压力的精准控制，满足生物池溶解氧需求的同时提高节能效果；

2、该控制装置还具有多个气体流量计，能够实时监测多个曝气池的进气流量，主控制器能够根据多个所述气体流量计测得的气体流量和多个所述在线溶解氧仪测得的溶解氧浓度控制多个所述进气调节阀的开度，实时调节多个进气调节阀的开度，使得多个曝气池内的溶解氧浓度始终满足曝气需求；

3、该控制方法利用该控制装置不仅能够控制鼓风机的输出压力和各个曝气池的供气流量，还能够将上述两条控制线路结合起来，在实时调节各个曝气池的供气流量的同时间歇性地控制鼓风机的输出压力，提高控制效果，提高节能效果。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的一种污水处理系统鼓风机控制装置的结构示意图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的一种污水处理系统鼓风机控制方法的流程图。

附图标记说明：

1、曝气池；2、在线溶解氧仪；3、气体流量计；4、进气调节阀；5、压力变送器；6、主控制器；7、鼓风机控制器；8、鼓风机。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本发明提供一种污水处理系统鼓风机控制装置，污水处理系统包括多个生物池，每个生物池内设置有至少一个非曝气池和多个曝气池，该装置包括：

多个鼓风机，多个鼓风机的输出端通过输出管线与主管线连接，主管线上设置有压力变送器；

鼓风机控制器，与多个鼓风机电性连接；

多个分支管线，多个分支管线的一端与主管线连接，多个分支管线的另一端分别与多个曝气池连接；

多个进气调节阀，分别设置于多个分支管线上；

多个在线溶解氧仪，分别设置于多个曝气池内；

主控制器，与压力变送器、鼓风机控制器、多个进气调节阀和多个在线溶解氧仪电性连接，主控制器用于根据多个进气调节阀的开度和多个在线溶解氧仪测得的溶解氧浓度通过鼓风机控制器控制多个鼓风机的运行。

具体的，每个曝气池配置1个在线溶解氧仪，用于测量曝气池内溶解氧浓度；在进入每个曝气池的分支管线上配置一个电动的进气调节阀，用于控制进入曝气池的气体流量；配置多台鼓风机，配置一个鼓风机控制器(mcp)，在鼓风机出气的主管线上设置一个压力变送器，用于测量主管线的气体压力；配置一个主控制器，压力变送器及各生物池的在线溶解氧仪、进气调节阀的信号传输至主控制器，主控制器将控制信号输出至鼓风机控制器，鼓风机控制器通过接受的控制信号控制系统内各台鼓风机的运行状态(进出口导叶开度)，从而可以控制鼓风机的输出压力，输出压力可以由压力变送器测量。

可选地，还包括多个气体流量计，多个气体流量计分别设置于多个分支管线上。

具体的，在进入每个曝气池的分支管线上配置一个气体流量计，用于测量进入曝气池的气体流量。

可选地，多个气体流量计与主控制器电性连接，主控制器用于根据多个气体流量计测得的气体流量和多个在线溶解氧仪测得的溶解氧浓度控制多个进气调节阀的开度。

具体的，通过控制多个进气调节阀的开度能够控制多个分支管线内气体的流量，保证供气量能够满足曝气池的所需曝气量。

可选地，主控制器包括第一计算模块和第二计算模块，第一计算模块用于根据多个在线溶解氧仪测得的溶解氧浓度计算实际溶解氧均值，并计算设定溶解氧均值与实际溶解氧均值的第一差值，第二计算模块用于根据多个进气调节阀的开度计算实际开度均值，并计算设定开度均值与实际开度均值的第二差值。

具体的，主控制器内可以设置第一阈值和第二阈值，分别用于与第一差值和第二差值做对比，根据对比结果即可反映出曝气池内设定溶解氧均值与实际溶解氧均值之间相差的多少和设定开度均值与实际开度均值相差的多少，据此来控制鼓风机的输出压力的大小。

可选地，气体流量计测得的气体流量作为实际曝气量，主控制器还包括第三计算模块，第三计算模块用于根据多个在线溶解氧仪测得的溶解氧浓度计算所需曝气量，并计算所需曝气量与实际曝气量的第三差值。

具体的，主控器内可以设置第三阈值，用于与第三差值做对比，根据对比结果可以反映出曝气池内所需曝气量与实际曝气量之间相差的多少，据此来控制进气调节阀的开度，保证曝气池内能够获得充足的供气量。

本发明还提供一种污水处理系统鼓风机控制方法，利用上述的污水处理系统鼓风机控制装置，该方法包括：

获取多个曝气池内的实际溶解氧值和多个曝气池的进气调节阀的实际开度值；

计算多个曝气池内的实际溶解氧均值和多个进气调节阀的实际开度均值；

设定多个曝气池的设定溶解氧均值和设定开度均值，；

根据设定溶解氧均值与实际溶解氧均值的第一差值和设定开度均值与实际开度均值的第二差值控制多个鼓风机的运行。

具体的，第一差值和第二差值分别可以由主控制器中的第一计算模块和第二计算模块算得，利用第一差值和第二差值控制鼓风机的输出压力，使得在溶解氧浓度和供气流量满足使用的同时将鼓风机的输出压力调节至合适的状态，对于鼓风机的节能具有有利的作用；该系统根据现况条件，逐步调节鼓风机输出压力，保障气体管路稳定，避免因憋压等原因导致鼓风机发生喘振现象。

可选地，还包括：

获取多个曝气池的进气流量作为多个曝气池的实际曝气量；

根据多个曝气池内的实际溶解氧值计算多个曝气池的所需曝气量；

根据实际曝气量和所需曝气量控制多个曝气池的进气调节阀开度。

具体的，根据实际曝气量和多个曝气池的所需曝气量控制多个曝气池的进气调节阀开度，使得曝气池内的实际供气量始终能够满足曝气池的所需曝气量，保证污水脱氮除磷工艺的稳定运行；此处调节的是鼓风机向曝气池供气的供气流量，将此处的调节与上述鼓风机输出压力的调节结合起来，进行双线同时调节，能够实现鼓风机控制系统和生物池精准曝气系统联动运行，实现曝气池溶解氧浓度稳定控制在设定值的±20％以内，有效保障污水脱氮除磷工艺的稳定运行。

可选地，根据设定溶解氧均值与实际溶解氧均值的第一差值和设定开度均值与实际开度均值的第二差值控制多个鼓风机的运行包括：

设定第一阈值和第二阈值；

将第一差值和第二差值分别与第一阈值和第二阈值对比，当第一差值大于第一阈值的上限值并且第二差值小于第二阈值的下限值时，控制多个鼓风机的输出压力增大；当第一差值小于第一阈值的下限值并且第二差值大于第二阈值的上限值时，控制多个鼓风机的输出压力减小。

具体的，压力变送器能够测量主管线上的压力值，以该值作为鼓风机的初始压力值，为准确控制鼓风机的输出压力，对初始压力值进行修正，修正过程如下：将第一差值和第二差值分别与第一阈值和第二阈值对比，当第一差值大于第一阈值的上限值并且第二差值小于第二阈值的下限值时，控制多个鼓风机的输出压力增大；当第一差值小于第一阈值的下限值并且第二差值大于第二阈值的上限值时，控制多个鼓风机的输出压力减小，否则，则保持初始压力值不变；将修正后的修正压力值传输给鼓风机控制器(mcp)，鼓风机控制器根据接收到的控制信号自动调整系统内各台鼓风机的运行状态(比如进出口导叶开度)，使气体主管道压力达到设定压力值。

可选地，根据实际曝气量和多个曝气池的所需曝气量控制多个曝气池的进气调节阀开度包括：

设定第三阈值；

计算所需曝气量与实际曝气量的第三差值；

将第三差值与第三阈值对比，通过调节多个进气调节阀的开度使得第三差值处于第三阈值范围内。

具体的，第三差值可以由第三计算模块算得，利用第三差值调节进气阀开度，保证鼓风机对曝气池的供气流量满足曝气池的曝气需求，达到精准控制。

可选地，还包括设定间隔时长，每经过一次设定时长后根据设定溶解氧均值与实际溶解氧均值的第一差值和设定开度均值与实际开度均值的第二差值控制多个鼓风机的运行。

具体的，可以将间隔时长设定为2小时，每两小时执行一次根据设定溶解氧均值与实际溶解氧均值的第一差值和设定开度均值与实际开度均值的第二差值控制一次多个鼓风机的运行，即能起到及时的调控作用，又避免频繁控制动作，保证使用寿命。

实施例

如图1和图2所示，本发明提供一种污水处理系统鼓风机控制装置，污水处理系统包括多个生物池，每个生物池内设置有至少一个非曝气池和多个曝气池1，该装置包括：

多个鼓风机8，多个鼓风机8的输出端通过输出管线与主管线连接，主管线上设置有压力变送器5；

鼓风机控制器7，与多个鼓风机8电性连接；

多个分支管线，多个分支管线的一端与主管线连接，多个分支管线的另一端分别与多个曝气池1连接；

多个进气调节阀4，分别设置于多个分支管线上；

多个在线溶解氧仪2，分别设置于多个曝气池1内；

主控制器6，与压力变送器5、鼓风机控制器7、多个进气调节阀4和多个在线溶解氧仪2电性连接，主控制器用于根据多个进气调节阀4的开度和多个在线溶解氧仪2测得的溶解氧浓度通过鼓风机控制器7控制多个鼓风机8的运行。

在本实施例中，还包括多个气体流量计3，多个气体流量计3分别设置于多个分支管线上。

在本实施例中，多个气体流量计3与主控制器6电性连接，主控制器6用于根据多个气体流量计3测得的气体流量和多个在线溶解氧仪2测得的溶解氧浓度控制多个进气调节阀4的开度。

在本实施例中，主控制器6包括第一计算模块和第二计算模块，第一计算模块用于根据多个在线溶解氧仪2测得的溶解氧浓度计算实际溶解氧均值，并计算设定溶解氧均值与实际溶解氧均值的第一差值，第二计算模块用于根据多个进气调节阀4的开度计算实际开度均值，并计算设定开度均值与实际开度均值的第二差值。

在本实施例中，气体流量计3测得的气体流量作为实际曝气量，主控制器6还包括第三计算模块，第三计算模块用于根据多个在线溶解氧仪2测得的溶解氧浓度计算所需曝气量，并计算所需曝气量与实际曝气量的第三差值。

本发明还提供一种污水处理系统鼓风机控制方法，利用上述的污水处理系统鼓风机控制装置，该方法包括：

获取多个曝气池内的实际溶解氧值和多个曝气池的进气调节阀的实际开度值；

计算多个曝气池内的实际溶解氧均值和多个进气调节阀的实际开度均值；

设定多个曝气池的设定溶解氧均值和设定开度均值，；

根据设定溶解氧均值与实际溶解氧均值的第一差值和设定开度均值与实际开度均值的第二差值控制多个鼓风机的运行。

在本实施例中，还包括：

获取多个曝气池的进气流量并作为多个曝气池的实际曝气量；

根据多个曝气池内的实际溶解氧值计算多个曝气池的所需曝气量；

根据实际曝气量和所需曝气量控制多个曝气池的进气调节阀开度。

在本实施例中，根据设定溶解氧均值与实际溶解氧均值的第一差值和设定开度均值与实际开度均值的第二差值控制多个鼓风机的运行包括：

设定第一阈值和第二阈值；

将第一差值和第二差值分别与第一阈值和第二阈值对比，当第一差值大于第一阈值的上限值并且第二差值小于第二阈值的下限值时，控制多个鼓风机的输出压力增大；当第一差值小于第一阈值的下限值并且第二差值大于第二阈值的上限值时，控制多个鼓风机的输出压力减小。

在本实施例中，根据实际曝气量和多个曝气池的所需曝气量控制多个曝气池的进气调节阀开度包括：

设定第三阈值；

计算所需曝气量与实际曝气量的第三差值；

将第三差值与第三阈值对比，通过调节多个进气调节阀的开度使得第三差值处于第三阈值范围内。

在本实施例中，还包括设定间隔时长，每经过一次设定时长后根据设定溶解氧均值与实际溶解氧均值的第一差值和设定开度均值与实际开度均值的第二差值控制多个鼓风机的运行。

综上，本发明提供的污水处理系统鼓风机控制方法实施时，利用上述污水处理系统鼓风机控制装置，以一次实施为例：污水进入4以上组生物池，每组生物池配置1个非曝气池和4以上个曝气池1，每个曝气池1配置1个在线溶解氧仪2，用于测量曝气池1内溶解氧浓度；在进入每个曝气池1的分支管线上配置一个电动的进气调节阀4，用于控制进入曝气池1的气体流量；在进入每个曝气池1的分支管线上配置一个气体流量计3，用于测量进入曝气池的气体流量；配置4台以上鼓风机8，配置一个鼓风机控制器7(mcp)，在鼓风机8出气的主管线上设置一个压力变送器5，用于测量主管线的气体压力；配置一个主控制器6，压力变送器5及各生物池的在线溶解氧仪2、气体流量计3及进气调节阀4的信号传输至主控制器6，主控制器6将控制信号输出至鼓风机控制器7，鼓风机控制器7通过接受的控制信号控制系统内各台鼓风机8的运行状态(进出口导叶开度)。

开启该污水处理系统鼓风机控制装置，实时获取各曝气池中do浓度(溶解氧浓度)，并根据第三计算模块，计算各曝气池所需曝气量g，曝气池的进气调节阀4作为执行器，通过对比曝气池1安装的气体流量计3测得的进气量作为实际曝气量，所需曝气量与实际曝气量的差值为第三差值记为δg，设定第三阈值为±3％g，进气调节阀4自动调整阀门开度，使得第三差值一直处于第三阈值范围内。

每2个小时获取压力变送器5数值，作为鼓风机8设定压力值p，获取所有曝气池1内的实际溶解氧值和实际开度值，计算实际溶解氧均值d，计算实际开度均值w；设定溶解氧均值为2.5mg/l，将设定溶解氧均值与实际溶解氧均值d做差，得到第一差值δd，设定第一阈值为±5％d；设定所有进气调节阀的设定开度均值为65％，即开至平均65％的开度，将设定开度均值与实际开度均w做差，得到第二差值δw，设定第二阈值为±5％w；同时对比第一差值与第一阈值、第二差值与第二阈值，如果第一差值大于第一阈值上限，同时第二差值小于第二阈值下限，则将设定压力p增大0.05bar；如果第一差值小于第一阈值下限，同时第二差值大于第二阈值上限，则将设定压力p减小0.04bar；否则，则保持设定压力p不变。将修正后的设定压力传输给鼓风机控制器7(mcp)，鼓风机控制器7根据接收到的控制信号自动调整系统内各台鼓风机8的运行状态(比如进出口导叶开度)，使主管线压力达到所需压力值。

通过该装置及方法，能够实现鼓风机系统与精准曝气系统联动运行，保持气体管路压力稳定变化，保障鼓风机8稳定运行的同时，维持曝气池1溶解氧浓度在恒定范围内，使系统达到高效的脱氮除磷效果。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。