一种分区联动提升的曝气系统及需氧量联动计算方法与流程

本发明涉及曝气，具体涉及一种分区联动提升的曝气系统及需氧量联动计算方法。

背景技术：

1、目前，污水处理厂主流曝气分为表面机械曝气与底部鼓风曝气。据调研，使用表面机械曝气的污水处理厂存在以下问题：

2、运行电耗高；曝气设备一般使用三年后就要大修一次，维修费用投入高；

3、影响工艺运行的稳定：比如采用倒伞曝气的一体式氧化沟工艺，因曝气造成沟内流速过快致沉淀区域出水浑浊；又如采用倒伞曝气的卡鲁赛尔氧化沟，因充氧量不足导致在冬季时极易发生污泥膨胀等；水质标准在不断提高，现部分污水处理厂出水执行标准已提升至地表类iv类水标准，表曝系统技术难以满足要求。

4、可提升式曝气系统技术即将表面机械曝气改为底部鼓风曝气并且曝气器具备可提升的功能，这既降低了污水处理厂的电单耗(下降25％左右)，又解决了工艺运行不稳定的问题，还便于安装和维修，无需停产放空，从而避免了因停产造成污水外溢而对环境产生的影响。

5、目前的可提升式曝气系统，在生化池中处于整体运行和数据处理，导致数据监测量和处理量大，影响需氧量的计算时效性，最终影响曝气效果。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种分区联动提升的曝气系统及需氧量联动计算方法，以解决现有技术中生化池中处于整体运行和数据处理，导致数据监测量和处理量大，影响需氧量的计算时效性，最终影响曝气效果的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：

3、一种分区联动提升的曝气系统，包括：多个曝气组件、曝气送气管、曝气监测组件、进气控制模块以及数据处理模块，所述多个曝气组件离散分布于生化池中形成多个曝气分区，所述曝气送气管布设在各个曝气分区内以为曝气组件进行氧气供应，所述进气控制模块设置在曝气送气管上以控制曝气送气管向曝气分区内供应的氧气气量，所述曝气监测组件设置在各个曝气分区内进行曝气过程的状态监测，所述数据处理模块与曝气监测组件、进气控制模块进行通信连接。

4、作为本发明的一种优选方案，所述数据处理模块中设置有曝气分区的需氧量联动计算模型，所述数据处理模块接收曝气监测组件采集得到的曝气状态数据，经由需氧量联动计算模型得到各个曝气分区的需氧量，并将各个曝气分区的需氧量传输给进气控制模块以调控曝气送气管供应的氧气气量。

5、作为本发明的一种优选方案，所述曝气送气管的出气口设置于朝向曝气分区，所述曝气送气管的进气口与曝气鼓风机的出风口相连接。

6、作为本发明的一种优选方案，所述曝气组件为可提升式的板式曝气器。

7、作为本发明的一种优选方案，本发明提供了根据所述的一种分区联动提升的曝气系统的需氧量联动计算方法，包括以下步骤：

8、监测生化池中的平均进水水量、进水水质、出水水质，以及获取预先设计的进水水量、预先设计的进水水质、预先设计的出水水质，根据平均进水水量、进水水质、出水水质以及预先设计的进水水量、预先设计的进水水质、预先设计的出水水质确定出生化池曝气所需的气水比，并根据生化池曝气所需的气水比确定出曝气鼓风机的选型；

9、监测每个曝气分区的曝气状态数据，基于各个曝气分区的曝气状态数据对各个曝气分区进行聚类分析得到多个分区联动集群，并在多个分区联动集群中计算出集群中心的曝气分区的需氧量，以集群中心的曝气分区的需氧量联动计算出生化池中各个曝气分区的需氧量。

10、作为本发明的一种优选方案，所述生化池曝气所需的气水比的确定，包括：

11、基于生化池曝气所需的气水比历史数据，平均进水水量、进水水质、出水水质以及预先设计的进水水量、预先设计的进水水质、预先设计的出水水质的历史数据构建出气水比测算模型，其中，

12、以平均进水水量、进水水质、出水水质以及预先设计的进水水量、预先设计的进水水质、预先设计的出水水质的历史数据为bp神经网络的输入项，以生化池曝气所需的气水比历史数据作为bp神经网络的输出项，利用bp神经网络基于所述输入项和所述输出项进行网络训练得到所述气水比测算模型；

13、所述气水比测算模型的模型表达式：

14、h＝bp(a,b,c,a,b,c)；

15、式中，h为气水比，a,b,c,a,b,c分别为平均进水水量，进水水质，出水水质，预先设计的进水水量，预先设计的进水水质，预先设计的出水水质，bp为bp神经网络。

16、作为本发明的一种优选方案，所述曝气状态数据包括水质中含氮量、水质中含磷量、过曝指标数据。

17、作为本发明的一种优选方案，所述基于各个曝气分区的曝气状态数据对各个曝气分区进行聚类分析得到多个分区联动集群，包括：

18、利用聚类算法基于各个曝气分区的曝气状态数据对各个曝气分区进行聚类分析得到多个分区联动集群，其中，分区联动集群中至少包含一个曝气分区。

19、作为本发明的一种优选方案，所述在多个分区联动集群中计算出集群中心的曝气分区的需氧量，包括：

20、确定每个分区联动集群中位于集群中心的曝气分区，并获取集群中心的曝气分区中预先设计的进水水量，预先设计的进水水质，预先设计的出水水质；

21、利用集群中心的曝气分区中预先设计的进水水量，预先设计的进水水质，预先设计的出水水质以及曝气状态数据计算出集群中心的曝气分区中需氧量。

22、作为本发明的一种优选方案，所述集群中心的曝气分区的需氧量联动计算出生化池中各个曝气分区的需氧量，包括：

23、确定每个分区联动集群中位于集群中心的曝气分区，并计算出每个分区联动集群中除集群中心的曝气分区外的各个曝气分区与集群中心的曝气分区间的集群内距离作为除集群中心的曝气分区外的各个曝气分区的联动修正系数，所述集群内距离为曝气分区间的曝气状态数据的欧氏距离；

24、基于联动修正系数和集群中心的曝气分区的需氧量得到除集群中心的曝气分区外的各个曝气分区的需氧量，以实现曝气分区间需氧量的智能联动计算；

25、所述联动计算公式为：

26、ki＝||si-so||；

27、式中，ki为除集群中心的曝气分区外的第i个曝气分区与集群中心的曝气分区的联动修正系数，si为除集群中心的曝气分区外的第i个曝气分区的需氧量，so为集群中心的曝气分区的需氧量，i为计数变量，||si-so||为si和so的欧氏距离。

28、本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：

29、本发明基于各个曝气分区的曝气状态数据对各个曝气分区进行聚类分析得到多个分区联动集群，并在多个分区联动集群中计算出集群中心的曝气分区的需氧量，以集群中心的曝气分区的需氧量联动计算出生化池中各个曝气分区的需氧量，实现曝气分区间的联动分析，降低数据监测量和处理量，保证需氧量的计算时效性，最终提升曝气效果。

技术特征：

1.一种分区联动提升的曝气系统，其特征在于，包括：多个曝气组件、曝气送气管、曝气监测组件、进气控制模块以及数据处理模块，所述多个曝气组件离散分布于生化池中形成多个曝气分区，所述曝气送气管布设在各个曝气分区内以为曝气组件进行氧气供应，所述进气控制模块设置在曝气送气管上以控制曝气送气管向曝气分区内供应的氧气气量，所述曝气监测组件设置在各个曝气分区内进行曝气过程的状态监测，所述数据处理模块与曝气监测组件、进气控制模块进行通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种分区联动提升的曝气系统，其特征在于：所述数据处理模块中设置有曝气分区的需氧量联动计算模型，所述数据处理模块接收曝气监测组件采集得到的曝气状态数据，经由需氧量联动计算模型得到各个曝气分区的需氧量，并将各个曝气分区的需氧量传输给进气控制模块以调控曝气送气管供应的氧气气量。

3.根据权利要求2所述的一种分区联动提升的曝气系统，其特征在于：所述曝气送气管的出气口设置于朝向曝气分区，所述曝气送气管的进气口与曝气鼓风机的出风口相连接。

4.根据权利要求3所述的一种分区联动提升的曝气系统，其特征在于：所述曝气组件为可提升式的板式曝气器。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种分区联动提升的曝气系统的需氧量联动计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种需氧量联动计算方法，其特征在于：所述生化池曝气所需的气水比的确定，包括：

7.根据权利要求6所述的一种需氧量联动计算方法，其特征在于，所述曝气状态数据包括水质中含氮量、水质中含磷量、过曝指标数据。

8.根据权利要求7所述的一种需氧量联动计算方法，其特征在于，所述基于各个曝气分区的曝气状态数据对各个曝气分区进行聚类分析得到多个分区联动集群，包括：

9.根据权利要求8所述的一种需氧量联动计算方法，其特征在于，所述在多个分区联动集群中计算出集群中心的曝气分区的需氧量，包括：

10.根据权利要求9所述的一种需氧量联动计算方法，其特征在于，所述集群中心的曝气分区的需氧量联动计算出生化池中各个曝气分区的需氧量，包括：

技术总结
本发明公开了一种分区联动提升的曝气系统及需氧量联动计算方法，包括：多个曝气组件、曝气送气管、曝气监测组件、进气控制模块以及数据处理模块，所述多个曝气组件离散分布于生化池中形成多个曝气分区，所述曝气送气管布设在各个曝气分区内以为曝气组件进行氧气供应，所述进气控制模块设置在曝气送气管上以控制曝气送气管向曝气分区内供应的氧气气量，所述曝气监测组件设置在各个曝气分区内进行曝气过程的状态监测。本发明以集群中心的曝气分区的需氧量联动计算出生化池中各个曝气分区的需氧量，实现曝气分区间的联动分析，降低数据监测量和处理量，保证需氧量的计算时效性，最终提升曝气效果。

技术研发人员：李炎,谢磊,庞晓宇
受保护的技术使用者：寿县国祯水处理有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13