一种可提升式曝气装置及污水处理系统的制作方法

本技术涉及污水处理，具体涉及一种可提升式曝气装置及污水处理系统。

背景技术：

1、可提升式曝气装置是污水处理系统中的关键技术，通过向污水中注入空气，增加水中溶解氧的含量，促进微生物生长，加速有机物分解。随着工业化和城市化进程的加快，污水排放量激增，传统的污水处理方法已无法满足环保要求，早期的曝气装置多为固定式，存在维护不便、效率不高等问题，可提升式曝气装置可以根据需要自适应调整高度，以适应不同水深，这种装置的推广使用，提高了污水处理效率，减少了能源消耗。

2、在曝气式污水处理装置中，气体供应不均匀是污水处理过程中常见的问题，气体供应不均匀会造成曝气池内某些区域的溶解氧浓度过高，而其余区域溶解氧不足，导致微生物对污水中的有机物分解效率低。此外，气体供应不均匀还可能引起污泥膨胀和上浮现象，在气体供应量过大的区域，污泥可能会因为过度搅拌而变得松散，失去沉降性能，形成污泥膨胀；而在气体供应量不足的区域，污泥可能由于厌氧条件而产生气体，导致污泥上浮。使得整个污水处理系统的效率降低，甚至可能引发系统崩溃。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，提供一种可提升式曝气装置及污水处理系统，以解决现有的问题。

2、本技术解决技术问题的方案是提供一种可提升式曝气装置及污水处理系统，包括以下步骤：

3、第一方面，本技术实施例提供了一种可提升式曝气污水处理系统，所述系统包括：

4、数据采集模块，用于获取污水处理过程中每个时刻之前多个时刻的溶解氧浓度、气体流量、气压，记为每个时刻的历史数据集；

5、特征分析模块，用于获取每个时刻的正向反馈指数，包括：

6、（1）根据每个时刻的所述历史数据集内气体流量与气压的相关情况，以及气体流量与气压之间变化的趋势程度，确定每个时刻的供气稳定度；

7、（2）分析历史数据集内所有时刻的溶解氧浓度的波动情况，获取各波动时刻；根据各波动时刻的局部时段内气压、气体流量的变化趋势，分别确定每个时刻的历史数据集内各波动时刻的第一趋势度、第二趋势度；分析各波动时刻的气压、气体流量变化趋势与溶解氧浓度的变化的一致情况，结合所述第一趋势度、所述第二趋势度，分别确定每个时刻的历史数据集内各波动时刻的第一协同因子、第二协同因子；基于所述第一协同因子和所述第二协同因子，确定每个时刻的相对协同度；结合所述供气稳定度，确定每个时刻的正向反馈指数；

8、曝气控制模块，用于对污水中的溶解氧浓度进行控制，包括：

9、基于所述供气稳定度、所述正向反馈指数，分别确定每个时刻的pid控制器的比例系数、积分参数；结合pid控制器，获得每个时刻的气体流量控制值，对污水中的溶解氧浓度进行控制。

10、优选的，所述确定每个时刻的供气稳定度，包括：

11、计算历史数据集内所有时刻的气体流量与气压之间的相关程度；

12、将每个时刻的历史数据集内各时刻的气体流量与其气压，组成二维数组；对每个时刻的历史数据集内所有时刻的所述二维数组进行线性拟合，获取拟合直线的斜率，计算拟合直线的均方误差；

13、计算所述斜率与所述均方误差的比值，将所述相关程度与所述比值的乘积，作为每个时刻的供气稳定度。

14、优选的，所述获取各波动时刻，包括：

15、获取每个时刻的历史数据集内所有时刻的溶解氧浓度中的极大值和极小值；将所述极大值与所述极小值对应的时刻，记为波动时刻。

16、优选的，所述确定每个时刻的历史数据集内各波动时刻的第一趋势度、第二趋势度，包括：

17、将历史数据集内各波动时刻及其邻域内多个时刻的气体流量、气压，分别组成局部流量向量和局部气压向量；

18、分别对所述局部流量向量、所述局部气压向量进行线性拟合后拟合直线的斜率，作为每个时刻的历史数据集内各波动时刻的第一趋势度、第二趋势度。

19、优选的，所述确定每个时刻的历史数据集内各波动时刻的第一协同因子、第二协同因子，包括：

20、若各波动时刻对应的为极大值，则各波动时刻的标签值赋值为-1，若各波动时刻对应的为极小值，则各波动时刻的标签值赋值为1；

21、将各波动时刻的所述第一趋势度、所述第二趋势度与对应波动时刻的所述标签值的乘积，分别作为各波动时刻的第一判别值、第二判别值；

22、若所述第一判别值小于0，对应波动时刻的第一协同因子赋值为0，反之，对应波动时刻的第一协同因子为所述第一判别值；

23、针对所述第二判别值，采用与所述第一协同因子相同的方法，确定每个时刻的历史数据集内各波动时刻的第二协同因子。

24、优选的，所述每个时刻的相对协同度为所述历史数据集内所有波动时刻的所述第一协同因子的均值与所有波动时刻的所述第二协同因子的均值的和。

25、优选的，所述每个时刻的正向反馈指数为所述供气稳定度与所述相对协同度的乘积。

26、优选的，所述确定每个时刻的pid控制器的比例系数，计算公式为：，其中，为第时刻的pid控制器的比例系数，为第时刻的供气稳定度，为预设初始比例系数，为以自然常数为底数的指数函数。

27、优选的，所述积分参数的计算公式为：，其中，为第时刻的pid控制器的积分系数，为第时刻的正向反馈指数，为预设初始积分系数，为以自然常数为底数的指数函数。

28、第二方面，本技术实施例还提供了一种可提升式曝气装置，所述装置的污水处理采用上述任意一项所述一种可提升式曝气污水处理系统实现。

29、本技术至少具有如下有益效果：

30、本技术根据每个时刻的所述历史数据集内气体流量与气压的相关情况，以及气体流量与气压之间变化的趋势程度，确定每个时刻的供气稳定度，其有益效果在于考虑了气压与气体流量之间的变化关系，以反映向曝气池内输送气体的稳定性和供气均匀情况，便于后续对pid控制参数进行修正，以减小误差；分析历史数据集内所有时刻的溶解氧浓度的波动情况，获取各波动时刻；根据各波动时刻的局部时段内气压、气体流量的变化趋势，分别确定每个时刻的历史数据集内各波动时刻的第一趋势度、第二趋势度，其有益效果在于考虑了在溶解氧浓度变化时，气压和气体流量的变化趋势；分析各波动时刻的气压、气体流量变化趋势与溶解氧浓度的变化的一致情况，结合所述第一趋势度、所述第二趋势度，分别确定每个时刻的历史数据集内各波动时刻的第一协同因子、第一协同因子；基于所述第二协同因子和所述第二协同因子，确定每个时刻的相对协同度；结合所述供气稳定度，确定每个时刻的正向反馈指数，其有益效果在于考虑了溶解氧浓度的波动与气压和气体流量变化的协同情况，反映了在溶解氧浓度发生波动变化时，曝气装置做出正向反馈的情况，基于所述供气稳定度、所述正向反馈指数，分别确定每个时刻的pid控制器的比例系数、积分参数；结合pid控制器，获得每个时刻的气体流量控制值，对污水中的溶解氧浓度进行控制，其有益效果在于对pid控制器的参数进行实时调整，从而能够更加精准地调节气体流量，提高对污水中溶解氧浓度的控制精确度，提升污水处理效率。