Mbr好氧池曝气的控制方法及控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及一种MBR好氧池曝气的控制方法及控制 系统。
【背景技术】
[0002] 目前的MBR (Membrane Bioreactor，膜生物反应器）工程运行仍存在能耗较高等 不足，而MBR的高能耗主要是由于膜池和好氧池中的曝气所致。现有的MBR工程在运行过 程中，好氧池的曝气量主要依靠操作人员经验设定为恒定值，并在必要的条件下才进行人 工调节，因此可能存在进水负荷过低时曝气量过剩、或进水负荷较高时曝气量不足的问题。 因此，实现对MBR生化处理曝气过程的自动控制，对于稳定出水水质、降低MBR整体的污水 处理能耗和成本都具有重要意义。
[0003] 相关技术中，现有的污水处理曝气自动控制技术的主要原理是通过监测曝气池内 的溶解氧浓度，从而对曝气量进行反馈控制。其中，控制算法一般是单输入单输出的比例积 分（PI)或比例积分微分（PID)算法。另外，根据具体工艺，也有在其基础上增加了以进水 水质、水量为输出的前馈控制，控制算法为多参数或多条件的多输入单输出的模型算法。
[0004] 然而，相关技术中存在以下缺点：
[0005] (1)相关技术的开发均基于采用传统活性污泥工艺的污水处理流程，而MBR相较 于传统活性污泥工艺，由于增加了溶解氧浓度很高的膜池，在膜池中仍存在明显的污染物 好氧降解过程，且污泥回流也会影响前端好氧池的运行状态，因此对于好氧池曝气量的控 制不能忽略膜池的生化反应作用。
[0006] (2)采用单级反馈控制时，溶解氧的控制点一般由人工经验设定，易出现误差。在 有前馈补偿的控制系统中，由于进水端在线仪表工作环境恶劣，监测数据不准确，以及模型 误差，导致输出的溶解氧控制点存在误差或震荡，从而对好氧池曝气量的控制效果不佳。
[0007] (3)采用专家系统或内模控制策略时，控制效果受模型准确度和参数率定的影响 很大，很难在大规模的实际工程中得以应用。
【发明内容】
[0008] 本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。
[0009] 为此，本发明的一个目的在于提出一种MBR好氧池曝气的控制方法，该方法可以 提高控制精确度，并且简单易实现。
[0010] 本发明的另一个目的在于提出一种MBR好氧池曝气的控制系统。
[0011] 为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种MBR好氧池曝气的控制方法， MBR包括膜池、好氧池与多个鼓风机，其中，控制方法包括以下步骤：采集所述膜池的氨氮 浓度信号；获取所述氨氮浓度信号与氨氮预设浓度值之间的第一残差值；根据所述第一残 差值通过第一阶PI算法得到所述好氧池的溶解氧预设浓度值；采集所述好氧池的溶解氧 浓度信号；获取所述溶解氧浓度信号与溶解氧预设浓度值之间的第二残差值；根据所述第 二残差值通过第二阶PI算法得到好氧池曝气量值；以及根据所述好氧池曝气量值与风机 性能曲线对所述多个鼓风机进行控制。
[0012] 根据本发明实施例提出的MBR好氧池曝气的控制方法，通过第一阶PI算法得到溶 解氧预设浓度值，并且通过第二阶PI算法得到好氧池曝气量值，从而根据好氧池曝气量值 与风机性能曲线对多个鼓风机进行控制，进一步考虑了膜池的生化作用，提高了控制精确 度，更好地实现对MBR生化处理曝气过程的自动控制，稳定出水水质、降低污水处理能耗， 简单易实现。
[0013] 另外，根据本发明上述实施例的MBR好氧池曝气的控制方法还可以具有如下附加 的技术特征：
[0014] 进一步地，在本发明的一个实施例中，在所述采集所述膜池的氨氮浓度信号和所 述采集所述好氧池的溶解氧浓度信号之后，还包括：根据第一预设范围验证所述氨氮浓度 信号是否有效；根据第二预设范围验证所述溶解氧浓度信号是否有效。
[0015] 进一步地，在本发明的一个实施例中，根据以下公式得到所述溶解氧预设浓度值， 所述公式为：
[0016] D0_setpoint=Biasl+Kpl ?e_NH+Kpl/ ^ : /e_NH,
[0017] 其中，Biasl、MPt:分别为第一预设系数、第二预设系数和第三预设系数，e_NH 为所述第一残差值。
[0018] 进一步地，在本发明的一个实施例中，根据以下公式得到所述好氧池曝气量值，所 述公式为：
[0019] Q_air0 =Bias2+Kp2 ?e_D0+Kp2/t2 ?fe_D0,
[0020] 其中，Q_air0为所述好氧池曝气量值，BiaS2、KpjPt2分别为第四预设系、第五预 设系和第六预设系，e_D0为所述第二残差值。
[0021] 进一步地，在本发明的一个实施例中，上述方法还包括：采集水量流量信号；根据 所述水量流量信号、水量预设流量值、所述氨氮浓度信号和所述氨氮预设浓度值执行相应 水量补偿。
[0022] 本发明另一方面实施例提出了一种MBR好氧池曝气的控制系统，MBR包括：膜池、 好氧池与多个鼓风机，其中，控制系统包括：第一采集模块，用于采集所述膜池的氨氮浓度 信号；第一获取模块，用于获取所述氨氮浓度信号与氨氮预设浓度值之间的第一残差值； 第一计算模块，用于根据所述第一残差值通过第一阶PI算法得到所述好氧池的溶解氧预 设浓度值；第二采集模块，用于采集所述好氧池的溶解氧浓度信号；第二获取模块，用于获 取所述溶解氧浓度信号与溶解氧预设浓度值之间的第二残差值；第二计算模块，用于根据 所述第二残差值通过第二阶PI算法得到好氧池曝气量值；以及控制模块，用于根据所述好 氧池曝气量值与风机性能曲线对所述多个鼓风机进行控制。
[0023] 根据本发明实施例提出的MBR好氧池曝气的控制系统，通过第一阶PI算法得到溶 解氧预设浓度值，并且通过第二阶PI算法得到好氧池曝气量值，从而根据好氧池曝气量值 与风机性能曲线对多个鼓风机进行控制，进一步考虑了膜池的生化作用，提高了控制精确 度，更好地实现对MBR生化处理曝气过程的自动控制，稳定出水水质、降低污水处理能耗， 简单易实现。
[0024] 另外，根据本发明上述实施例的MBR好氧池曝气的控制系统还可以具有如下附加 的技术特征：
[0025] 进一步地，在本发明的一个实施例中，上述系统还包括：第一验证模块，用于根据 第一预设范围验证所述氨氮浓度信号是否有效；第二验证模块，用于根据第二预设范围验 证所述溶解氧浓度信号是否有效。
[0026] 进一步地，在本发明的一个实施例中，根据以下公式得到所述溶解氧预设浓度值， 所述公式为：
[0027] D0_setpoint=Biasl+Kpl ?e_NH+Kpl/ ^ : /e_NH,
[0028] 其中，Biasl、MPt:分别为第一预设系数、第二预设系数和第三预设系数，e_NH 为所述第一残差值。
[0029] 进一步地，在本发明的一个实施例中，根据以下公式得到所述好氧池曝气量值，所 述公式为：
[0030] Q_air0 =Bias2+Kp2 ?e_D0+Kp2/t2 ?fe_D0,
[0031] 其中，Q_air0为所述好氧池曝气量值，Bias2、Kp2和t2分别为第四预设系数、第五 预设系数和第六预设系数，e_D0为所述第二残差值。
[0032] 进一步地，在本发明的一个实施例中，上述系统还包括：第三采集模块，用于采集 水量流量信号；补偿模块，用于根据所述水量流量信号、水量预设流量值、所述氨氮浓度信 号和所述氨氮预设浓度值执行相应水量补偿。
[0033] 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0034] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解，其中：
[0035] 图1为根据本发明实施例的MBR好氧池曝气的控制方法的流程图；
[0036] 图2为根据本发明一个实施例的MBR好氧池曝气的控制方法的流程图；
[0037] 图3为根据本发明一个实施例的MBR好氧池曝气的控制系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0038] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0039] 此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性 或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限