[发明专利]SBR工艺供氧节能优化控制方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种污水生物处理节能降耗控制方法和装置，尤其是能够进行深度脱氮和实时控制的SBR工艺及装置，适用于含氮工业废水处理和城镇污水深度处理。 

背景技术

随着我国经济的快速发展，能源的需求与日俱增，能源在国民经济中具有重要的战略地位。污水处理是能源密集的行业之一，在保证出水水质的条件下提高污水处理厂能源利用率，对于节能降耗具有重要意义。 

传统SBR工艺是间歇式活性污泥法污水处理工艺的简称，它的处理装置只有一个SBR反应池，进水、反应、沉淀、排水等步骤均在此反应池中进行，占地面积小，是一种常规的活性污泥法污水处理工艺。该工艺的绝大部分能耗集中于鼓风机进行曝气时产生的动力消耗，约占总消耗能量的60％-80％左右，因此，SBR工艺节能降耗的主要环节在于鼓风机的调节与优化控制。 

对鼓风机而言，输入的电能主要用于充氧、混合，但目前国内大多数SBR污水处理厂曝气充氧过程仍然采用不可调节的罗茨鼓风机或离心式鼓风机，曝气全过程满功率负荷运行，并未达到最佳能量的消耗水平。为了节约能耗，在SBR污水处理过程中，通常根据反应池内溶解氧的需要对风速、风量等指标进行控制和调节以适应运行工况。而目前常用的控制手段是调节风门、挡板开度的大小来调整风速风量。这样，不论供氧量需求大小，风机都要全速运转，而运行工况的变化则使得能量以风门、挡板的节流损失消耗掉了。不仅控制精度受到限制，而且还造成大量的能源浪费和设备损耗。从而导致生产成本增加，鼓风机使用寿命缩短，设备维护、维修费用高居不下。 

发明内容

本发明的目的是通过改变SBR法鼓风机的运行控制方式，来提高系统的供氧效率，并引入了鼓风机频率f作为SBR法反应过程的控制参数，合理分配反应时间，在保证深度脱氮效果的前提下，节省运行费用。在此基础上，开发出一种高效节能的SBR法节能装置和控制方法，即SBR工艺鼓风机节能供氧优化控制方法与装置。解决①传统生物脱氮技术存在的脱氮效果差的问题；②SBR法实时控制运行操作复杂的问题；③鼓风机供氧效率低，能耗高的问题。与恒定曝气量的控制方式相比，本发明提供的方法可节省40％左右的电耗。

本发明提供的SBR工艺供氧节能优化控制装置如图1，其特征在于：包括SBR反应器1连接进水管2、出水管3、碳源投加管4、曝气管10；进水管2和进水泵5之间设置进水阀门7；碳源投加管4和碳源投加泵6之间设置碳源投加管阀门9；出水管设置出水阀门8，曝气管10设置进气阀门11，曝气管进口处与鼓风机12相连；在SBR反应池内置有搅拌器13、溶解氧浓度DO传感器14，其特征在于： 

DO传感器14经导线与DO测定仪15连接后与计算机16的数据信号输入接口18连接，DO测定仪15与变频器17相连，变频器17同时与鼓风机12、计算机16的数据信号输入接口18连接，计算机的数据信号输出接口19经导线连接过程控制器20，过程控制器的进水继电器21、出水继电器22、曝气继电器23、碳源投加泵继电器24、搅拌机继电器25经信号输出接口19分别与进水阀门7、出水阀门8、曝气管进气阀门11、碳源投加泵6和搅拌器13相连接。控制界面可在显示器26上显示。 

本发明提供的SBR工艺供氧节能优化控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 

I 进水  根据进水量确定进水时间，并通过过程控制器对计时器进行设定，系统启动后，启动进水泵将待处理的废水注入SBR反应器，当达到预先设定的时间后，关闭进水泵和进水阀门，进入第II道工序； 

II 曝气  打开进气阀门，启动鼓风机，对反应系统进行曝气；利用DO传感器采集DO信号，并通过过程控制器和变频器调节鼓风机的频率f；如果DO小于1.5mg/L，就增大鼓风机的频率f，即增大鼓风机的叶轮转速，加大风量；如果DO浓度大于1.5mg/L，就减小鼓风机的频率，即减小风量； 

同时采集频率f作为SBR法好氧硝化过程的实时控制参数；将频率f的数字信号输入过程控制器，滤波处理，求导计算，得到过程实时控制变量，并对得到的控制变量进行比较确定是否结束曝气，曝气过程结束条件为下列三个条件其中任意一条，即可停止曝气进行搅拌，①曝气时间t＞2h，频率f小于15Hz；②曝气时间t＞2h，频率f出现下降速度加快的变化点；③曝气时间t＞6h；当满足以上条件之一时，好氧曝气过程结束，系统内的氨氮被氧化 为硝态氮，执行机构关闭鼓风机及进气阀门，停止曝气，系统进入第III道工序；