[发明专利]一种污水处理厂鼓风曝气过程实时控制装置及控制方法

权利要求书

1.一种污水处理厂鼓风曝气过程实时控制装置，其特征在于：它包括生物处理单元、进水水量水质仪表、综合控制器、出水水质仪表、鼓风机和电动阀门；在所述生物处理单元内还设置有溶解氧仪和若干气体流量计，各所述气体流量计分别设置在所述生物处理单元内的曝气干管和支管上；

所述生物处理单元的入口管路上设置有所述进水水量水质仪表，所述进水水量水质仪表将在线检测到的所述生物处理单元的进水量Q和进水水质信息传输至所述综合控制器内；所述溶解氧仪和气体流量计将采集到的溶解氧DO值、曝气干管和支管内气体流量DQ值均传输至所述综合控制器内；设置在所述生物处理单元出口管路上的所述出水水质仪表将在线检测到的出水水质信息也传输至所述综合控制器内；所述综合控制器根据接收到的信息进行前馈-反馈综合调节后输出控制信号，控制所述鼓风机、电动阀门工作。

2.如权利要求1所述的一种污水处理厂鼓风曝气过程实时控制装置，其特征在于：所述综合控制器包括前馈补偿模块、反馈补偿模块、串级反馈控制模块和PID控制模块；所述前馈补偿模块将采集到的进水水量水质仪表的进水量Q和进水水质信息、以及溶解氧DO值、曝气干管和支管内气体流量DQ值，传输至所述串级反馈控制模块内；所述反馈补偿模块将采集到的出水水质仪表的出水水质信息传输至所述串级反馈控制模块内；所述串级反馈控制模块根据接收到的所有信息对溶解氧DO值进行补偿，根据补偿后溶解氧设定值与实测值的差值计算需气量的设定值，然后由所述串级反馈控制模块根据接收信息对需气量设定值进行补偿，并将补偿后的需气量设定值传输至所述PID控制模块内处理，由所述PID控制模块向所述鼓风机、电动阀门输出控制信号。

3.如权利要求1或2所述的一种污水处理厂鼓风曝气过程实时控制装置，其特征在于：所述进水水量水质仪表包括进水水量仪表、进水水质仪表、COD在线检测仪和氨氮在线检测仪。

4.如权利要求3所述的一种污水处理厂鼓风曝气过程实时控制装置，其特征在于：所述COD仪采用光学法COD在线检测仪，所述进水水量仪表采用电磁流量计，所述氨氮在线检测仪采用离子选择电极法在线氨氮仪。

5.如权利要求1或2所述的一种污水处理厂鼓风曝气过程实时控制装置，其特征在于：所述出水水质仪表为氨氮在线检测仪，所述氨氮在线检测仪采用离子选择电极法在线氨氮仪。

6.基于权利要求1～5任意一项所述的一种污水处理厂鼓风曝气过程实时控制装置的控制方法，其包括以下步骤：

1）前馈补偿模块将采集到的进水化学需氧量COD、氨氮的浓度以及进水量Q进行进水负荷计算，计算结果进行数据质量判断分析，根据计算结果在预设的最优溶解氧数据表格中查找需要的溶解氧设定值，以向串级反馈控制模块输出溶解氧前馈补偿调节量ΔDO_IN(t)；

2）前馈补偿模块将采集到的进水量Q和曝气干管气体流量DQ值进行运算，计算瞬时气水比；将瞬时气水比进行数据质量判断分析，若判定结果未超过预设范围时，维持当前状态不变；若判定结果为出现流量突变时，则启动前馈补偿模块，调节串级反馈控制模块的需气量设定值，改变实际气体流量，保持瞬时气水比基本稳定；

3）串级反馈控制模块将实测的生物处理单元内反应池的溶解氧浓度与预先设定值比较，采用PI算法计算需气量的设定；同时，根据实测的生物处理单元内反应池的气体流量以及需气量设定值，采用PI算法计算鼓风机、电动阀门所需阀门开度和鼓风机流量调节度，输出到PID控制模块，对鼓风机、电动阀门的阀门开度、鼓风机流量控制；

4）反馈补偿模块将采集到的出水水质信号与预先设定的排放标准进行计算，得到出水氨氮的安全裕量；根据出水氨氮安全裕量的大小，对串级反馈控制模块中溶解氧设定值或需气量设定值进行补偿。

7.如权利要求6所述的一种污水处理厂鼓风曝气过程实时控制方法，其特征在于：所述步骤1）中，所述溶解氧前馈补偿调节量ΔDO_IN(t)计算方法为：假设当前给定的溶解氧设定值为DO_st(t)，根据水温T、进水化学需氧量COD负荷L_COD、进水氨氮负荷，在预设的最优溶解氧数据表格中查得需要的最佳溶解氧DO设定值DO_IN(t)，得到ΔDO_IN(t)为：

ΔDO_IN(t)＝DO_IN(t)-DO_st(t)。