Mbr好氧池曝氣的控制方法及控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種MBR好氧池曝氣的控制方法及控制 系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前的MBR (Membrane Bioreactor，膜生物反應(yīng)器）工程運(yùn)行仍存在能耗較高等 不足，而MBR的高能耗主要是由于膜池和好氧池中的曝氣所致?，F(xiàn)有的MBR工程在運(yùn)行過(guò) 程中，好氧池的曝氣量主要依靠操作人員經(jīng)驗(yàn)設(shè)定為恒定值，并在必要的條件下才進(jìn)行人 工調(diào)節(jié)，因此可能存在進(jìn)水負(fù)荷過(guò)低時(shí)曝氣量過(guò)剩、或進(jìn)水負(fù)荷較高時(shí)曝氣量不足的問(wèn)題。 因此，實(shí)現(xiàn)對(duì)MBR生化處理曝氣過(guò)程的自動(dòng)控制，對(duì)于穩(wěn)定出水水質(zhì)、降低MBR整體的污水 處理能耗和成本都具有重要意義。
[0003] 相關(guān)技術(shù)中，現(xiàn)有的污水處理曝氣自動(dòng)控制技術(shù)的主要原理是通過(guò)監(jiān)測(cè)曝氣池內(nèi) 的溶解氧濃度，從而對(duì)曝氣量進(jìn)行反饋控制。其中，控制算法一般是單輸入單輸出的比例積 分（PI)或比例積分微分（PID)算法。另外，根據(jù)具體工藝，也有在其基礎(chǔ)上增加了以進(jìn)水 水質(zhì)、水量為輸出的前饋控制，控制算法為多參數(shù)或多條件的多輸入單輸出的模型算法。
[0004] 然而，相關(guān)技術(shù)中存在以下缺點(diǎn)：
[0005] (1)相關(guān)技術(shù)的開(kāi)發(fā)均基于采用傳統(tǒng)活性污泥工藝的污水處理流程，而MBR相較 于傳統(tǒng)活性污泥工藝，由于增加了溶解氧濃度很高的膜池，在膜池中仍存在明顯的污染物 好氧降解過(guò)程，且污泥回流也會(huì)影響前端好氧池的運(yùn)行狀態(tài)，因此對(duì)于好氧池曝氣量的控 制不能忽略膜池的生化反應(yīng)作用。
[0006] (2)采用單級(jí)反饋控制時(shí)，溶解氧的控制點(diǎn)一般由人工經(jīng)驗(yàn)設(shè)定，易出現(xiàn)誤差。在 有前饋補(bǔ)償?shù)目刂葡到y(tǒng)中，由于進(jìn)水端在線儀表工作環(huán)境惡劣，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，以及模型 誤差，導(dǎo)致輸出的溶解氧控制點(diǎn)存在誤差或震蕩，從而對(duì)好氧池曝氣量的控制效果不佳。
[0007] (3)采用專(zhuān)家系統(tǒng)或內(nèi)?？刂撇呗詴r(shí)，控制效果受模型準(zhǔn)確度和參數(shù)率定的影響 很大，很難在大規(guī)模的實(shí)際工程中得以應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。
[0009] 為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種MBR好氧池曝氣的控制方法，該方法可以 提高控制精確度，并且簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)。
[0010] 本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種MBR好氧池曝氣的控制系統(tǒng)。
[0011] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明一方面實(shí)施例提出了一種MBR好氧池曝氣的控制方法， MBR包括膜池、好氧池與多個(gè)鼓風(fēng)機(jī)，其中，控制方法包括以下步驟：采集所述膜池的氨氮 濃度信號(hào)；獲取所述氨氮濃度信號(hào)與氨氮預(yù)設(shè)濃度值之間的第一殘差值；根據(jù)所述第一殘 差值通過(guò)第一階PI算法得到所述好氧池的溶解氧預(yù)設(shè)濃度值；采集所述好氧池的溶解氧 濃度信號(hào)；獲取所述溶解氧濃度信號(hào)與溶解氧預(yù)設(shè)濃度值之間的第二殘差值；根據(jù)所述第 二殘差值通過(guò)第二階PI算法得到好氧池曝氣量值；以及根據(jù)所述好氧池曝氣量值與風(fēng)機(jī) 性能曲線對(duì)所述多個(gè)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提出的MBR好氧池曝氣的控制方法，通過(guò)第一階PI算法得到溶 解氧預(yù)設(shè)濃度值，并且通過(guò)第二階PI算法得到好氧池曝氣量值，從而根據(jù)好氧池曝氣量值 與風(fēng)機(jī)性能曲線對(duì)多個(gè)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制，進(jìn)一步考慮了膜池的生化作用，提高了控制精確 度，更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)MBR生化處理曝氣過(guò)程的自動(dòng)控制，穩(wěn)定出水水質(zhì)、降低污水處理能耗， 簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)。
[0013] 另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的MBR好氧池曝氣的控制方法還可以具有如下附加 的技術(shù)特征：
[0014] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在所述采集所述膜池的氨氮濃度信號(hào)和所 述采集所述好氧池的溶解氧濃度信號(hào)之后，還包括：根據(jù)第一預(yù)設(shè)范圍驗(yàn)證所述氨氮濃度 信號(hào)是否有效；根據(jù)第二預(yù)設(shè)范圍驗(yàn)證所述溶解氧濃度信號(hào)是否有效。
[0015] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)以下公式得到所述溶解氧預(yù)設(shè)濃度值， 所述公式為：
[0016] D0_setpoint=Biasl+Kpl ?e_NH+Kpl/ ^ : /e_NH,
[0017] 其中，Biasl、MPt:分別為第一預(yù)設(shè)系數(shù)、第二預(yù)設(shè)系數(shù)和第三預(yù)設(shè)系數(shù)，e_NH 為所述第一殘差值。
[0018] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)以下公式得到所述好氧池曝氣量值，所 述公式為：
[0019] Q_air0 =Bias2+Kp2 ?e_D0+Kp2/t2 ?fe_D0,
[0020] 其中，Q_air0為所述好氧池曝氣量值，BiaS2、KpjPt2分別為第四預(yù)設(shè)系、第五預(yù) 設(shè)系和第六預(yù)設(shè)系，e_D0為所述第二殘差值。
[0021] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，上述方法還包括：采集水量流量信號(hào)；根據(jù) 所述水量流量信號(hào)、水量預(yù)設(shè)流量值、所述氨氮濃度信號(hào)和所述氨氮預(yù)設(shè)濃度值執(zhí)行相應(yīng) 水量補(bǔ)償。
[0022] 本發(fā)明另一方面實(shí)施例提出了一種MBR好氧池曝氣的控制系統(tǒng)，MBR包括：膜池、 好氧池與多個(gè)鼓風(fēng)機(jī)，其中，控制系統(tǒng)包括：第一采集模塊，用于采集所述膜池的氨氮濃度 信號(hào)；第一獲取模塊，用于獲取所述氨氮濃度信號(hào)與氨氮預(yù)設(shè)濃度值之間的第一殘差值； 第一計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述第一殘差值通過(guò)第一階PI算法得到所述好氧池的溶解氧預(yù) 設(shè)濃度值；第二采集模塊，用于采集所述好氧池的溶解氧濃度信號(hào)；第二獲取模塊，用于獲 取所述溶解氧濃度信號(hào)與溶解氧預(yù)設(shè)濃度值之間的第二殘差值；第二計(jì)算模塊，用于根據(jù) 所述第二殘差值通過(guò)第二階PI算法得到好氧池曝氣量值；以及控制模塊，用于根據(jù)所述好 氧池曝氣量值與風(fēng)機(jī)性能曲線對(duì)所述多個(gè)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提出的MBR好氧池曝氣的控制系統(tǒng)，通過(guò)第一階PI算法得到溶 解氧預(yù)設(shè)濃度值，并且通過(guò)第二階PI算法得到好氧池曝氣量值，從而根據(jù)好氧池曝氣量值 與風(fēng)機(jī)性能曲線對(duì)多個(gè)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制，進(jìn)一步考慮了膜池的生化作用，提高了控制精確 度，更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)MBR生化處理曝氣過(guò)程的自動(dòng)控制，穩(wěn)定出水水質(zhì)、降低污水處理能耗， 簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)。
[0024] 另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的MBR好氧池曝氣的控制系統(tǒng)還可以具有如下附加 的技術(shù)特征：
[0025] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，上述系統(tǒng)還包括：第一驗(yàn)證模塊，用于根據(jù) 第一預(yù)設(shè)范圍驗(yàn)證所述氨氮濃度信號(hào)是否有效；第二驗(yàn)證模塊，用于根據(jù)第二預(yù)設(shè)范圍驗(yàn) 證所述溶解氧濃度信號(hào)是否有效。
[0026] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)以下公式得到所述溶解氧預(yù)設(shè)濃度值， 所述公式為：
[0027] D0_setpoint=Biasl+Kpl ?e_NH+Kpl/ ^ : /e_NH,
[0028] 其中，Biasl、MPt:分別為第一預(yù)設(shè)系數(shù)、第二預(yù)設(shè)系數(shù)和第三預(yù)設(shè)系數(shù)，e_NH 為所述第一殘差值。
[0029] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)以下公式得到所述好氧池曝氣量值，所 述公式為：
[0030] Q_air0 =Bias2+Kp2 ?e_D0+Kp2/t2 ?fe_D0,
[0031] 其中，Q_air0為所述好氧池曝氣量值，Bias2、Kp2和t2分別為第四預(yù)設(shè)系數(shù)、第五 預(yù)設(shè)系數(shù)和第六預(yù)設(shè)系數(shù)，e_D0為所述第二殘差值。
[0032] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，上述系統(tǒng)還包括：第三采集模塊，用于采集 水量流量信號(hào)；補(bǔ)償模塊，用于根據(jù)所述水量流量信號(hào)、水量預(yù)設(shè)流量值、所述氨氮濃度信 號(hào)和所述氨氮預(yù)設(shè)濃度值執(zhí)行相應(yīng)水量補(bǔ)償。
[0033] 本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【附圖說(shuō)明】
[0034] 本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中：
[0035] 圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的MBR好氧池曝氣的控制方法的流程圖；
[0036] 圖2為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的MBR好氧池曝氣的控制方法的流程圖；
[0037] 圖3為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的MBR好氧池曝氣的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附 圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0039] 此外，術(shù)語(yǔ)"第一"、"第二"僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性 或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限