[发明专利]基于双变量二维表的污水处理节能控制方法及控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及污水处理节能控制方法及节能控制系统。更具体地说，本发明涉及一种基于双变量二维表的污水处理节能控制方法及控制系统。

背景技术

我国城市污水处理是高能耗行业之一，高能耗一方面造成了污水处理设施运营成本高，另一方面也在一定程度上加剧了我国现阶段的能源危机和环境污染。随着污水处理厂不断增多，污水处理厂的能耗也越来越受到人们的关注。污水处理厂必须研究各种节能减耗的新技术，比如从污水处理设计、设备选型、运行管理控制、维护、升级改造等各个环节来贯彻节能降耗的目标，以此达到缩减污水处理成本、减小用电量、提高经济效益和环境效益的目的。

常规城市污水处理厂运行成本中，电费约占成本的一半以上，其中鼓风机耗电占污水处理厂电耗的60％～70％。而污水处理厂进水流量、水质(COD值)不是固定的，而是随时间呈现不规则变化的，为降低污水厂运行成本、缓解当前能源紧缺，必须对鼓风机进行控制和调节以适应变化的工况，实现节能降耗。目前，有的鼓风机按照固定工频进行曝气，没有任何节能措施；有的鼓风机是以工频节流阀调节的高耗能方式运行，主要采用进风阀门、出风阀门的调节风量方式，使电能大量消耗在档板上，其能耗大、运行效率低、负面影响多。而变频调速技术，是根据电动机转速与输入电源频率成正比的基本原理，实现无级调速，变频器具有结构简单、启动平稳、性能可靠、节能显著等特点，可以达到节能减耗、降低运行费用的目的。

现有的一些采用建立数学模型或智能算法进行变频调节实现节能的方法，大多数比较理论化，在应用到工程的实践过程中会产生很多实际问题，比如风机喘震、仪表检测精度要求高、滞后时间长、操作复杂等，从而影响了其在工程中的使用。而采用PID等控制算法进行调节的又无法适应污水处理过程生化反应复杂的特点，造成出水水质波动大。

发明内容

针对鼓风机存在的问题，结合变频调速的优点，本发明提出了一种基于双变量二维表的污水处理节能控制方法。

本发明的一个目的是实现智能控制鼓风机变频调速，解决鼓风机频率过小时污水处理不完全或过大时造成的资源浪费。

本发明还有一个目的是根据实际经验得到基于专家知识库的双变量二维表，形成由进水流量、水体化学需氧量控制鼓风机频率的双变量二维表体系，利用污水进水流量计、化学需氧量测定仪获得进水流量和水体化学需氧量，通过二维表运算输出鼓风机频率信号，然后通过控制器进行调节，完成对鼓风机的变频调速控制，达到污水处理厂节能降耗的目标。

本发明还有一个目的是提供一种控制鼓风机变频调速、高效运行的系统。该系统可根据进水流量和化学需氧量测定仪的实时变化，及时调整鼓风机频率，在保证污水处理厂出水达标排放的前提下，使鼓风机高效运行。

为此，本发明提供了一种基于双变量二维表的污水处理节能控制方法，用于根据污水流量以及污水水体中化学需氧量的变化合理调节鼓风机的输出频率以及鼓风机的实际工作台数，包括以下步骤：

1)、建立以分别逐渐增大的进水流量Q和水体化学需氧量P为变量的双变量二维表n，其中，双变量的交叉点对应逐渐增大的鼓风机理论输出频率值f_ij，并且随着进水流量Q、水体化学需氧量P或鼓风机理论输出频率值f_ij的逐渐增大或者减小，对应鼓风机的理论工作台数n逐渐增加或减少；

2)、定期同时截取当前进水流量Q′和当前水体化学需氧量P′；

3)、根据截取的当前所述进水流量Q′和当前所述水体化学需氧量P′在所述双变量二维表n中进行交叉定位获得当前鼓风机的理论输出频率值f_ij和鼓风机理论工作台数n；

4)、根据获得的当前鼓风机的理论输出频率值f_ij和鼓风机理论工作台数n对鼓风机的输出频率以及实际工作台数n′进行实时调整。

优选的是，其中，当鼓风机的实际工作台数n′＝1时，并且根据双变量二维表n获得所述鼓风机理论输出频率值f_ij＜0.6f时，鼓风机的实际工作频率强制执行0.6f，鼓风机的理论工作台数n＝1，其中，f为鼓风机最大频率值；

当鼓风机的实际工作台数n′≥2时，并且根据双变量二维表n获得所述鼓风机理论输出频率值f_ij＜0.6f时，鼓风机的理论工作台数n＝n′-1，调整鼓风机的实际工作台数在原有工作状态的鼓风机数量上减少1台，之后重复步骤2)～4)，其中，f为鼓风机最大频率值。