表面曝氣設備數字化控制系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種表面曝氣設備數字化控制系統，主要由工控一體機、報警裝置、模擬量模塊、數字量模塊和485通信設備組成，工控一體機是該控制系統的核心部件，內部安裝有工藝仿真軟件和設備仿真軟件，該控制系統可以實時分析氧化溝內工藝運行工況，通過工藝仿真模型動態計算氧化溝內的生物需氧量，再由設備仿真模型計算出表面曝氣設備的運行參數，實時調整表面曝氣設備的運行狀態，在水質和水量發生變化的情況化，該控制系統可以快速調整，一直保證氧化溝內的活性污泥處于最佳狀態，從而保證出水穩定，而且通過該控制系統可以大幅提升表面曝氣設備的運行效率，節約運營成本。
【專利說明】
表面曝氣設備數字化控制系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及污水處理技術領域，特別涉及一種表面曝氣設備數字化控制系統。
【背景技術】
[0002]目前表面曝氣設備主要應用于城市污水和工業廢水處理的氧化溝技術，氧化溝工藝因其出水水質好、運行穩定、管理方便等技術特點，是國內生活污水處理和工業污水處理采用最多的工藝。表面曝氣設備通過曝氣機在水體表面旋轉時產生水躍，在飛行途中和空氣接觸形成水滴，在落下時撞擊液面，液面產生亂流及大量的氣泡，使水中含氧增加。充氧的同時，在曝氣機轉動的推流作用下，將池底層含氧量少的水體升向上環流，不斷充養。表面曝氣設備一般功率比較大，數量多，以常用Orbal氧化溝為例，有三個同心圓組成，每個圓周均勻分布4-6個轉碟，一般每個氧化溝內都會安裝9-10臺電機。曝氣是整個污水處理工藝的核心，其過程是一個復雜的生化過程，曝氣過量和曝氣不足都直接影響出水水質的變換，而且不同的工藝，對曝氣控制方式也有所不同，但是在幾乎所有的采用生物處理工藝的污水廠中，曝氣始終是最重要的能耗環節。從一些國內的污水處理廠耗電量來，曝氣占據了總耗電量的50-70%，所以選擇合理的曝氣系統也是整個污水廠運營的關鍵環節。在目前的曝氣控制技術中，控制設備也只是選擇安裝變頻器實現部分節能，有些污水處理廠甚至都沒有安裝變頻器，控制方法也很簡單，只是通過多開幾臺和少開幾臺的辦法，就算是運營經驗豐富的工程師也只是根據現場經驗稍微調整一下運行頻率，但是在水質和水量發生變換的情況下，工程師也很難及時計算出設備的運行頻率是多少。因此，需要提出一種表面曝氣設備數字化控制系統。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的是為了解決上述技術問題，提供一種表面曝氣設備數字化控制系統，該控制系統可以實時分析氧化溝內工藝運行工況，通過工藝仿真模型動態計算氧化溝內的生物需氧量，再由設備仿真模型計算出表面曝氣設備的運行參數，實時調整表面曝氣設備的運行狀態，在水質和水量發生變化的情況化，該控制系統可以快速調整，一直保證氧化溝處于最優化狀態，從而保證出水穩定，而且通過該控制系統可以大幅提升表面曝氣設備的運行效率，節約運營成本。
[0004]為實現上述目的，本實用新型的具體技術方案是:
[0005]—種表面曝氣設備數字化控制系統，包括設備采集控制柜，與設備采集控制柜連接的上位機、現場儀表及變頻器;所述的設備采集控制柜包括工控一體機，與工控一體機連接的報警裝置、模擬模塊、數字模塊及485通信設備，工控一體機通過RS485通信總線分別與模擬模塊、數字模塊及485通信設備建立通信連接;工控一體機通過以太網與上位機建立通信連接;現場儀表與模擬模塊建立通信連接，變頻器分別與數字模塊及485通信設備建立通信連接;變頻器用于控制表面曝氣設備。
[0006]優選的，所述的現場儀表包括設在氧化溝上的在線溶解氧儀和濁度儀，模擬模塊采用多路4-20mA模擬量輸入模塊，在線溶解氧儀和濁度儀的4-20mA接口通過屏蔽信號線連接到模擬模塊的4_20mA模擬量輸入模塊。
[0007]優選的，所述的數字模塊采用多路數字信號輸入模塊和多路數字信號輸出模塊，通過屏蔽信號線與變頻器的擴展端子連接，用于控制變頻器的運行和停止。
[0008]優選的，所述的485通信設備采用Modbus協議轉換器，通過RS485總線將所有的變頻器的通信接口進行連接，用于采集所有的變頻器的運行電流、運行頻率、運行電壓、轉速和調節變頻器的設定頻率。
[0009]優選的，所述的報警裝置采用聲光報警器。
[0010]與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:
[0011]I，該控制系統能夠根據水質和水量的變化動態計算需氧量，由表面曝氣設備仿真軟件計算出設備的精確控制參數，從而使氧化溝內的活性污泥一直保持在最優化狀態，確保了出水達到達到國家規定的污水排放標準。
[0012]2，該控制系統可以水質和水量的變化動態調整表面曝氣設備運行參數，避免了設備長期保持最大工頻運行，大幅度提高了設備的運行效率，實現設備的節能。
【附圖說明】

[0013]圖1是本實用新型的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖1和實施例對本實用新型做進一步的說明:
[0015]實施例1:參見附圖1，表面曝氣設備數字化控制系統，包括一個設采集控制柜，控制柜內安裝有一個工控一體機1、一個報警裝置5、若干模擬模塊2、若干數字模塊3、一個485通信設備4。工控一體機I通過以太網與上位機連接，采用OPC技術與上位機的自控系統進行數據交換;模擬模塊2、數字模塊3和485通信設備通過RS485總線與工控一體機的串行通信口進行連接;模擬模塊2采用多路4-20mA模擬量輸入模塊，將氧化溝上的在線溶解氧儀和濁度儀的4_20mA接口通過屏蔽信號線連接到模擬模塊2上;數字模塊3采用多路數字信號輸入模塊和多路數字信號輸出模塊，通過屏蔽信號線與變頻器的擴展端子連接，用于控制變頻器的運行和停止;485通信設備4采用Modbus協議轉換器，通過RS485總線將所有的現場變頻器的通信接口進行連接，用于采集所有變頻器的運行電流、運行頻率、運行電壓、轉速和調節變頻器的設定頻率;報警裝置5采用聲光報警器，與工控一體機I輸出端子連接，當有報警信息時，工控一體機I輸出控制指令。
[0016]該控制系統的工作原理是:動態分析氧化溝內的需氧量和表面曝氣設備的供氧量，保證需氧量和供氧量匹配，才能夠保證氧化溝內的污泥活性處于最優化狀態。首先上位機將目前進出水水質和水量及化驗室數據傳給工控一體機，然后工控一體機采集現場儀表數據進行比對分析，確定正確的水質參數，通過工藝仿真軟件計算出目前氧化溝的需氧量，最后設備仿真模型根據需氧量確定內溝、外溝、中溝有哪些曝氣設備需要運行和運行設備以多大的頻率運行，這樣就可以精確控制曝氣設備的運行狀態。當水質和水量發生變化時，該控制系統可以迅速調整表面曝氣設備的供氧量，實現需氧量和供氧量之間的供需平衡，使氧化溝里面的活性污泥處在最佳狀態。
[0017]以上實施例已投入運行I年，取得了良好的效果，出水水質保持穩定達標，表面曝氣設備運行穩定，而且曝氣設備自動控制運行，無需人為干擾，節省了人力資源，同時設備故障率也比以前減少了 60%;表面曝氣設備運行頻率平均保持在40Hz，運行電耗平均下降了45%，目前該廠氧化溝內一直有14臺表面曝氣設備保持運行，每臺功率是22Kw，年節省電量約在120萬度左右，因此該控制系統投入使用，大大節約了運營成本。
【主權項】
1.一種表面曝氣設備數字化控制系統，其特征在于，包括設備采集控制柜，與設備采集控制柜連接的上位機、現場儀表及變頻器;所述的設備采集控制柜包括工控一體機，與工控一體機連接的報警裝置、模擬模塊、數字模塊及485通信設備，工控一體機通過RS485通信總線分別與模擬模塊、數字模塊及485通信設備建立通信連接;工控一體機通過以太網與上位機建立通信連接;現場儀表與模擬模塊建立通信連接，變頻器分別與數字模塊及485通信設備建立通信連接;變頻器用于控制表面曝氣設備。2.根據權利要求1所述的表面曝氣設備數字化控制系統，其特征在于，所述的現場儀表包括設在氧化溝上的在線溶解氧儀和濁度儀，模擬模塊采用多路4_20mA模擬量輸入模塊，在線溶解氧儀和濁度儀的4_20mA接口通過屏蔽信號線連接到模擬模塊的4-20mA模擬量輸入豐旲塊。3.根據權利要求2所述的表面曝氣設備數字化控制系統，其特征在于，所述的數字模塊采用多路數字信號輸入模塊和多路數字信號輸出模塊，通過屏蔽信號線與變頻器的擴展端子連接，用于控制變頻器的運行和停止。4.根據權利要求3所述的表面曝氣設備數字化控制系統，其特征在于，所述的485通信設備采用Modbus協議轉換器，通過RS485總線將所有的變頻器的通信接口進行連接，用于采集所有的變頻器的運行電流、運行頻率、運行電壓、轉速和調節變頻器的設定頻率。5.根據權利要求4所述的表面曝氣設備數字化控制系統，其特征在于，所述的報警裝置采用聲光報警器。
【文檔編號】G05B19/042GK205721251SQ201620583611
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月16日
【發明人】房傳禮, 陳鯤, 陳佳鵬, 孟海峰
【申請人】河南和方科技有限公司