Mbr好氧池曝氣的控制方法及控制系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及污水處理技術領域，特別涉及一種MBR好氧池曝氣的控制方法及控制 系統。
【背景技術】
[0002] 目前的MBR (Membrane Bioreactor，膜生物反應器）工程運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。現有的MBR工程在運行過 程中，好氧池的曝氣量主要依靠操作人員經驗設定為恒定值，并在必要的條件下才進行人 工調節，因此可能存在進水負荷過低時曝氣量過剩、或進水負荷較高時曝氣量不足的問題。 因此，實現對MBR生化處理曝氣過程的自動控制，對于穩定出水水質、降低MBR整體的污水 處理能耗和成本都具有重要意義。
[0003] 相關技術中，現有的污水處理曝氣自動控制技術的主要原理是通過監測曝氣池內 的溶解氧濃度，從而對曝氣量進行反饋控制。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，根據具體工藝，也有在其基礎上增加了以進水 水質、水量為輸出的前饋控制，控制算法為多參數或多條件的多輸入單輸出的模型算法。
[0004] 然而，相關技術中存在以下缺點：
[0005] (1)相關技術的開發均基于采用傳統活性污泥工藝的污水處理流程，而MBR相較 于傳統活性污泥工藝，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 好氧降解過程，且污泥回流也會影響前端好氧池的運行狀態，因此對于好氧池曝氣量的控 制不能忽略膜池的生化反應作用。
[0006] (2)采用單級反饋控制時，溶解氧的控制點一般由人工經驗設定，易出現誤差。在 有前饋補償的控制系統中，由于進水端在線儀表工作環境惡劣，監測數據不準確，以及模型 誤差，導致輸出的溶解氧控制點存在誤差或震蕩，從而對好氧池曝氣量的控制效果不佳。
[0007] (3)采用專家系統或內模控制策略時，控制效果受模型準確度和參數率定的影響 很大，很難在大規模的實際工程中得以應用。
【發明內容】
[0008] 本發明旨在至少在一定程度上解決上述相關技術中的技術問題之一。
[0009] 為此，本發明的一個目的在于提出一種MBR好氧池曝氣的控制方法，該方法可以 提高控制精確度，并且簡單易實現。
[0010] 本發明的另一個目的在于提出一種MBR好氧池曝氣的控制系統。
[0011] 為達到上述目的，本發明一方面實施例提出了一種MBR好氧池曝氣的控制方法， MBR包括膜池、好氧池與多個鼓風機，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；獲取所述氨氮濃度信號與氨氮預設濃度值之間的第一殘差值；根據所述第一殘 差值通過第一階PI算法得到所述好氧池的溶解氧預設濃度值；采集所述好氧池的溶解氧 濃度信號；獲取所述溶解氧濃度信號與溶解氧預設濃度值之間的第二殘差值；根據所述第 二殘差值通過第二階PI算法得到好氧池曝氣量值；以及根據所述好氧池曝氣量值與風機 性能曲線對所述多個鼓風機進行控制。
[0012] 根據本發明實施例提出的MBR好氧池曝氣的控制方法，通過第一階PI算法得到溶 解氧預設濃度值，并且通過第二階PI算法得到好氧池曝氣量值，從而根據好氧池曝氣量值 與風機性能曲線對多個鼓風機進行控制，進一步考慮了膜池的生化作用，提高了控制精確 度，更好地實現對MBR生化處理曝氣過程的自動控制，穩定出水水質、降低污水處理能耗， 簡單易實現。
[0013] 另外，根據本發明上述實施例的MBR好氧池曝氣的控制方法還可以具有如下附加 的技術特征：
[0014] 進一步地，在本發明的一個實施例中，在所述采集所述膜池的氨氮濃度信號和所 述采集所述好氧池的溶解氧濃度信號之后，還包括：根據第一預設范圍驗證所述氨氮濃度 信號是否有效；根據第二預設范圍驗證所述溶解氧濃度信號是否有效。
[0015] 進一步地，在本發明的一個實施例中，根據以下公式得到所述溶解氧預設濃度值， 所述公式為：
[0016] D0_setpoint=Biasl+Kpl ?e_NH+Kpl/ ^ : /e_NH,
[0017] 其中，Biasl、MPt:分別為第一預設系數、第二預設系數和第三預設系數，e_NH 為所述第一殘差值。
[0018] 進一步地，在本發明的一個實施例中，根據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分別為第四預設系、第五預 設系和第六預設系，e_D0為所述第二殘差值。
[0021] 進一步地，在本發明的一個實施例中，上述方法還包括：采集水量流量信號；根據 所述水量流量信號、水量預設流量值、所述氨氮濃度信號和所述氨氮預設濃度值執行相應 水量補償。
[0022] 本發明另一方面實施例提出了一種MBR好氧池曝氣的控制系統，MBR包括：膜池、 好氧池與多個鼓風機，其中，控制系統包括：第一采集模塊，用于采集所述膜池的氨氮濃度 信號；第一獲取模塊，用于獲取所述氨氮濃度信號與氨氮預設濃度值之間的第一殘差值； 第一計算模塊，用于根據所述第一殘差值通過第一階PI算法得到所述好氧池的溶解氧預 設濃度值；第二采集模塊，用于采集所述好氧池的溶解氧濃度信號；第二獲取模塊，用于獲 取所述溶解氧濃度信號與溶解氧預設濃度值之間的第二殘差值；第二計算模塊，用于根據 所述第二殘差值通過第二階PI算法得到好氧池曝氣量值；以及控制模塊，用于根據所述好 氧池曝氣量值與風機性能曲線對所述多個鼓風機進行控制。
[0023] 根據本發明實施例提出的MBR好氧池曝氣的控制系統，通過第一階PI算法得到溶 解氧預設濃度值，并且通過第二階PI算法得到好氧池曝氣量值，從而根據好氧池曝氣量值 與風機性能曲線對多個鼓風機進行控制，進一步考慮了膜池的生化作用，提高了控制精確 度，更好地實現對MBR生化處理曝氣過程的自動控制，穩定出水水質、降低污水處理能耗， 簡單易實現。
[0024] 另外，根據本發明上述實施例的MBR好氧池曝氣的控制系統還可以具有如下附加 的技術特征：
[0025] 進一步地，在本發明的一個實施例中，上述系統還包括：第一驗證模塊，用于根據 第一預設范圍驗證所述氨氮濃度信號是否有效；第二驗證模塊，用于根據第二預設范圍驗 證所述溶解氧濃度信號是否有效。
[0026] 進一步地，在本發明的一個實施例中，根據以下公式得到所述溶解氧預設濃度值， 所述公式為：
[0027] D0_setpoint=Biasl+Kpl ?e_NH+Kpl/ ^ : /e_NH,
[0028] 其中，Biasl、MPt:分別為第一預設系數、第二預設系數和第三預設系數，e_NH 為所述第一殘差值。
[0029] 進一步地，在本發明的一個實施例中，根據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分別為第四預設系數、第五 預設系數和第六預設系數，e_D0為所述第二殘差值。
[0032] 進一步地，在本發明的一個實施例中，上述系統還包括：第三采集模塊，用于采集 水量流量信號；補償模塊，用于根據所述水量流量信號、水量預設流量值、所述氨氮濃度信 號和所述氨氮預設濃度值執行相應水量補償。
[0033] 本發明附加的方面和優點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，或通過本發明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0034] 本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中：
[0035] 圖1為根據本發明實施例的MBR好氧池曝氣的控制方法的流程圖；
[0036] 圖2為根據本發明一個實施例的MBR好氧池曝氣的控制方法的流程圖；
[0037] 圖3為根據本發明一個實施例的MBR好氧池曝氣的控制系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0038] 下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0039] 此外，術語"第一"、"第二"僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性 或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限