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专利号: 2018113385960
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 水、废水、污水或污泥的处理
更新日期:2024-12-20
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种绿色生态污水处理控制系统,其特征在于,包括PLC控制中心(7)、上位机(36)、动力系统、收集系统、处理系统和回用系统;所述PLC控制中心(7)与所述上位机(36)、动力系统、收集系统、处理系统和回用系统电性连接,所述PLC控制中心(7)用于控制所述收集系统、处理系统和回用系统工作;所述上位机(36)与所述PLC控制中心(7)通过以太网电缆连接;所述动力系统为整个绿色生态污水处理控制系统提供电能;

所述动力系统包括风力发电机(1)、太阳能电池板(2)、风光互补控制器(3)、蓄电池组(4)、电机电源(5)、逆变器(6),所述风力发电机(1)、太阳能电池板(2)均与风光互补控制器(3)的输入端电性连接,所述蓄电池组(4)分别与所述风光互补控制器(3)的输出端和逆变器(6)电性连接,所述电机电源(5)与所述逆变器(6)均与所述PLC控制中心(7)电性连接;

所述收集系统包括生活污水收集装置(8)、雨水收集装置(9)、进口阀门(10)、预处理池(11)、格栅机(12)、第一液位计(20)和第一浊度仪(21),所述生活污水收集装置(8)、雨水收集装置(9)均与所述进口阀门(10)通过管道连接,所述进口阀门(10)与所述格栅机(12)通过管道连接,所述进口阀门(10)与所述PLC控制中心(7)通讯连接,所述格栅机(12)设于所述预处理池(11)入口;所述第一液位计(20)和第一浊度仪(21)均设于所述预处理池(11)上,所述第一液位计(20)和第一浊度仪(21)均与所述PLC控制中心(7)通讯连接;

所述处理系统包括潜水排污泵(13)、沉淀池(14)、絮凝搅拌器(15)、混合搅拌器(16)、加药罐(17)、第一流量计(18)、加药泵(19)、第二浊度计(22)、鼓风机(23)、曝气滤池(24)、污泥泵(25)、污泥池(26)、氧溶解仪(27)、废气浓度传感仪(28)、通风机(29)、第二流量计(34)、第二液位计(35),所述潜水排污泵(13)与絮凝搅拌器(15)均设于所述沉淀池(14)内,所述潜水排污泵(13)上设有第一流量计(18),所述第一流量计(18)与所述PLC控制中心(7)通讯连接,所述潜水排污泵(13)、絮凝搅拌器(15)均与所述PLC控制中心(7)通过变频器连接;所述加药罐(17)与所述沉淀池(14)通过管道连接,所述混合搅拌器(16)设于所述加药罐(17)内,所述混合搅拌器(16)与所述PLC控制中心(7)通过变频器连接;所述加药泵(19)设于所述加药罐(17)与所述沉淀池(14)之间的管道上,所述第二流量计(34)设于所述加药泵(19)上,所述加药泵(19)与所述PLC控制中心(7)通过变频器连接,所述第二流量计(34)与所述PLC控制中心(7)通讯连接;所述曝气滤池(24)与所述沉淀池(14)、鼓风机(23)、污泥池(26)均通过管道连接,所述鼓风机(23)与所述PLC控制中心(7)通过变频器连接;所述第二浊度计(22)、氧溶解仪(27)均设于所述曝气滤池(24)上,所述第二浊度计(22)、氧溶解仪(27)均与所述PLC控制中心(7)通讯连接;所述污泥泵(25)设于所述曝气滤池(24)与污泥池(26)之间的管道上,所述污泥泵(25)丶通风机(29)与所述PLC控制中心(7)通过变频器连接;

所述废气浓度传感仪(28)与所述PLC控制中心(7)通讯连接;所述第二液位计(35)设于所述沉淀池(14)上,所述第二液位计(35)与所述PLC控制中心(7)通讯连接;

所述回用系统包括自吸泵(30)、人工湖(31)、加压泵(32)、灌溉阀门(33),所述自吸泵(30)与所述人工湖(31)通过管道连接;所述加压泵(32)与所述人工湖(31)通过管道连接,所述加压泵(32)出口设有灌溉阀门(33),所述自吸泵(30)、加压泵(32)均与所述PLC控制中心(7)通过变频器连接,所述灌溉阀门(33)与所述PLC控制中心(7)通讯连接。

2.根据权利要求1所述的一种绿色生态污水处理控制系统的工作方法,其特征在于,步骤如下:

步骤1、经过生活污水收集装置(8)和雨水收集装置(9)收集,污水由进口阀门(10)流入预处理池(11),位于预处理池(11)入口的格栅机(12)将污水中体积较大的固体杂物排除在外,根据第一液位计(20)反馈的预处理池(11)的液位L1,由PLC控制中心(7)控制进口阀门(10)的开度;

步骤2、污水流入沉淀池(14),根据第二液位计(35)反馈的沉淀池(14)的液位L2,由PLC控制中心(7)控制潜水排污泵(13)的启停;当L2达到2/3潜水排污泵(13)的高度,PLC控制中心(7)启动潜水排污泵(13);当L2小于2/3潜水排污泵(13)的高度,PLC控制中心关闭潜水排污泵(13);第一流量计(18)反馈污水流量Q1至PLC控制中心(7),由PLC控制中心(7)控制潜水排污泵(13)的转速来调节污水流量Q1;废气浓度传感仪(28)向PLC控制中心(7)反馈系统内废气浓度,PLC控制中心(7)控制着通风机(29)的转速来调节废气流量;

步骤3、根据第一浊度仪(21)测得预处理池(11)进口污水浊度,经过计算后,由加药罐(17)通过加药泵(19)向沉淀池(14)中加药;根据第二浊度计(22)反馈曝气滤池(24)的浊度,第二流量计(34)向PLC控制中心(7)反馈加药泵(19)的流量,由PLC控制中心(7)控制混合搅拌器(16)的启停、絮凝搅拌器(15)的启停和加药泵(19)的电机转速,直到曝气滤池(24)内的浊度达到悬浮物ss≤10mg/L的排放标准为止不断调整加药泵转速;

步骤4、污水由沉淀池(14)进入曝气滤池(24),PLC控制中心(7)控制鼓风机(23)的启停,由氧溶解仪(27)向PLC控制中心(7)反馈曝气滤池(24)中的含氧量,当溶解氧浓度低于

4mg/L时,PLC控制中心(7)控制鼓风机(23)转速增大,使溶解氧浓度达到9mg/L要求为止,污水经过曝气滤池(24)中的膜过滤流出;PLC控制中心(7)启动污泥泵(25)将污泥从曝气滤池(24)中排到污泥池(26)中;

步骤5、PLC控制中心(7)控制着自吸泵(30)的启停,自吸泵(30)将由曝气滤池(24)中的水吸入人工湖(31)中,PLC控制中心(7)控制灌溉系统中加压泵(32)的启停以及灌溉阀门(33)的开度,对外界进行灌溉。

3.根据权利要求2所述的一种绿色生态污水处理控制系统的工作方法,其特征在于,步骤1中,正常情况下进口阀门(10)开度函数为:式中:

u1—进口阀门(10)开度;

Q1—进口污水流量,单位:立方米/秒;

f—进口阀门(10)开度关于流量的关系函数;

L1—预处理池(11)液位,单位:米;

H1—预处理池(11)高度,单位:米;

采用积分分离式PID控制,设定阈值ε=0.05,潜水排污泵(13)突然停止运行的情况下进口阀门(10)开度函数为:式中:T—进口阀门(10)控制采样周期,单位:秒;

Kp—进口阀门(10)控制比例增益系数;

TI—进口阀门(10)控制积分时间;

TD—进口阀门(10)控制微分时间;

e1(k)—第k次采样时刻输入的进口阀门(10)开度偏差值,e1(k)=f(Q1);

u1(k)—第k次采样时刻进口阀门(10)的阀门开度输出值。

4.根据权利要求2所述的一种绿色生态污水处理控制系统的工作方法,其特征在于,步骤3中,PLC控制中心(7)采用积分分离式PID控制加药泵(19)电机转速,具体方法如下:当曝气滤池(24)污水的浊度与排放标准无差时,加药泵(19)转速保持不变;当曝气滤池(24)浊度大于排放标准,使加药泵(19)加速运转;当曝气滤池(24)浊度小于排放标准,使加药泵(19)减速运转。

5.根据权利要求4所述的一种绿色生态污水处理控制系统的工作方法,其特征在于,所述加药泵(19)电机转速的控制函数为:式中:

T2—加药泵(19)电机控制采样周期,单位:秒;

Kp2—加药泵(19)电机控制比例增益系数;

TI2—加药泵(19)电机控制积分时间;

TD2—加药泵(19)电机控制微分时间;

Q当前—加药泵(19)当前实际流量,单位:立方米/秒;

Q加药—加药泵(19)额定流量,单位:立方米/秒;

n加药—加药泵(19)额定转速,单位:转/分钟;

e2(k)—第k次采样时刻输入的加药泵(19)电机转速偏差值;

Δu2(k)—第k次采样时刻加药泵(19)电机转速开度调整输出值。