污水处理曝气过程中溶解氧浓度智能控制系统
AVS精确曝气控制系统
AVS精确曝气控制系统energysavingsolutionforwastewatertreatmentplant生物处理工艺是一种应用广泛的污水处理技术。
其过程是一个复杂的生化过程，即曝气控制（溶解氧）控制）是其中一个非常重要的环节。
不同的工艺，对曝气控制方式也有所不同，但是在几乎所有的采用生物处理工艺的污水厂中，曝气始终是最重要的能耗环节。
从一些国内的污水处理厂耗电量来，曝气占据了总耗电量的50-70%，所以曝气系统是整个污水厂节能降耗运行的关键环节。
AVS（曝气量控制系统）精密曝气系统是一种智能控制系统，旨在为生物处理过程提供精密曝气，即实现溶解氧（do）的精确控制。
AVS的核心是生物处理过程建模（ASM模型）和精确的鼓风曝气气体分布调节。
在控制过程中，模型将根据系统的在线数据自动优化和调整。
AVS可以为污水处理企业带来以下好处：◆根据真实需求实现节能曝气，有助于实现污水厂节能运行；◆ 为各种复杂工艺提供准确的供气方案，适用于各种活性污泥处理工艺及其改进工艺（AO、AAO、SBR等）；◆有助于实现溶解氧分布控制，为工艺优化提供支持；◆ 依托该模型，部分实现了污水处理的智能控制，有利于处理效果的稳定和高效；系统功能污水厂AVS现场控制示意图avs可以使各种复杂的供气方案得以实现，间歇曝气、微量曝气、正常曝气、溶解氧分布控制等。
帮助用户实现工艺的精细调节。
avs还可以根据当前需要的曝气量，通知鼓风机主控（mcp）进行风量调节，使鼓风机节能运行，防止发生喘震等异常情况，节约鼓风机电耗。
下图为avs在污水厂工艺流程中的示意：AVS精密曝气控制原理生物处理过程是通过人为地维持好氧/厌氧环境，使曝气池中的微生物持续特定的生化过程，去除或降低污水中的目标物质，从而达到排放要求。
传统方法因缺乏依赖精确模型的控制策略，造成过量曝气或do控制波动过大，控制效果不佳，易造成去除率的波动。
avs以精确模型为基础，以曝气流量控制为目标，实现do精确控制。
DSP在污水处理溶解氧控制方面的应用
Ｔ ３ ０ Ｆ ８ ２ 为 主 控 芯 片 ， 通过 对 风 机 施 以Ｆ Ｍ￥ ２ Ｌ ２ １ 作 ＯＣ的 矢量 变频 调 速 控 制 以 控 制 风 机 的 鼓 风 量 ： 同 时对 溶 解 氧施 以
Ｓ ｔ预 估 补 偿 控 制 ， ｍｉ ｈ 消除 对 溶 解 氧 控 制 的滞 后 ， 高 系统 的 鲁 棒 性 。在 不 同阶 段 溶 解 氧 参 数 稳 定 效 果 好 ， 提 出水 水质 指 标 明显 提 高 。 系统 具 有 良好 的动 态性 能 ． 系统 硬 件 电路 简单 经 济 、 价 比 高 ． 较 高 的 实 用价 值 。 性 有 关 键 词 ： 续循 环 曝 气 系统 （ Ｃ Ｓ ；溶 解 氧 ； ｍ ｔ预 估 器 ； 场 定 向控 制 （ Ｏ ） 连 ＣＡ） Ｓｉ ｈ 磁 Ｆ Ｃ ；矢量 变频 调 速
Ｌ ｕ －ｈ ｎ ，ＯＵ Ｗ ｅ・ ｉ ＩＪ ｎｓ ｅ ｇ ｉ ｎ，Ｌ ｉ ｎ ｂ ＩＷｅ— ｍｉ
基于自适应遗传PID算法的溶解氧（DO）浓度控制
曝气池溶解氧(DO)在污水处理中是一个重要运行参数，理论分析，当溶解氧达到0.3mg/L 就不会影响水中微生物的生理功能。
考虑到水质及水量变化波动情况，通常保证入口处为0.5-1mg/L ，出口处为2-3mg/L 。
按溶解氧数值控制风量是目前比较理想的控制方法。
在城市生活污水停留时间内需要氧气(或空气)数量与污水的水质指标有关，如SS(悬浮物)、COD(化学需氧量)、BOD (生物需氧量)、水量及水温等。
根据工艺理论分析，通过经验公式计算可以得到鼓风量的理论值。
在实际运行时，能够根据进水的水质和水量的变化对鼓风量作出调整。
实际工作中，需要通过实验得到污水水质指标。
测定一些指示需很多时间，如测量COD 需要数小时，测量BOD 甚至需要几天时间，这不利于进行实时控制。
实际工程应用中，对于连续流动的曝气池，只要污水在曝气池出口的溶解氧浓度保持在某一设定值，就可以不考虑水质、水量、水温等扰动的变化，从宏观上能较好地满足菌胶团繁殖和有机物分解的需要，从而保持污泥活性，保证污水的连续处理。
为达到可靠的控制，可参数间的关系是：污水中溶解氧含量的偏差与曝气量的增量(或减量)成反比，即当溶解氧值偏小时，向大调节气量；反之亦然。
当我们在实际中，曝气量值的设定是根据工艺理论值为参考的，经溶解氧反馈信号比较后，再根据偏差大小的结果随时对气量的多少进行调节，从而确保了污水的溶解氧值可以维持最初设定值内。
下面是国内污水处理厂设计当中常采用的控制方案。
图1溶解氧控制过程框图如图1所示的串级控制系统，副回路采用PI 控制策略，主回路一般采用PID 控制策略。
这样虽然比简单的单回路系统控制效果好，但是由于溶解氧控制过程是一个极其复杂的化学反应过程，非线性、大滞后。
传统的PID 参数整定方法很难确定合适的PID 参数，并且参数不具备在线调整功能，无法适应工况变化，难以取得良好的控制效果，因此本文主要研究溶解氧浓度PID 控制器参数自整定的方法进行研究。
污水处理中的溶解氧控制与调节方案
采用智能控制技术，实现溶解氧浓度的稳定控 制。
问题
某些情况下，溶解氧浓度过高或过低。
解决方案
根据实际情况调整曝气量或混合液回流量，保持溶 解氧浓度的适宜范围。
问题
溶解氧控制与调节方案的投资和运行成本较高。
解决方案
综合考虑方案的经济性和技术可行性，合理选择适合的 溶解氧控制与调节技术和设备。
05
鱼类呼吸
水生动物如鱼类在呼吸过 程中会消耗溶解氧。
其他生物呼吸
水生植物和动物在呼吸过 程中也会消耗溶解氧。
溶解氧的平衡
自然平衡
在自然环境中，水体中的溶解氧会通过自然曝气和植物光合 作用得到补充，同时也会被微生物和动物消耗，形成一种动 态平衡。
人工调节
在污水处理过程中，可以通过人工调节曝气量、植物生长和 微生物群落等方式来维持溶解氧的平衡，以满足污水处理的 需求。
03
溶解氧控制与调节方案
曝气量控制
总结词
曝气量是影响溶解氧浓度的关键因素，通过控制曝气量可以实现对溶解氧的精 确调控。
详细描述
通过调节鼓风机出气流量或改变曝气器的数量和组合方式，可以控制曝气量的 大小。曝气量增大，会使反应池中的溶解氧浓度升高；反之，溶解氧浓度则会 降低。
混合液回流控制
总结词
通过控制混合液回流量，可以调节反应池中的溶解氧浓度。
溶解氧控制与调节技术有助于加速生物反应过程，提高有机物和 氨氮的去除率。
优化了污水处理工艺
通过实时监测和调控溶解氧浓度，可以灵活调整生物反应条件，实 现工艺优化。
保证了出水质量
合理控制溶解氧水平，可以有效降低污染物残留，提高出水水质。
实际应用中的问题与解决方案
问题
污水处理中的溶解氧控制技术
03
溶解氧控制技术在污水处理中的应用
城市污水处理
城市污水处理是溶解氧控制技术的重要应用领域之一。通过 控制溶解氧的浓度，可以有效去除城市污水中的有机物、氮 、磷等污染物，提高污水处理效果。
在城市污水处理中，溶解氧控制技术主要应用于活性污泥法 、A2O工艺、氧化沟等处理工艺中。通过合理控制溶解氧的 浓度，可以促进微生物的生长繁殖，提高污泥的活性，增强 污水处理能力。
06
实际案例分析
北京某污水处理厂的溶解氧控制技术应用
要点一
总结词
要点二
详细描述
北京某污水处理厂通过采用溶解氧控制技术，实现了对污 水处理的优化，提高了处理效率和出水质量。
该污水处理厂采用了溶解氧控制技术，通过对曝气池中的 溶解氧浓度进行实时监测和调控，实现了对活性污泥菌群 的良好控制。同时，通过智能化的控制系统，实现了对溶 解氧浓度的精准控制，避免了过度曝气或不足导致的能源 浪费和出水质量下降问题。
溶解氧控制技术的发展趋势与展望
智能化控制技术
总结词
随着物联网、大数据和人工智能技术的快速发展，智 能化控制技术在污水处理领域的应用越来越广泛。通 过实时监测溶解氧浓度和其他水质参数，利用智能算 法和模型进行快速分析和决策，实现精准控制和优化 运行。
详细描述
智能化控制技术利用传感器、数据采集和传输设备，将 污水处理厂的运行数据实时传输至中央控制系统。通过 人工智能算法，如深度学习、神经网络等，对历史数据 进行分析和建模，预测溶解氧浓度变化趋势。同时，结 合实时监测数据，自动调整曝气量、搅拌速度等工艺参 数，确保溶解氧浓度维持在最佳范围内。智能化控制技 术的应用可以提高污水处理效率、降低能耗和减少人工 干预。
江苏某农村污水处理站的溶解氧控制技术应用
污水处理过程中的溶解氧控制技术
挑战与前景
协同优化面临着多目标之间的权衡和工艺参 数之间的相互影响等挑战。随着技术的不断 进步和研究的深入，溶解氧控制与其他指标 的协同优化将为污水处理行业带来更加可持
续和高效的发展前景。
THANKS感谢观看Fra bibliotek总结词
通过监测有机物的降解效率，调整曝气量或搅拌速度，提高有机物的降解效率。
详细描述
有机物的降解效率是污水处理过程中的重要指标。通过实时监测有机物的降解效率，可以判断污水处理的效果。 根据监测结果，可以调整曝气量或搅拌速度，为微生物提供适宜的生长环境，促进有机物的降解，提高污水处理 效率。
04
溶解氧控制技术的优缺点
基于微生物生长的控制策略
总结词
通过监测微生物的生长状况，调整曝气量或搅拌速度，促进微生物的生长。
详细描述
微生物的生长状况直接影响有机物的降解效率。通过监测微生物的生长状况， 可以判断有机物的降解效率。根据监测结果，可以调整曝气量或搅拌速度，为 微生物提供适宜的生长环境，促进有机物的降解。
基于有机物降解的控制策略
溶解氧浓度对有机物降解的影响
01
有机物降解是污水处理过程中的重要环节，溶解氧浓度对有机 物降解具有显著影响。
02
适宜的溶解氧浓度能够促进有机物的氧化分解，提高有机物的
降解效率。
溶解氧浓度不足会导致有机物降解效率降低，而溶解氧浓度过
03
高则会导致有机物氧化过度，产生更多的有害物质。
02
溶解氧控制技术
优势与挑战
智能控制技术具有自动化程度高、精度高、 响应速度快等优势，但也面临着技术成熟度 、成本和可靠性等方面的挑战。
新材料和新技术的应用
新材料
新型材料如高分子聚合物、纳米材料等在污水处理领域的应用逐渐增多。这些新材料具 有优异的物理化学性能，能够提高氧气的传质效率和溶解氧的利用率，为溶解氧控制提
智能曝气系统
智能曝气系统活性污泥法是水体自净的人工强化方法，是一种依靠活性污泥工作主体的去除污水中有机物的方法。
存在于活性污泥中的好氧微生物必须在有氧气存在的条件下才能起作用。
在污水处理生化系统的曝气池中，充氧效率与好氧微生物生长量成正相关性。
溶解氧的供给量要根据好氧微生物的数量、生理特性、基质性质及浓度来综合考虑。
这样，活性污泥才能处在最佳的降解有机物的状态。
曝气是采取一定的技术措施，通过曝气装置所产生的作用，使空气中的氧转移到混合液中，并使混合液处于悬浮状态。
一、曝气系统现状1、曝气池容积大，占地较多，基建费用高；2、对进水水质、水量适应性较低；3、曝气系统环节的能耗约占整个污水处理厂总能耗的40%-70%；4.、系统运行多依赖人工经验，人为因素对曝气量的控制影响较大。
二、主要作用1、充氧，向活性污泥微生物提供足够溶解氧，以满足其在代谢过程中所需的氧量；2、搅动、混合，使活性污泥在曝气池中处于搅动的悬浮状态，能够与污水充分接触；三、原理智能曝气系统-构成控制软件及算法：1. 曝气算法服务端算法(智能监控终端/PLC/软件平台)。
2. 曝气参数调试（软件平台）。
工艺设备：系统控制柜，鼓风机，气体流量计，压力变送器，电动调节阀，在线溶氧分析仪，在线污泥浓度计等。
四、特点五、应用领域市政污水处理：污水厂生物处理工艺曝气智能控制、污水厂运营节能降耗、老旧污水厂水质提标改造等。
工业污水处理：曝气工艺段溶解氧分区智能控制、好氧活性污泥工艺提质增效等。
六、智能曝气系统-应用案例控制指标：DO控制范围在±0.3mg /L以内；快速性：短时间内实现DO及鼓风机的稳定控制。
《污水处理精准曝气智能控制方法研究》
《污水处理精准曝气智能控制方法研究》一、引言随着全球经济的持续发展，环境问题越来越受到人们的关注。
污水处理作为环境保护的重要环节，其效果直接关系到水资源的再利用和生态环境的改善。
其中，曝气作为污水处理的关键工艺之一，其曝气量的控制直接影响到污水处理效率及能耗。
因此，研究污水处理中精准曝气智能控制方法，对于提高污水处理效率、降低能耗及实现绿色环保具有重要意义。
二、研究背景及意义污水处理中的曝气过程主要是通过向水中通入空气，提供微生物生长所需的氧气，同时也有助于水体的混合和悬浮物的沉降。
传统的曝气控制方法往往依赖于人工调节或简单的自动控制系统，这种方法的缺点在于无法根据水质变化和污水处理的实时需求进行精确调节，容易造成能耗浪费或处理效果不佳。
因此，开展污水处理精准曝气智能控制方法的研究，可以实时调整曝气量，提高处理效率，降低能耗，具有重要的现实意义。
三、精准曝气智能控制方法研究现状目前，国内外学者在污水处理精准曝气智能控制方面进行了大量研究。
主要包括基于传感器技术的实时监测、基于人工智能算法的智能控制等。
其中，实时监测技术可以通过监测水质参数和曝气设备的运行状态，为智能控制提供数据支持；而人工智能算法则可以根据实时数据，通过模型预测和控制策略的调整，实现精准曝气。
四、精准曝气智能控制方法研究内容1. 数据采集与处理：通过安装在水处理设备上的传感器，实时采集水质参数、曝气设备运行参数等数据，经过数据处理后为智能控制提供数据支持。
2. 模型构建：根据污水处理工艺和曝气过程的特点，建立数学模型或人工智能模型，用于预测水质变化和曝气需求。
3. 智能控制策略：基于实时数据和模型预测结果，采用人工智能算法如神经网络、模糊控制等，实现曝气量的精准控制。
4. 系统集成与优化：将数据采集、模型构建、智能控制策略等集成到一个系统中，并进行优化和调试，确保系统的稳定性和可靠性。
五、实施方法及技术路线1. 确定研究区域和污水处理厂，进行现场调研和数据收集。
污水处理过程中溶解氧的控制问题汇总
污水处理过程中溶解氧的控制问题汇总溶解氧和污泥浓度有比较密切的关系，高活性污泥浓度对溶解氧的需求明显高于低活性污泥浓度对溶解氧的需求；溶解氧和原水中有机物含量的多少有关，具体表现在原水中的有机物含量越多，微生物为代谢分解这些有机物所需消耗的溶解氧就越多，相反就少了；溶解氧和原水中的一些特殊的成分也有关系，比如水中的洗涤剂的存在，使曝气池液面存在隔绝大气的隔离层，对曝气效果的提升产生影响。
问题1：我运营的污水厂属于综合性工业废水处理厂，目前生化区出现大量泡沫，电导率由原来的3ms/cm上升至8ms/cm，SVI值为200，溶解氧一直上不去，只有0.6mg/l，疑有有毒物质进入。
目前这种状况，我该如何操作是好？回答：1、不知道泡沫颜色是怎样的：如果是粘稠白色，堆高明显的话，需要考虑进水负荷过大导致的（比如说COD进水太高了），所以需要调查下进水有机物含量再作判断。
2、你所说的，溶解氧上不去和疑有有毒物质进入是相反关系，也就是说，如果有有毒物质进入的话，反而溶解氧上得去的。
问题2：在进水量MLSS曝气风量一定的时候，进水BODCOD增加，DO为什么会下降？MLSS通过排泥控制，使其不变。
回答：1、有机物浓度的增加，在去除率不变的情况下，微生物的去除能力提高了，而在处理新增的有机物时，自然要多消耗DO。
2、这里有个概念要说一下，就是同样的MLLSS，但是出于不同阶段的活性污泥，其活性是不一样的，好比10个老人和10个年轻人，干活量有差别，自然，10年轻人吃起饭来要比10个老年人多，也就是DO会多消耗。
问题3：在A/O生化法中，A段进水O段出水的PH值都在6.7左右，进水指标正常，氨氮在几十个，COD 在1000mg/L左右，致使进水负荷只能提到50吨，再提则溶解氧就不够了，溶解氧始终在2左右，是什么原因呀？回答：请确认如下可能：1、回流比过高2、曝气设备问题（比如堵塞曝气头，其他地方漏气，设备故障等）3、气温升高，溶解氧溶解度减低4、污泥浓度控制过高了5、检测溶解氧出现偏差。
曝气精确控制系统(AVS)在污水生化处理系统中的应用
环境工程设ifEnvironment Engineering Design 曝气精确控制系统(AVS)在污水生化处理系统中的应用The Application of Aeration Volume Control System(AVS)in Sewage Biochemical Treatment System赵雅然，李媛，张飞凤(中国市政工程华北设计研究总院有限公司,天津300074)ZHAO Ya-ran,LI Yuan,ZHANG Fei-feng(North China Municipal Engineering Design&Research Institute Co.Ltd.,Tianjin300074,China)【摘要】曝气精确控制系统是通过独立的供气系统和精确的电信号反馈，实时计算每个曝气池所需曝气量，并按需供气。
在降低鼓风系统电耗的同时，较好地维持曝气池DO浓度的设定值，实现节能和运行双赢。
论文对精确曝气系统进行了介绍，并以实际案例为基础，对精确曝气系统在氧化沟污水处理领域的应用进行详细分析。
[Abstract]The aeration volume control system calculates the aeration volume of each aeration tank in real time and supplies air on demand through independent aeration system and precise electrical signal feedback.While reducing the power consumption of t he blast system,the DO concentration in the aeration tank can be well maintained at a set value,so as to achieve a win-win situation in energy saving and operation.This paper introduces the aeration volume control system,and analyzes the application of the precise aeration system in the field of o xidation ditch wastewater treatment based on the actual case.【关键词】舉气精确控制系统；生化舉气池；污水处理厂[Keywords]aeration volume control system;biochemical aeration tank;sewage treatment plant【中图分类号1X703【文献标志码】B[DOI]10.13616/ki.gcjsysj.2019.05.257【文章编号】1007-9467C2019)05-0127-021概述目前，国内外污水处理普遍采用技术成熟的生物处理和物理处理相结合的技术，而其中的生化曝气池是整个处理系统的关键。
浅谈污水处理厂AVS精确曝气自动控制系统
浅谈污水处理厂AVS精确曝气自动控制系统摘要：针对污水处理厂进水负荷的波动性及时变性等原因造成的溶解氧波动较大、曝气能耗高、出水水质不达标等问题，浅谈A2O污水处理工艺中AVS精确曝气系统的全自动过程控制方案。
通过AVS精确曝气系统的实施与运行，将鼓风机纳入到曝气控制的闭环内，实现了鼓风机、曝气管道以及调节阀门、溶解氧之间的闭环控制，从曝气源头上实现了生物反应池按需曝气。
该方案有效降低了鼓风机能耗、提高了出厂水水质。
对全厂节能降耗具有积极意义。
关键词：污水处理；自动化控制；精确曝气控制引言AVS精确曝气自动控系统是一套集成的智能控制系统，为污水处理过程提供精确的曝气解决方案。
控制过程的基础是建立对应的生化需氧模型。
通过对工程规模及水质要求的特点进行研究分析，确定工程特性，建立仿真模型。
通过建模计算得出不同环境情况下需要的氧气量，按照该气量需求进行精确控制。
根据在线数据的前馈数据和后馈数据，进行建模计算。
1 AVS精确曝气自动控制系统1）AVS精确曝气自控控制系统概述生物反应池中微生物消耗DO，为了使生物反应池中的DO达到平衡状态，可以采用生物反应池精确曝气控制DO含量，微生物消耗DO的同时，去除水中的有机碳、总磷、总氮等。
由于在污水处理的过程中，有许多不定因素影响，如水质及水量变化具有非线性，生物反应池微生物的数量也随时间和温度发生着变化，检测仪表有具有滞后性等，所以在不同时间生物反应池的耗氧量是不一样的，为了达到国家指定的出水标准，AVS精确曝气系统采用预设前馈信号，根据反馈信号调整设备的方式，实现自动控制来保证氧气的供求平衡。
通过精确曝气，可以使污水处理效果更好，使曝气更充分，节省能耗。
控制过程的基础是建立对应的生化需氧模型。
通过对工程规模及水质要求的特点进行研究分析，确定工程特性，建立仿真模型。
其次通过建模计算得出不同环境情况下需要的氧气量，按照该气量需求进行精确控制。
2）AVS精确曝气控制原理AVS精确曝气系统控制原理图（图1.2）AVS精确曝气根据在线数据的前馈数据和后馈数据，进行建模计算。
污水处理系统溶解氧的BP―PID控制算法
污水处理系统溶解氧的BP^PID控制算法DOIDO：I 10.11907/rjdk.1725800 引言随着现代工业的发展和城镇化进程的加快，水污染问题越来越严重。
对污水进行有效处理，可以提高居民的生活质量，改善人们的生活条件[1] 。
污水处理是一个复杂系统，其处理过程受到很多因素的影响[2] 。
其中，对曝气池中溶解氧的含量精准控制是污水处理系统的重要环节，当溶解氧含量过高或过低时，都会对污水处理效率造成相应影响。
传统的PID 由于鲁棒性好、控制算法简单、易于实现等优点，被广泛运用于污水处理系统溶解氧含量的控制中，比直接作用式调节器的控制效果好。
然而传统PID 控制也存在一些不足，其中最重要的是PID参数的设置问题，因为一旦PID的参数得到确定，则整个控制过程都是固定的[3] 。
而在实际污水处理系统中，系统状态会时常发生改变，PID参数的固定不变会导致系统处于不稳定状态。
针对传统PID 控制的这一不足，提出了将BP神经网络与传统PID 相结合的方法，实现了PID 控制器控制参数的自整定[4-5] 。
仿真实验表明，此法提高了系统的动态性能和稳态精度，能够较好地满足系统需求。
1 溶解氧浓度模型建立有效的水处理取决于对瀑气池中溶解氧含量的适当处理。
溶解氧含量受两个因素影响：①提供给曝气池的空气速率；②污水中溶解氧的消耗速率。
污水处理过程中溶解氧含量具有非线性、时变性特点[7] ，其速率变化公式为：溶解氧含量变化率=DO输入速率-DO输出速率+DO 产生率-DO消耗率[8]，曝气过程的动态数学模型如下：2 基于BP 神经网络的PID 原理2.1 总体结构设计(1)经典PID 控制器。
PID 控制器是一种线性控制器，根据系统误差，利用比例参数kp，积分参数kI，微分参数kd对系统进行控制[9]。
PID的控制原理如图1所示。
(2)基于BP神经网络的PID控制器。
BP神经网络能根据系统运行状态，通过在线学习调节PID 控制器的控制参数，使其系统性能达到最优[10-11] 。
溶解氧控制系统方案
溶解氧控制系统⽅案溶解氧控制系统⽅案（修改稿）⼀、概述污⽔⽣化处理的耗氧反应是重要的反应阶段，⽬前国内的污⽔⽣化处理的加氧⼯作都是采⽤⼤功率的⿎风机实现的，需要消耗⼤量的电能，在保证⽔质的情况下，如何实现节能控制，降低成本，是⽬前国内外需要认真考虑的问题。
污⽔中的微⽣物对氧的需求量是⼀定的，少了会降低⽔质，多了不仅不能保证⽔质，⽽且还浪费能源，通常以溶解氧的含量来判断某个时候供氧量是否合适。
但是，所需要的溶解氧不应该是⼀个定值，它是随着污⽔的浓度、天⽓、⽓温、时间变化的函数。
就是说污⽔处理过程控制具有显著的⾮线性、⼤滞后、多变量、时变性的特点。
为此，需要研究在不同⼯况条件下，溶解氧设定值的优化。
建⽴污⽔⽣化处理过程的溶解氧变化的模型，并依据该模型对⿎风量进⾏低能耗的优化控制。
建⽴能适应环境变化的基于污⽔⽣化过程。
在国内曝⽓量优化控制⽅⾯进⾏了⼀些研究，常⽤的⽅法主要是基于溶解氧⽬标值的PID 控制。
但是，由于污⽔⽣化处理过程的⾮线性、时滞及溶解氧⽬标值时变性，使PID 控制很难跟踪溶解氧⽬标值。
在PID 控制基础上发展了变增益的PID 控制、模糊PD 控制，这些⽅法仍然不能解决过程不确定性问题。
为此，许多学者采⽤神经⽹络⾃动诊断、模糊专家控制等智能控制⽅法。
但是，对于复杂的污⽔⽣化处理过程，学习样本有限和专家知识不⾜，使这些⽅法的效果不明显。
国外这⽅⾯成功经验也很少。
所以说国内的污⽔处理过程的⾃动化⽔平还有待提⾼，⼤多数只停留在数据采集和简单控制(如提升泵、污泥回流泵、⿎风机的开关控制)的⽔平上。
污⽔处理过程建模和控制⽅⾯的研究属于刚起步，主要⽤模糊神经⽹络控制、递阶神经⽹络、仿⼈智能、⾃适应、专家知识等⽅法来构建可知模型，取得⼀定成功。
但这些⽅法有待深⼊研究和完善。
⼆、⽅案提出我们在总结先前的经验和实际运⽤的基础上，对于污⽔的⼊⽔⽔质、⽣化反应过程、出⽔⽔质波动等各种在线、离线检测数据进⾏科学分析，结合智能检测、诊断与控制技术对⽣物化过程进⾏综合控制与优化，以保证在各种⼲扰条件下出⽔⽔质稳定达标。
污水处理的溶解氧智能控制系统仿真研究
图１溶解氧 曝气 过程
１２ 具 有预 测 的智 能控 制 系统 ．
１ ２ １ 智 能 控制 原理 ．．
智能 控制 从根 本 上说 是要 仿效 人 的智 能行 为进行 控 制 与 决 策 ． 能 控 制 的基 本 思 想 是 在控 制 过 程 中 智
利用 计算 机模 拟 人 的控制行 为功 能 ， 大 限度地 识 别和 利用 控制 系统 动 态过程 所 提供 的特 征信 息 ， 最 进行 启
１ 智 能 控 制 系 统 的建 立
１ １ 曝气 过程 与溶 解氧 （ Ｏ） ． Ｄ 的生化 反应 过程
活性 污泥 系统 中参 与 污水 处理 的是 以好 氧菌 为主 体 的微 生 物 ， 过 微 生 物 的生 化 反 应来 处理 污 水 中 通 的 有机 污染 物 ， 定其 处理 效果 的关 键 因素是 曝气 池 内的溶 解 氧质 量 浓 度 ． 决 因此 ， 溶解 氧质 量 浓 度是 污 水 处 理进程 的 主要 影响 因素 ， 常通过 曝气 装置对 其 进行 控 制 ． 通 曝气池 中氧气不 足 或过 量都 会导 致 污泥生 存 环境 恶化 ． 氧气不 足 时 ， 方面 由于气 池 中丝状 菌 大量 繁殖 ， 一 导致 污 泥膨 胀 ， 一方 面其 他 细菌 的 生长速 率 另 降低 而 引起 出水 水质 下降 ； 氧气 过量 时 ， 因紊 凝 剂遭 到破 坏 而导致 悬 浮 固体 沉 降性变 差 ， 则 同时能 耗过 高 ．
差 大小 分 为 ４个等 级 区间 ， 分别 是 ： Ｉ 当 Ｉ＞ ｅ
由于原水 的 质量 浓度 不 同 ， 曝气 过 程的 生物机 理无 法 用完 善 的数学 模 型表示 【 ． ３ 】 在污 水 处理过 程 中 ， 过 曝气 机的运 行来 控 制 氧化沟 中溶 解 氧的浓 度 ． 通 曝气 机 的转速 大小 由电动 机的
自动化控制系统在水处理工程中的应用
自动化控制系统在水处理工程中的应用水是生命之源，对于人类的生存和发展至关重要。
随着工业的快速发展和人口的不断增长，水资源的需求日益增加，同时水污染问题也日益严重。
为了保障水资源的质量和供应，水处理工程变得越来越重要。
而自动化控制系统在水处理工程中的应用，极大地提高了水处理的效率和质量，保障了水资源的可持续利用。
自动化控制系统是指利用各种控制设备和技术，对生产过程或设备进行自动监测、控制和调节，以实现预定的目标。
在水处理工程中，自动化控制系统可以实现对水处理过程的实时监测、精确控制和优化运行，从而提高水处理的效果和稳定性。
在水处理工程中，自动化控制系统的组成部分包括传感器、控制器、执行器和通信网络等。
传感器用于监测水处理过程中的各种参数，如水质、流量、压力、温度等，并将监测到的信号转换为电信号传输给控制器。
控制器根据预设的控制策略和算法，对传感器传输来的信号进行分析和处理，然后发出控制指令给执行器。
执行器则根据控制器的指令，对水处理设备进行操作，如调节阀门开度、启动或停止水泵等。
通信网络用于实现传感器、控制器和执行器之间的数据传输和信息共享，确保整个系统的协同工作。
自动化控制系统在水处理工程中的应用非常广泛。
在给水处理中，它可以实现对水源水的水质监测、混凝沉淀过程的控制、过滤过程的优化以及消毒过程的精确控制。
例如，通过实时监测水源水中的浊度、pH 值、溶解氧等参数，可以及时调整混凝剂的投加量，提高混凝沉淀效果，去除水中的悬浮物和胶体物质。
在过滤过程中，通过监测滤池的水头损失和出水水质，可以自动控制反冲洗的时间和强度，保证滤池的过滤效果和使用寿命。
在消毒过程中，通过监测水中的余氯含量，可以精确控制消毒剂的投加量，确保水质符合卫生标准。
在污水处理中，自动化控制系统同样发挥着重要作用。
它可以实现对污水进水水质和水量的监测、生物处理过程的优化控制、化学除磷脱氮过程的精确控制以及污泥处理过程的自动化控制。
例如，在生物处理过程中，通过监测溶解氧浓度、氧化还原电位等参数，可以实时调整曝气量和回流比，优化生物反应条件，提高污水处理效果。
污水处理中的溶解氧控制
利用智能控制算法和自动化设备，实现溶解氧的自动调节，提高污水处理效果和稳定性。
自动化调节
通过物联网和云计算等技术手段，实现溶解氧控制的远程监控和管理，提高管理效率和响应速度。
远程监控与管理
THANKS
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02
通过在线监测仪器和自动化控制系统，可以及时调整曝气装置的运行状态，确保溶解氧浓度的稳定。
03
监测和控制溶解氧浓度有助于提高污水处理效果和节能降耗。
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04
CHAPTER
溶解氧控制的实际应用
城市污水处理厂是处理城市生活和工业污水的重要设施，溶解氧控制是其中的重要环节。
通过控制溶解氧的浓度，可以促进微生物的生长和代谢，提高污水处理的效率。
外部补给
03
其他生物反应
除上述反应外，还有其他生物反应如反硝化等也会消耗溶解氧。
01
有机物分解
污水中的有机物在微生物的作用下分解，消耗溶解氧。
02
硝化反应
在硝化细菌的作用下，氨氮氧化为硝酸盐，过程中消耗溶解氧。
维持反应器中溶解氧的稳定
通过控制曝气量、进水量、排泥量等手段，保持反应器中溶解氧的稳定，以满足微生物的生长需求。
传统溶解氧控制技术难以实现精准控制
传统的溶解氧控制技术主要依靠经验判断和手动调节，难以实现精准控制，导致污水处理效果不稳定。
缺乏对溶解氧动态变化的快速响应
传统溶解氧控制技术对溶解氧动态变化的响应速度较慢，无法及时调整溶解氧水平，影响污水处理效果。
能耗较高
传统溶解氧控制技术需要消耗大量能源，增加了污水处理成本。
减少维护成本
合理的溶解氧控制可以延长污水处理设施的使用寿命，从而减少维护成本。
数据驱动的溶解氧浓度在线自组织控制方法
数据驱动的溶解氧浓度在线自组织控制方法数据驱动的溶解氧浓度在线自组织控制方法引言水体中的溶解氧浓度是评价水体生态系统健康状况的重要指标之一。
溶解氧浓度的变化不仅与水生生物的生长和繁殖相关，还关系到水体的产气能力，以及污染物的迁移和转化等过程。
因此，实时监测和控制水体中的溶解氧浓度对于水环境管理至关重要。
传统的溶解氧控制方法传统的溶解氧控制方法主要依靠人工设备和人工操作，如溶氧仪、曝气设备等。
这些方法虽然能够实现一定程度的控制，但也存在一些问题。
首先，人工操作需要大量的人力投入，不仅费时费力，还容易受到人为因素的影响。
其次，传统的方法通常采用开环控制方式，即根据经验设定一定的溶解氧浓度范围，一旦超过或低于设定值，则进行相应的操作调整，但此种方法并不能实时根据实际情况进行调整和优化，控制效果有限。
数据驱动的溶解氧控制方法近年来，随着传感器技术和数据处理能力的提高，数据驱动的溶解氧控制方法逐渐得到了关注。
这种方法主要依靠传感器实时监测水体中的溶解氧浓度，并通过数据处理算法进行分析和预测，最后根据分析结果进行控制。
与传统方法相比，数据驱动方法具有以下优势：1. 实时性：数据驱动方法可以实时监测水体中的溶解氧浓度，并通过数据处理算法进行实时分析和预测，及时发现和响应溶解氧浓度的变化。
2. 自动化：数据驱动方法可以实现自动化的控制，减少人力投入，同时降低误操作的风险。
3. 高效性：数据驱动方法可以根据实时数据进行动态调整和优化，有效提高溶解氧控制的精度和效果。
数据驱动的溶解氧控制方法的实现步骤数据驱动的溶解氧控制方法的实现可以分为以下几个步骤： 1. 传感器选择和布置：根据需求选择合适的溶解氧传感器，根据水体的具体情况合理布置传感器，保证水体各处的溶解氧浓度可以得到监测。
2. 数据采集和处理：通过传感器实时采集水体中的溶解氧浓度数据，并进行预处理，如去除噪声和异常值等。
3. 模型训练和优化：利用采集的数据进行模型训练和优化，可以采用机器学习算法、人工智能算法等进行模型的建立和优化。
污水处理中的溶解氧控制与增加
污水处理中的溶解氧控制与增加污水处理是一个关乎环境保护和公共卫生的重要过程。
在污水处理中，溶解氧控制和增加是至关重要的一环。
本文将探讨污水处理中的溶解氧控制方法以及如何增加溶解氧的有效手段。
一、溶解氧控制方法1. 曝气法曝气是一种常见的污水处理方法，通过机械设备将空气注入污水中，使其与水中的溶解氧发生反应，从而增加溶解氧的含量。
曝气池是常见的曝气设备，通常通过增加曝气时间和曝气强度来调节溶解氧的含量。
2. 加氧法加氧法是通过添加化学氧化剂或电解法来增加溶解氧的含量。
化学氧化剂如过硫酸钠、高锰酸钾等能够促使溶解氧的生成。
电解法则通过电氧化反应将水分子电解成氧气和氢氧离子，从而增加溶解氧的含量。
3. 提高水体曝气面积通过增加水体的曝气面积，可以提高曝气效果，从而控制和增加溶解氧的含量。
例如，利用气浮法将水体分解成微小气泡，可大幅度提高曝气效果。
二、溶解氧增加的有效手段1. 植物富集氧气植物通过光合作用将二氧化碳转化为氧气，因此在污水处理中，可以通过植物生长来增加溶解氧的含量。
经过初步处理的污水可以引入生态湿地，利用水生植物富集氧气，有效提高水体溶解氧的含量。
2. 气液接触设备气液接触设备是一种常见的增加溶解氧的手段，通过将氧气通过微孔或喷射装置注入水体中，使其与水体充分接触，从而增加溶解氧的含量。
3. 增加底部搅拌设备在污水处理系统的底部安装搅拌设备，可以使底部的陈化物与水体充分混合，提高溶解氧的含量。
搅拌操作可以增加水体的氧化还原反应，从而增加溶解氧的浓度。
总结：污水处理中的溶解氧控制和增加是确保水质处理效果的关键环节。
通过曝气法、加氧法和提高水体曝气面积等方法可以有效地控制和增加溶解氧的含量。
此外，植物富集氧气、气液接触设备以及底部搅拌设备也是增加溶解氧的有效手段。
综上所述，合理选择和结合不同的溶解氧控制和增加方法，可以提高污水处理效果，保护环境和人类健康。
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活污水 的治理是我 国改善并保护水资源、 程 促 进 社 会 持 续稳 定 发 展 的重 要 举 措 。 目 活性污泥方法控制系统
前， 活 性 污泥 法是 城 市生 活 污水 处 理 过程 的整 套设 备包 括 ：曝气 池 、 二
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５ ． ３ 增设 在线 腐蚀 监测 系 设 计 值 对 比判 断 此 设 备 铵 盐 结 晶严 重 程 在 易 发 生 腐 蚀 部 位 增 设 在 线 腐 蚀 检 度 。 测系统 ， 目前 炼油 行业 的腐蚀 监 测 方法 以 ５ ． ６ 保 持精 细平 稳操 作 电感 和 ｐ Ｈ监 测 为 主 ， 中石 油 、 中石 化 、 中 严格 遵 守操 作 规 程 ， 在设 计 参 数 下和
摘 要： 基 于城 市 生活 污水 问题 ， 开展 活性 污泥 法溶 解 氧浓度 的 智能控 制研 究。从 污水 处理 的 工艺 流程 出发 ， 利用 Ｐ Ｌ Ｃ与 现
场 总线 相 结合 建立 自动 化 污水 处理 系统 ， 采用 Ｐ Ｌ Ｃ控 制 器为核 心的 自动 污水 处理 系统 ， 利 用现 场 总 线 实现 与 中控 室 Ｐ Ｃ机 实时通 信 的功 能 ， 控 制 溶解 氧 浓度 维持 恒 定 ， 提 高污 水处 理 的效 率 ， 促 进 污 水处 理 系统 智能 控 制 、 动 态监 控 等 多方 面 的全 面
发展 。
关键 词 ： Ｐ Ｌ Ｃ ；现场 总线 ；智 能控 制 ；动 态监控 中图分 类 号 ： Ｒ Ｉ ２ 文 献标 识码 ： Ａ
城 市 生 活污 水 的治 理 程 度 与 水 环 境 有价 值 的 。 的保 护和 合理 利 用息 息相 关 ， 加 强 城 市生 １活性 污 泥 法 的 主 要 流
常 的 生 产 运行 管 理 中应 认 真 做 好 以下 几 入 口增 加 阀 门 ， 其 中一 台 出问题 可 切 除 系 个 方 面 的工 作 ： （ １ ）加 强 对 原料 油 及 补 充 统 之外 进行 处理 。 此举 可保 证装 置 长周期 氢 中氯化物的检测 。（ ２ ） 加强对装置易腐
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器来确保曝气池内溶解氧 的浓度是及其 层 则 是 活性 污泥 ，一 部 分 回流 到 曝 气 池
根 据 曝 气 池 控 制 系 氯含 量检 测频 次 对原 料 的杂 质 分析 进 行跟 踪 监测 ， 因 现预 处 理是 常压 直馏 石 脑 油直 供 ， 故 应 增 加采 样化 验 频次 。抓 住 源 头 ， 提早 作 出 相
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Ｑ ： （ 工）
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高 新 技 术
污水处理曝气过程 中溶解氧浓 度智能控制 系统
李素康 １ 陈金 勇 甄 然 。 王开 拓
（ １ ． 石 家庄市佳信 电气有 限公 司， 河北 石 家庄 ０ ５ ０ ０ ８ ０ １ ； ２ ． 河北科技大学 电气工程学院 ， 河北 石 家庄 ０ ５ ０ ０ １ ８ ）
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挺科泉
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熊颧瓣
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啭气头
处 理 过 程 的控 制 以及 减 少 运 行 过 程 的 能 均匀混 合 。 由于活 性污 泥上 附 量消耗具有非常重要的价值 。 而且混合液 着 的微 生 物属 于好 氧菌 ， 所 以 图 １曝 气池溶 解氧 浓度控 制 系统 硬件 组成 方框 图 里溶解氧浓度能够快速、 形象 的展现整个 在充 足 的氧气 下 ， 这些 微生 物 废 水处 理 过程 的进 行 情况 ， 如果 池 内 的氧 通 过 复 杂 的生 物 化 学 反 应 来 去 除 废 水 中 内， 以确保曝气池装置里充足的微生物浓 浓 度太 多 或者 太少 ， 都 将 严重 破 坏 微生 物 的各类有机物 ， 反应充分 后 ， 在二沉池进 度， 多余的部分则排放处理。 ２控 制 系统 的基本 组 成 的生长环境 ， 因此 ， 如何构造恰 当的控制 行固液分离 ，上层是处理干净的清水 ， 下
Ｓ ７ － ３ ０ ０ Ｐ Ｌ Ｃ
＿ ． ＿ 晦气池 浒瓴仪
中使 用极 为普 遍 的方 法 之一 ， 它具 有 处理 沉池 、 污 泥 回流 以及排 除几 个 废水效率高 、 效果好 ， 而 且 处理 后 的水 质 主要 部 分 ， 活 性污 泥法 的重 要 良好 的特 点 。 在活 性污 泥法 处 理污 水 的过 构 成 装 置 包 括 曝气 池 以及 二 程中 ， 核 心 的 装 置 就是 曝气 池 ， 而 曝 气池 次 沉淀 池 。 曝气池 内包 含 待净 内溶解氧的浓度不是越大越好 ， 它的高低 化 的废水 、 附着在 活 性污 泥上 不仅 会 影 响废水 中有机 物 的 去除 程 度 ， 而 的微生 物 ， 并且需 通 过鼓 风机 且 也 会涉 及 到 运 行 的成 本 以 及 出 水 的 效 确保池 内的溶解氧含量 ， 鼓风 果 。若 能控 制溶 解 氧浓 度 维 持恒 定 ， 则 对 也可 以实现微生物与废水 的