一种基于PLC智能控制的气提式间歇污水处理反应系统

本发明涉及污水处理，具体为一种基于plc智能控制的气提式间歇污水处理反应系统。

背景技术：

1、污水处理技术作为环境保护领域的重要组成部分，其重要性随着社会经济的发展和人口的增长而日益凸显。在传统的污水处理系统中，多采用手动控制方式，这种控制方式存在诸多局限性。首先，手动控制无法实现对污水处理过程中各项参数的精确调节，导致处理效率和水质稳定性难以保证。其次，手动控制对操作人员的技能和经验要求较高，增加了操作难度和出错的可能性。此外，手动控制方式的自动化程度低，无法适应现代污水处理对高效率和智能化的需求。

2、为了解决这些问题，自动化和智能化的污水处理系统应运而生。自动化污水处理系统通过集成先进的控制技术和设备，能够实现对污水处理过程的精确控制和优化管理。智能化技术的应用，如可编程逻辑控制器（plc）和pid控制算法，进一步提高了污水处理的自动化水平和效率。这些技术的应用不仅提高了污水处理的效率和稳定性，也降低了操作难度和维护成本。

3、然而，尽管自动化和智能化技术在污水处理领域的应用日益广泛，但仍存在一些挑战和不足。例如，现有的污水处理控制系统在实际应用中可能存在操作复杂、维护困难、成本较高等问题。此外，随着污水处理标准的提高和处理需求的多样化，现有系统可能难以满足所有污水处理的需求。

4、因此，开发一种更加高效、稳定、经济且易于维护的自动化污水处理系统，具有十分重要的现实意义和应用前景。这不仅能够提高污水处理的效率和质量，也能够降低运营成本，实现污水处理的可持续发展。同时，随着技术的不断进步和创新，未来的污水处理系统将更加智能化、个性化和绿色化，更好地满足社会和环境的需求。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于plc智能控制的气提式间歇污水处理反应系统，解决了自动化和智能化水平不足的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于plc智能控制的气提式间歇污水处理反应系统，包括以下组成部分：

3、1.进水箱：用于存储待处理的污水，配备有液位传感器，实时监测液位变化，并通过plc控制系统进行液位调节。

4、2.进水泵：将污水从进水箱输送至反应器，其运行速度由plc控制系统根据液位信号自动调节，确保污水的稳定输送。

5、3.外管和内管内管：中设有砂头曝气器，外管和内管中填充钼铁泥混合物，实现污水的曝气和净化。

6、4.溢流口：用于排出质量差的颗粒污泥，保持反应器内部的污泥质量。

7、5.排水口：控制排出处理过的水，配备有电磁阀，由plc控制系统根据处理效果和液位信号自动调节排水量。

8、6.plc控制系统：实现整个污水处理过程的智能化控制，包括数字量输入输出模块、模拟量输入模块和pid控制算法，以及与操作控制面板相连的人机交互界面。

9、作为本发明所述基于plc智能控制的气提式间歇污水处理反应器的一种优选方案，其中：

10、进水箱配备有最低水位检测器和最高水位检测器，确保在安全范围内操作。

11、外管上端设置有溢流口，下端设置有排水口，通过plc控制系统实现自动控制，优化污泥排放和清水排出。

12、plc控制系统具备自动和手动两种控制模式，适应不同的操作需求，并具备故障自诊断和报警功能，提高系统的可靠性和安全性。

13、人机交互界面提供直观的操作界面，使操作人员能够轻松监控和控制整个污水处理过程。

14、本发明通过以下技术方案实现的：

15、所述进水箱，通过管道与进水泵相连，形成进水系统的主要组成部分。进水泵的输出端通过另一段管道与外管的进水口相连，确保污水能够顺利流入处理系统。在外管内，设有内管，内管内部装有砂头曝气器，用以进行曝气过程，促进污水中的氧气交换。外管和内管中均填充有钼铁泥混合物，以增强污水处理效果。

16、外管内部集成了多个传感器，包括需氧量检测器、最低水位检测器和最高水位检测器，这些传感器实时监测并反馈反应器内的关键参数。控制器，型号为s7-200plc，是整个系统的控制核心，接收来自各传感器的信号，并根据这些信号控制进水泵、变频器、空气泵和电磁阀的工作状态。

17、进水泵在控制器的精确控制下，通过蠕动作用将进水箱中的污水输送至外管中。内管底部中央的砂头曝气器，通过控制器调节变频器，进而控制空气泵，以实现对活性污泥和污水混合液的曝气操作。反应池上方的溢流口设计用于排出生长性能较差的污泥，维持反应器内污泥的活性和质量。

18、外管的一侧上端设有溢流口，而下端设有排水口。排水口内部安装有排水管，排水管上装有电磁阀，由控制器进行控制，以调节排水量和速度。排水管下方连接有出水箱，用于收集处理后的清水。

19、进一步地，控制器通过其先进的plc系统，不仅实现了对进水泵、变频器、电磁阀的基本控制，还能够根据传感器的实时数据反馈，自动调节曝气量、进水量和排水量，确保污水处理过程的高效和稳定。通过这种智能化控制，本发明的气提式间歇污水处理反应器能够适应不同的污水处理需求，提高处理效率，降低能耗，实现污水处理的自动化和智能化，调节曝气量的具体方式为：

20、将此刻所监测的do值与设定值sp进行比对，其中sp为预设的标准值，若do＜sp或do＞sp时，则进行数值分析，确定待调控的空气量，若do=sp，则不进行任何处理；

21、数值分析包括：从历史完成数据中确定一组周期历史数据，基于不同时刻所对应的不同do值确认其do值变化曲线，再基于对应时刻所对应的不同空气量确认其空气量变化曲线；

22、从do值变化曲线和空气量变化曲线中，确认两组曲线的同趋势变化段：

23、若do＜sp，则确定相同时间线内存在同上升趋势的变化段；

24、若do＞sp，则确定相同时间线内存在同下降趋势的变化段；

25、对若干组同趋势变化段进行比值确认：优先从do值变化曲线中的同趋势变化段中确定相邻时刻do值的变化差值ck，其中k代表不同的相邻时刻，再从空气量变化曲线中的同趋势变化段中确定相邻时刻空气量的变化差值zk，采用bk=zk÷ck确定相邻时刻段的关联比值bk，将每个不同时间线所对应不同的同趋势变化段的关联比值bk进行整合，确定所属时间线的关联比值序列；

26、对每个关联比值序列进行方差处理，确定对应关联比值序列所对应的方差参数fcq，其中q代表不同的关联比值序列，从若干组方差参数fcq中选定一组最小值，将此最小值所对应的关联比值序列标定为标准序列，将此标准序列内所对应的bk的最小值以及最大值，确定其标准比值区间；

27、选定标准比值区间内部的中间值zz：

28、若do＜sp，则采用sp-do=gz确定关联差值gz，采用gz×zz=bh确定空气变化量bh，使下时刻的空气量在上时刻的基础上增加bh，并持续监测do值的达标情况；

29、若do＞sp，则采用do-sp=gz确定关联差值gz，并采用gz×zz=bh确定空气变化量bh，使下时刻的空气量在上时刻的基础上下降bh，并持续监测do值的达标情况；

30、本周期其空气量所使用的标准比值区间为上周期所确定的区间，当本周期结束时，重新确定其标准比值区间供下周期使用，使需求的实际的do值逐步趋近于所要求的理想值sp。

31、通过上述改进，本发明的气提式间歇污水处理反应器在结构设计和控制逻辑上更加严谨和清晰，能够更好地满足现代污水处理的高效率和智能化要求。

32、本发明提供了一种基于plc智能控制的气提式间歇污水处理反应系统。与现有技术相比具备以下有益效果：

33、本发明通过集成plc智能控制系统和pid算法，实现了污水处理过程的自动化和智能化，提高了污水处理的效率和稳定性，降低了操作难度和维护成本，同时具备灵活的操作模式和高可靠性，满足了现代污水处理对高效率和智能化的需求；

34、通过从历史的完成数据中，识别其曝气的空气量与对应含氧量之间的数值变化情况，确定数值变化幅度最小的相关标准区间，再从对应的相关标准区间中，确定相关的标准比值，采用上周期内所确定的标准区间对下周期的相关氧气含量进行调节，以此来保障其需求的实际的do值逐步趋近于所要求的理想值，达到更好的数值调控处理效果。

技术特征：

1.一种基于plc智能控制的气提式间歇污水处理反应系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于plc智能控制的气提式间歇污水处理反应系统，其特征在于，所述进水箱配备有最低水位检测器和最高水位检测器，确保在安全范围内操作。

3.根据权利要求1所述的一种基于plc智能控制的气提式间歇污水处理反应系统，其特征在于，所述控制器连接进水泵、变频器和电磁阀，接收液位和需氧量检测信号，控制进水、曝气、沉降和排水过程。

4.根据权利要求1所述的一种基于plc智能控制的气提式间歇污水处理反应系统，其特征在于，还包括需氧量检测器，安装在外管的侧壁，监测水中氧气含量，并将数据传输至plc控制系统，根据水中氧气含量调节曝气量；

5.根据权利要求1所述的一种基于plc智能控制的气提式间歇污水处理反应系统，其特征在于，所述plc控制系统能够根据实时监测的溶解氧值和液位信号，自动调节空气泵的运行，精确控制曝气量。

6.根据权利要求1所述的一种基于plc智能控制的气提式间歇污水处理反应系统，其特征在于，所述人机交互界面提供直观的操作界面，使操作人员能够轻松监控和控制整个污水处理过程。

7.根据权利要求1所述的一种基于plc智能控制的气提式间歇污水处理反应系统，其特征在于，所述外管上端设置有溢流口，下端设置有排水口，通过plc控制系统实现自动控制，优化污泥排放和清水排出。

8.根据权利要求1所述的一种基于plc智能控制的气提式间歇污水处理反应系统，其特征在于，所述钼铁泥混合物由氢氧化铁、钼酸铵和污泥组成。

技术总结
本发明公开了一种基于PLC智能控制的气提式间歇污水处理反应系统，本发明涉及环境保护、污水处理、智能化技术领域；进水箱的一侧通过管道与进水泵连接，进水泵的一侧通过管道与外管上的进水口连接，需氧量检测器、液位计（最低水位检测器、最高水位检测器）安装在外管，外管内设置有内管，内管内设置有砂头曝气器，外管和内管中均放置有钼铁泥混合物，外管的一侧上端设置有溢流口，外管的一侧下端设置有排水口，排水口内安装有排水管，排水管上安装有电磁阀，排水管下方设置有出水箱，需氧量检测器、液位计（最低水位检测器、最高水位检测器）与PLC控制器的输入端连接，PLC控制器的输出端分别与变频器、空气泵、进水泵、电磁阀连接。

技术研发人员：杨厚云,陆微雯,陈响,余丽,谢发之,李卫华,薛同站,黄显怀
受保护的技术使用者：安徽建筑大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5