一种污水处理一体化设备智能控制系统及控制方法_CN109626653A
一种基于MBR的一体化污水处理设备自动控制系统
一种基于MBR的一体化污水处理设备自动控制系统一种基于MBR的一体化污水处理设备自动控制系统地球上的水资源越来越紧张，污水排放对环境造成的危害也越来越严重。
为了解决污水处理的问题，科学家们提出了一种基于膜生物反应器（MBR）的一体化污水处理设备自动控制系统，以提高污水处理效率和水质的处理结果优化。
污水处理是一个复杂的过程，需要控制各个参数以确保系统正常运行和最佳的处理效果。
传统的人工控制方法需要操作人员时刻关注和调整系统，不仅费时费力，还容易出错。
因此，开发一种自动控制系统成为污水处理领域的迫切需求。
基于MBR的一体化污水处理设备自动控制系统是一个集成了传感器、控制器和执行器的系统，通过实时监测和调节关键参数，实现自动化的污水处理过程。
该系统的关键部分包括进水流量监测、污泥回流比例控制、膜通量控制和气体供给控制等。
首先，进水流量监测是系统中的一个重要环节。
通过安装流量计，可以实时监测进水量的变化，并将这些数据反馈给控制器。
控制器根据进水量的变化调整化学添加剂的投加量，以保持污水处理过程的稳定运行。
此外，进水流量监测还可以帮助控制系统预测未来的进水量变化，并提前采取措施做好应对工作。
其次，污泥回流比例控制是系统的另一个关键部分。
通过回收一部分的活性污泥并再次投入反应器中，可以提高有益菌的浓度，加速有机物的降解速度。
传统的人工控制往往难以准确判断活性污泥浓度的变化，而自动控制系统可以通过在线测量相应的参数来准确控制回流比例，并保持适当的污泥浓度。
膜通量控制也是该系统的重要组成部分。
膜生物反应器通过膜的过滤作用将污水中的悬浮物和微生物分离，同时保留水中的溶解物。
膜的通量控制是指控制单位面积膜的流量，以保持膜的正常工作状态。
自动控制系统可以通过读取膜的压差和流速等参数，判断膜的状况，并调整泵的运行速度，以保持膜的通量在合理范围内。
最后，气体供给控制也是一个需要注意的问题。
在膜生物反应器中，供气是维持好氧环境的关键因素。
一种一体化污水处理设施智能控制系统[实用新型专利]
![一种一体化污水处理设施智能控制系统[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/a96948c1915f804d2a16c191.png)
专利名称：一种一体化污水处理设施智能控制系统专利类型：实用新型专利
发明人：朱晓兵,陈志华,梁波,卢传建
申请号：CN201922216495.2
申请日：20191211
公开号：CN210983068U
公开日：
20200710
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及保、自动控制和互联网通讯一体化设备技术领域，具体为一种一体化污水处理设施智能控制系统，包括污水处理站内的一体化设备、水质仪表、电器参数仪表和MCU，水质仪表、电器参数仪表和MCU单向通信，一体化设备与MCU双向通信，MCU还双向通信有操作终
端，MCU还通过通讯模块模块双向连通有云服务器，解决现有设备需要工作人员进行看护，无法进行远程调控，本地化控制、对数量庞大的乡镇村污水处理设备没法实现集中监控功能，标准化程度低的问题。
申请人：安徽中科大国祯信息科技有限责任公司
地址：230088 安徽省合肥市高新区玉兰大道767号中科大国祯大厦
国籍：CN
代理机构：合肥兆信知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：胡慧
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(22)申请日 2019 .01 .21
(71)申请人 清华大学深圳研究生院 地址 518055 广东省深圳市南山区西丽大 学城清华校区 申请人 深圳市华远环境科技有限公司 张家港市华远环境科技有限公司
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用。
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说 明 书
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一种污水处理一体化设备智能控制系统及控制方法
技术领域： [0001] 本发明涉及污水处理自控领域，特别是基于陶瓷膜纳米反应器的污水处理智能监 控系统，具体是一种污水处理一体化设备智能控制系统及控制方法。
背景技术： [0002] 目前国内很多地区污水处理水质不达标，某些地区管网不完善或者处理能力小于 污水管网收 纳能 力而导致污水直接排放等特点 ，污水处理一体化装备迎合市 场的需求 ，它 具有安装运输方便、占地面积小、全自动无人值守等优点，在小规模污水处理领域受到广大 用户的青睐。 [0003] 目前我国污水处理一体化装配自控系统主要采用进口的成套PLC模块(如西门子、 施耐德、三菱等) 为核心控制系统 ，使 用RS485或者以 太网 与触摸屏及上位机软件进行人机 界面通讯，方便用户操作和管理。该控制系统虽能实现自动化，但也有很多不利因素，如： [0004] a .传统控制系统占 用空间大，成本高。由于一体化设备要求做到小型、精密美观和 运输方便 ，因此对设备布局尤为严格。传统控 制系统为了满足控 制要求 ，需要“CPU模块+模 拟量采集模块+ 模拟量输出 模块”等成 套设备 ，外部面板需 要 增加信号 指示 灯 、“就地/远 程”、“启动/停止”等按钮，无形中增大了控制系统摆放空间和设备成本。 [0005] b .控制系统软件开发平台是二次开发，只能机械性的调用功能模块迎合控制需 求，不能拥有一套完善的智能控制策略和建模算法。由于一体化设备要求占 用空间小，受控 设备 和检 测仪表数量多 ，对现场线路布局和系统抗干扰有着严格的 要求 ，处理不当容易导 致设备频繁误动作，影响系统稳定运行。 [0006] c .目前的控制系统自动化程度较低，原水水质变化时工作条件不能及时变化，致 使设备出水不能稳定达标，以及许多工作仍需操作工人来完成，不能实现无人值守。
8 .根据权利要求2或3或4所述的污水处理一体化设备智能控制系统，其特征在于，通过 对人机界面 系统进行设计 ，来实现 系统工艺流程 ，参数界面设置 ，历史趋势 ，历史报表和报 警报表，以及实现人机界面与核心处理器通讯连接，人机界面与云平台系统远程传输，摄像 头连接。
9 .如权利要求1所述的污水处理一体化设备智能控制系统，其特征在于，所述的控制系 统智能控制器包括硬件平台和软件平台 ，硬件平台包括中央处理器电 路 ，串行RS232和 RS485通讯电路、E2PROM和FLASH存储电路、实时时钟电路、受控设备驱动和采集电路、仪表 采集电路以及处理器模拟量输出控制电路；软件平台包括对工艺要求的受控设备逻辑控制 程序、标准MODBUS通讯协议程序、受控设备自适应变频PID控制流量程序以及一键自动运行 设备故障诊断报警停机程序。
权利要求书2页 说明书6页 附图8页
CN 109626653 A
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权 利 要 求 书
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1 .一种污水处理一体化设备智能控制系统，其特征在于包括受控设备和控制器，所述 受控设备包括原水提升泵、臭氧发生器、纳米陶瓷膜组件、纳米陶瓷膜抽吸泵、纳米陶瓷膜 反洗泵、活性炭反洗泵、纳米陶瓷膜化学清洗加药泵、电 动阀门 ；所述控制器实现对工艺运 行中的参数数据进行采集、对动力设备运行和故障状态进行监控、对液位高低/产水反洗周 期控制水泵启停、对设定产水流量进行PID自动变频控制。
(72)发明人 张锡辉 范小江 刘楚
(74)专利代理机构 深圳新创友知识产权代理有 限公司 44223
代理人 江耀纯
(51)Int .Cl . C02F 9/04(2006 .01) G05B 19/042(2006 .01)
(10)申请公布号 CN 109626653 A (43)申请公布日 2019.04.16
10 .一种污水处理一体化设备智能控制控制方法，包括如下步骤：要处理的原水由原水 管引导至一体化设备原水池；在原水提升泵的作用下原水与混凝剂混合后进入絮凝池，形 成微 絮体颗粒 ；絮凝出水在重力作 用下自 流至膜池 ，臭氧发生器产生的 含臭氧气体从陶瓷 膜底部进入膜池，在臭氧与陶瓷膜的协同作用下去除几乎所有浊度颗粒、病原微生物和一 部分有机物 ；膜出水在抽吸 泵的 作 用下进入炭滤池进行快滤处理 ；炭滤出水经 消毒后即进 入清水池 ，出水进入供水管网 ，清水池清水也供膜池纳米陶瓷膜反应器反洗和炭滤池反洗
6 .根据权利要求1所述的污水处理一体化设备智能控制系统，其特征在于，包括对纳米 陶瓷膜进行自动产水和反洗的系统控制，通过在人机界面设定产水周期和反洗周期，臭氧 发生器单位时间产气量，从而使纳米陶瓷膜反应器处于最佳运行状态。
7 .根据权利要求1所述的污水处理一体化设备智能控制系统，其特征在于，包括纳米陶 瓷膜所在膜池的 在线液位计 ，通过在人机界面设定高 、中 、低液位 ，核心处理器通过检 测在 线液位计输入信号数值 ，不断 扫描对比 液位实际 值 和设定值差值 ，从而实现进水池原水泵 及膜池抽吸泵的启停控制。
4 .根据权利要求1所述的污水处理一体化设备智能控制系统，其特征在于，所述的臭氧 发生器出气口与位于所述陶瓷膜组件底部的曝气棒相连接。
5 .根据权利要求1所述的污水处理一体化设备智能控制系统，其特征在于，所述的控制 系统包括介于纳米陶瓷膜产水管道出口和抽吸泵之间的在线流量计，通过在人机界面设定 产水流量值，核心处理器通过检测实际产水流量计数值并与设定值进行对比 ，从而PID变频 控制产水泵频率不断缩小产水流量计设定值和实际值偏差的一种自动控制反馈系统。
2 .根据权利要求1所述的污水处理一体化设备智能控制系统，其特征在于，所述的纳米 陶瓷膜为平板形式，两个出水口分别位于膜片上下两端的对角位置。
3 .根据权利要求1所述的污水处理一体化设备智能控制系统，其特征在于，所述的纳米 陶瓷膜具有催化功能 ，在纳米陶瓷膜的基体和膜表面负载有催化剂 ，从而在所述陶瓷膜的 膜孔内发生协同反应。
( 54 )发明 名称 一种污水处理一体化设备智能控制系统及
控制方法 ( 57 )摘要
本发明公开了一种污水处理一体化设备智 能控制系统及控制方法，所述智能控制系统用于 实现对受控设备包括原水提升泵、臭氧发生器、 纳米陶瓷膜组件、纳米陶瓷膜抽吸泵、纳米陶瓷 膜反洗泵、活性炭反洗泵、纳米陶瓷膜化学清洗 加药泵 、电 动阀门 等的 控 制 ；所述的 智能 控 制系 统是基于STM32F107VBT芯片为核心处理器，通过 对该处理器外围电路进行设计，在处理器里面嵌 入工艺逻辑程序来实现控制要求。本发明实现对 纳米陶瓷膜污水处理系统的高效控制，大幅提高 纳米陶瓷膜运行的 稳定性 ，提高污水处理效率 ， 同时降低能耗及运行费用。