申请日2002.06.14
公开(公告)日2003.07.02
IPC分类号G05D21/00; C02F3/12
摘要
一种间歇式活性污泥法模糊控制装置，包括由存储器、中央处理器、输入端和输出端组成的主机，其主机的输入端通过数据信号输入接口，连接ORP测定仪、DO测定仪和pH测量计，上述ORP测定仪、DO测定仪和pH测量计又分别连接污水处理系统内的氧化还原电位(ORP)传感器、溶解氧浓度(DO)传感器和pH值传感器;主机的输出端通过数据信号输出接口，连接控制污水处理系统曝气量、曝气时间、进出水的执行机构。执行机构包括电源、变压器和在线控制污水处理系统的曝气继电器、进水继电器、出水继电器。能准确地把握有机物降解反应过程进行的程度，及时地采取相应措施，确保出水水质达标，并节省运行费用，实现自动智能化控制。
权利要求书
1、一种间歇式活性污泥法模糊控制装置，包括由存储器、中央处理 器、出入端和输出端组成的主机，其特征在于：
主机的输入端通过数据信号输入接口，连接氧化还原电位测定仪、溶解 氧浓度测定仪和PH测量计，上述氧化还原电位测定仪、溶解氧浓度 测定仪和PH测量计又分别连接污水处理系统内的氧化还原电位传感器、 溶解氧浓度传感器和PH值传感器;
主机的输出端通过数据信号输出接口，连接污水处理系统曝气 量、曝气时间、进出水的执行结构。
2、根据权利要求1所述的间歇式活性污泥法模糊控制装置，其特征 在于：所述执行机构包括电源、变压器和在线控制污水处理系统的曝气 继电器、进水继电器、出水继电器，上述三个继电器经接口与模糊控制 装置的主机连接。
说明书
间歇式活性污泥法模糊控制装置
技术领域
本实用新型涉及一种污水处理系统去除有机污染物的控制设备。
背景技术
间歇式活性污泥水处理法，简称SBR工艺，是一种常用的污水生物 处理工艺。通过控制不同的运行条件可以在一个反应器内完成去除有机 物、脱氮除磷等生化反应过程，处理效率高，特别适用于处理水质水量 变化很大的小城镇污水和水质水量变化大甚至是间歇排放的工业废水。 已有的SBR工艺，采用的是传统的时间程序控制方法，即预先设定好各 个反应阶段的时间和所需曝气量，预先设定SBR各个反应阶段所需要的 时间，不能在线控制。由于活性污泥法污水处理系统微生物的作用，城 市污水或高浓度的有机废水的水质、水量随时间变化很大，不同水质的 原水所需的曝气量也不相同，有时原水有机物浓度相差几倍或十几倍， 属于复杂的动态系统，具有高度的时变性和非线性，采用相同的反应时 间显然不合理。当原水有机污染物浓度较高时，则反应时间较短而使出 水水质不达标;当原污水有机污染物浓度较低时，则反应(曝气)时间 较长而浪费能耗，而且容易引发低负荷污泥膨胀。
模糊控制(Fuzzy Control)是智能控制的重要组成部分与支柱。其 显著特点是在建立模糊控制规则时可利用人的知识和经验以及新的研究 成果，让计算机模拟人脑对模糊事物的处理能力，进而完成其它控制方 式无法处理的模糊信息，实现具有智能化的模糊控制。自zadeh提出模 糊集合理论和Mamdani(1975)发表了第一篇关于模糊控制的论文以来， 模糊控制在工程中的应用日益广泛与深入。由于污水水质、水量变化很 大，在水处理中的研究与应用仍处于空白状态。
技术内容
本实用新型解决SBR工艺去除有机污染物COD过程的在线自动控 制问题。根据进水有机污染物浓度变化灵活地改变与调节反应时间，并 控制反应过程中的曝气量处于合适的水平。
本实用新型间歇式活性污泥法模糊控制装置的技术方案：包括由存 储器、中央处理器、出入端和输出端组成的主机，其特征在于：
主机的输入端通过数据信号输入接口，连接氧化还原电位测定仪、 溶解氧浓度测定仪PH测量计，上述氧化还原电位测定仪、溶解氧浓 度测定仪和PH测量计又分别连接污水处理系统内的氧化还原电位传感 器、溶解氧浓度传感器和PH值传感器;
主机的输出端通过数据信号输出接口，连接污水处理系统曝气 量、曝气时间、进出水的执行结构。
上述执行机构包括电源、变压器和在线控制污水处理系统的曝气继 电器、进水继电器、出水继电器，上述三个继电器经接口与模糊控制装 置的主机连接。
本实用新型的工作原理和过程：
(1)选择能够在线检测，响应时间短，精确度高的氧化还原电位、 溶解度浓度和pH值作为SBR法降解有机污染物反应过程的被控制变量。 并通过大量反复的试验，明确在有机物降解反应过程中氧化还原电位， 溶解氧浓度和pH值变化规律，以及与上述各生化反应之间的定量关系， 考察溶解氧浓度、氧化还原电位和pH作为SPR降解有机物过程曝气量 和反应时间的模糊控制参数的可行性。
(2)根据上述试验结果，将氧化还原电位，溶解氧浓度和pH在上 述生化反应过程中的变化用模糊变量来表示，即将被控制变量进行模糊 化处理，得到模糊集合向量。
(3)在试验基础上，分析氧化还原电位、溶解氧浓度和pH这三个 被控制变量与生化反应的关系，建立以模糊语言表示的模糊控制推理的 合成规则和模糊控制规则。模糊控制规则的好坏直接关系到在线模糊控制 的质量，因此，还需要通过模拟试验反复修改模糊控制规则。
(4)在模糊控制规则的指导下，经过模糊决策后，得到模糊控制 变量;为了对被控制对象SBR处理系统施加精确的控制，还需要将模糊 控制变量转换为可以执行的准确量，这就是设计模糊控制系统所必须的 非模糊化处理。
(5)设计在线模糊控制的计算机算法及其程序：将原始检测数据的 采集与处理，上述模糊控制过程，用执行机构直接对SBR反应过程进行 控制等整个运行过程，用计算机及其软件系统来实现。
(6)通过模拟试验来修改完善SBR法在线模糊控制系统：模拟试 验是检验控制系统性能好坏的唯一标准，通过SBR法模糊控制的模拟试 验结果，修改其控制系统的某一部分或者全部，并且这一修改过程要反 复进行，直到满足可靠性、适应性和良好地维护性。
有益效果：选择能够在线检测、响应时间短、精确度较高的氧化还 原电位氧化还原电位、溶解氧浓度溶解氧浓度和pH值作为控制参数， 间接反映曝气池中有机污染物浓度COD变化，自动智能控制反应过程， 根据原水水质水量的变化实时控制各个生化反应所需时间和适宜的曝气 量，实现具有智能化的控制，保证出水水质的前提下节省能耗。
简写式活性污泥法模糊控制装置以氧化还原电位、溶解氧浓度和pH 值作为间接的被控变量，根据原水水质、水量变化，实时控制有机物降 解所需的反应时间以及曝气过程所需曝气量，通过氧化还原电位、溶解氧 浓度和pH值多变量实时变化和在线模糊控制，准确地把握有机物降解 进行的程度，及时地采取相应措施。该控制系统具有初步的自适应、自 组织与自学习功能，可大大提高SBR工艺过程的计算机自动控制水平， 确保出水水质达标、节省运行费用。氧化还原电位、溶解氧浓度和pH等 传感器不仅能在线检测、响应时间短、而且精度高、便于与计算机接口。 根据这三个被控变量设计的模糊控制器，避免传统控制方法的缺点，提 高SBR处理系统的可靠性，为进一步实现普通活性污泥法的在线模糊控 制奠定基础。本实用新型可广泛应用于中小城镇城市污水或有机工业废 水的处理，特别适用于已采用SBR工艺的污水处理厂或准备采用SBR工 艺的污水处理厂。
