• 项目介绍

HZK-IAS智能曝气系统软件

HZK-IAS智能曝气系是为污水厂曝气提供工艺包、硬件、软件整体解决方案的曝气系统,系统由工艺包、软件包、硬件包以及资料库组成一个水厂标准曝气产品。系统为污水处理厂生物处理过程提供最优化的曝气控制。系统以溶解氧作为主要控制目标,根据污水厂进水水量和水质对鼓风机组和曝气支管电动空气调节阀进行优化调节控制,按需分配各曝气控制区域的供气量,实现按需曝气和溶解氧的精细化控制。主要应用在市政污水深度处理、提标改造、工业污水深度处理及污废水零排放等领域。

1 HZK-IAS智能曝气原理

生物处理是污水处理过程中最重要的工艺环节,即通过系统维持好/缺/厌氧环境,使曝气池中的微生物维持在特定的生化过程中,以去除或降低污水中的目标物质(BOD5、CODcr、总磷TP、总氮TN),从而满足工艺出水水质达标排放的要求。智能曝气系统是一套针对于水处理生化曝气环节进行智能化控制的系统,通过对于污水厂进水负荷、生物段过程运行参数以及出水段水质参数进行实时采集与监控,建立在线的符合该污水厂实际工艺的水质模型,结合历史数据再进行曝气工艺关键运行参数的优化迭代,实现稳定生物段工艺运行,保证出水指标与达到节能降耗的目的。

HZK-IAS智能曝气系统原理图见1.1-1

图1.1-1 HZK-IAS智能曝气系统原理

1-1 HZK-IAS智能曝气系统工艺流程

生物处理过程模型”负责根据水厂历史数据和在线数据利用一定的数学模型计算出该情况下生物池需要的空气量,“曝气流量配气模型”负责根据需要的空气量、实际空气流量和溶氧量控制调节阀开度,并且计算出鼓风机系统需要提供的最小压力,实现智能、精确曝气。

HZK-IAS智能曝气系统工艺流程见图1.2-1 。

图1.2-1 HZK-IAS智能曝气系统工艺

1-2 HZK-IAS智能曝气系统技术特点

HZK-IAS智能曝气系统,基于国际水协会IWA公布的活性污泥ASM模型,同时结合MPC模型预测算法,可实现按需曝气及智能调节控制功能,在有效降低污水处理厂曝气能耗、节省污水处理成本的同时,增强对氨氮、硝酸盐氮等污染物的处理效果,保障出水水质。

① 自动化。根据进水流量、水质情况自动计算曝气量及阀门开度值,自动控制调节,实现系统自动控制。

② 精细化。根据系统运行工况动态计算生化池溶解氧作为控制目标,精确计算系统曝气风量进行控制。

③ 智能化。通过历史数据及模型预测,对水厂未来12小时的出水水质数据进行预测,实现系统智能控制。

④ 模块化。系统将模型算法、控制策略进行模块化封装,方便现场快速部署及实施,提高项目投产效率。

⑤ 稳定性。通过模型预测系统工艺设备运行状态,提前对系统需要维保的工艺设备进行提醒,让水厂维修人员有计划的安排设备维保,提工艺设备运行稳定。

⑥ 兼容性。系统以软件为核心,实现曝气系统不受水厂其他控制系统限制,做到系统数据互联互通,对于老厂改造极大降低系统额外投资。

1-3 HZK-IAS智能曝气系统产品组成及功能

HZK-IAS智能曝气系统是一个为水处理生化工艺曝气提供工艺包、硬件、软件整体解决方案的曝气系统,系统由工艺包、软件包、硬件包以及资料库组成一个水厂标准曝气产品。系统为水处理厂生物处理过程提供最优化的曝气控制。工艺包主要包括智能曝气系统需要的仪表及调节阀设备、工艺设备选型手册、工艺设备安装手册以三个部分组成。

软件包含曝气监控软件,同时集成了算法模型运算、控制模型、数据存储与分析,监控软件安装在边缘计算装置内也可以单独安装到计算机上。算法模型包含ASM活性污泥模型与MPC模型预测。

硬件包包含了PLC控制器、边缘控制器/计算机以及现地触摸屏,PLC控制器实现数据交互、控制策略、能耗模型、系统诊断等功能,边缘控制器/计算机部署软件包,触摸屏作为曝气系统现地人机交互设备,实现曝气系统关键数据监视与设置。

资料库主要包含曝气系统维护手册、以及使用手册,其中曝气系统维护手册及使用手册供现场运维人员以及调试人员使用。

1-4 系统参数、性能指标

(1)工艺性能指标

表1.5-1 系统性能表


(2)设备选型参数

序号

设备名称

型号及主要技术参数

备注

1

仪表、调节阀




在线溶解氧分析仪

荧光法,0~20mg/L,分辨率:0.01mg/L,精度1%,AC220v供电,4~20mA输出,液晶显示,传感器电缆长度:10m,探头浸没深度40cm,安装杆长度2.6m,配套安装支架及仪表箱

具体数量以现场为主。


热式空气流量计

空气管DN250,测量范围0~60m/s,准确度±1%,AC220v供电,4~20mA输出

管径仅供参考,具体管径、数量以现场为主。


热式质量流量计

空气流量计,传感器/变速器:DN600,测量范围:0~15000m3/h,分体式插入型,电源 220VAC,输出 4~20mA,配套现场所需全套安装、防护、维护配件。

管径仅供参考,具体管径、数量以现场为主。


压力变送器

0~100kpa,两线制4~20mA信号输出,LCD显示,DC24V

压力仅供参考,具体以现场为主。


电动空气调节阀

电动调节蝶阀,DN250,开度可调,自带一体式电控装置

管径仅供参考,具体管径、数量以现场为主。

2 产品创新点及亮点

(1) 多技术路线控制。以ASM活性污泥模型做为曝气系统基础控制,同时结合MPC模型预测控制算法进行控制输出滚动优化;在系统控制稳定的前提下降低鼓风机能耗。

(2) 工艺设备健康诊断管理。系统中加入曝气系统工艺设备健康诊断管理,根据设备预测模型,实时监控工艺设备运行状态,提前通知曝气工艺设备进行维保,提高水厂设备运行稳定。

(3) 鼓风机智能联动。根据曝气量、鼓风机功率及能耗曲线,智能计算鼓风机联动台数及相应的风量,替代鼓风机MCP简单的调节系统所需的总风

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