Dispositif expérimental de traitement des eaux usées(par exemple, SBR, unité de simulation de processus A / o), les systèmes d'aération sont au cœur de la protection contre la dégradation microbienne des contaminants, et les modes d'aération fixes traditionnels sont susceptibles de provoquer des déchets de consommation d'énergie ou un manque d'oxygène dissous (do). La « réponse à la demande» de l'aération intelligente permet d'obtenir une « alimentation en oxygène à la demande» en surveillant en temps réel la qualité de l'eau des eaux usées et les paramètres du processus, en ajustant dynamiquement l'intensité et la durée de l'aération, en garantissant à la fois l'efficacité du traitement et en réduisant La consommation d'énergie expérimentale, en s'adaptant aux expériences à faible teneur en carbone et aux exigences de régulation de précision.

I. mécanisme de déclenchement central de la réponse à la demande

1. Déclencheur de la demande de qualité de l'eau (entraîné par la concentration de polluants)

COD / réponse à la concentration d'azote ammoniacal: installez un cod en ligne, un capteur d'azote ammoniacal (précision de détection ± 5%) à l'entrée d'eau de l'unité et à la sortie d'eau de la piscine d'aération, définissez le seuil de concentration (par exemple, COD > 200 mg / l Pour une forte demande, & lt; 80 mg / l pour une faible demande). Lorsque la DCO de l'eau d'entrée dépasse le seuil, le système détermine une « charge polluante élevée», augmente automatiquement l'intensité de l'aération (par exemple, la fréquence du ventilateur de 30 Hz à 50 Hz), prolonge la durée de l'aération (par exemple, de 4 h à 6 h) et garantit que Les micro - organismes ont suffisamment d'oxygène pour dégrader la matière organique à haute concentration; Lorsque l'azote ammoniacal effluent est < 5 mg / L (seuil), la « faible demande » est déclenchée, la fréquence d'aération est réduite (jusqu'à 25 Hz) et une aération excessive est évitée.

Réponse synergique tp: si l'appareil expérimental contient une fonction de déphosphatation, lorsque le réservoir d'aération TP & gt; 1 mg / L, tout en garantissant le do, réduire correctement l'intensité de l'aération (maintenir le do 2 ~ 3 mg / l), empêcher l'aération excessive conduisant à la libération de phosphore par Les bactéries polyphosphatées, en tenant compte des besoins de déazotation et de déphosphatation.

2. Déclenchement de la demande d'oxygène dissous (conduit par l'état du processus)

Do réponse en boucle fermée en temps réel: mettre en place 3 capteurs do (gamme 0 ~ 20mg / L, précision ± 0,1 mg / l) dans différentes zones du bassin d'aération (extrémité avant, extrémité intermédiaire, extrémité arrière), définir l'intervalle do cible (par exemple, section aérobie 2 ~ 4mg / l, section hypoxique 0,5 ~ 1mg / l). Lorsque la do est inférieure à la limite inférieure (par exemple & lt; 2 mg / l), le système détermine que l'apport en oxygène est insuffisant, augmentant immédiatement le volume d'air d'aération (par exemple de 0,5 m³ / h à 1,0 m³ / h); Lorsque la do est supérieure à la limite supérieure (par exemple & gt; 4 mg / l), réduisez automatiquement le volume d’air ou suspendez l’aération (mode d’aération intermittente) pour éviter que la do n’inhibe trop l’activité microbienne.

Réponse de gradient de do: pour le dispositif expérimental de type Push - Flow (tel que le processus A / o), Ajustez l'aération en fonction du gradient de do le long de la course: l'extrémité avant (zone fortement polluée) nécessite une aération élevée (do 3 ~ 4 mg / l), l'extrémité arrière (zone faiblement polluée) est réduite à une aération faible (do 2 ~ 3 mg / l), contrôlée indépendamment par la vanne d'aération de zonage, pour obtenir une « alimentation en oxygène à la demande» le long de la course.

II. Principales réalisations techniques de la réponse à la demande

1. Construction du système matériel

Couche de perception: en plus des capteurs COD, azote ammoniacal, do, capteur de pH supplémentaire (surveillance de l'environnement actif microbien, pH 6,5 ~ 8,5 est l'intervalle approprié), capteur ORP (jugement assisté de l'état de nitrification / dénitrification), toutes les données du capteur sont transmises au Contrôleur en temps réel via une communication RS485;

Couche d'exécution: adopter un ventilateur à fréquence variable (pour réguler le volume d'air) avec une vanne d'aération électrique (pour contrôler la zone d'aération), avec un débitmètre de gaz (pour surveiller le volume d'aération réel, précision ± 2%), pour s'assurer que les paramètres d'aération peuvent être réglés avec précision;

Couche de contrôle: Choisissez un contrôleur PLC (par exemple, Siemens S7 - 1200) avec un programme de contrôle personnalisé pour réaliser une boucle fermée automatisée de « acquisition de données de capteur - détermination de la demande - régulation de l'actionneur».

2. Optimisation intelligente des algorithmes

Régulation adaptative PID: pour le problème de fluctuation do, l'algorithme PID (proportionnel - intégral - différentiel) est utilisé pour ajuster automatiquement la fréquence du ventilateur en fonction de la valeur de l'écart do (do réel - do cible), comme l'amplitude de réglage de la fréquence 5hz pour l'écart 1mg / L, l'amplitude 1hz pour l'écart 0,2 mg / L, pour éviter le dépassement et l'oscillation;

Réponse prédictive de la charge: grâce à des données expérimentales historiques (telles que la courbe d'association de la DCO d'entrée d'eau avec la demande d'aération), construire un modèle d'apprentissage automatique (tel que le réseau neuronal BP), prévoir les changements de charge de qualité de l'eau 15 ~ 30 minutes à l'avance (tels que la DCO d'entrée d'eau prédéterminée sera élevée), ajuster les paramètres d'aération à l'avance, réaliser une « réponse prédéterminée» et réduire la latence.

Iii. Vérification et optimisation des effets de la réponse aux besoins

1. Indicateurs de validation expérimentale

Vérification de l'efficacité du traitement: par rapport à l'aération intelligente et à l'aération fixe de la qualité de l'eau d'échappement, en mode d'aération intelligente, la conformité de l'eau COD, de l'azote ammoniacal doit être améliorée de 10% à 15% (par exemple, la conformité COD de 85% à 98%), la plage de fluctuation do réduite à ± 0,3 mg / L (fluctuation de l'aération fixe ± 1 mg / l);

Vérification de la consommation d'énergie: l'enregistrement de la consommation d'énergie du ventilateur dans les deux modes, l'aération intelligente doit atteindre une réduction de 20% à 30% de la consommation d'énergie (par exemple, de 5 kWh / cycle à 3,5 kWh / cycle), reflétant les avantages d'économie d'énergie de la « Fourniture d'oxygène à la demande».

2. Réponse anormale et optimisation

Réponse en cas de défaillance du capteur: si le capteur do échoue, le système passe automatiquement en « mode d'urgence», en fonction de la concentration de COD dans l'eau d'entrée pour prérégler les paramètres d'aération (par exemple COD 200mg / l correspondant à la fréquence du ventilateur 40hz), tout en émettant une alerte pour Remplacer le capteur;

Réponse de mutation de charge: lorsque la DCO de l'eau d'entrée est doublée dans un court laps de temps (par exemple, de 200 mg / l à 400 mg / l), le système déclenche une « réponse forte», l'intensité de l'aération est augmentée au maximum (par exemple, la fréquence du ventilateur de 60 Hz) et la durée de l'aération est prolongée pour éviter les chocs de contaminants entraînant une défaillance du traitement, la qualité de l'eau à stabiliser revient à la réponse habituelle.

Quatre,Dispositif expérimental de traitement des eaux uséesFonctionnement et maintenance

étalonnage des paramètres: calibrez le capteur en ligne chaque semaine avec une solution standard (par exemple, COD 100mg / L, 200mg / L de liquide standard) pour assurer la précision de la détection; Vérifiez le blocage de la tête d'aération tous les mois (lavage à contre - courant avec de l'eau propre) pour éviter que la résistance accrue à l'aération affecte le volume d'air;

Mise à jour du programme: en fonction des différents besoins expérimentaux (par exemple, traitement des eaux usées domestiques, des eaux usées industrielles), ajuster le seuil de concentration dans le Contrôleur avec l'intervalle cible de do, par exemple, les eaux usées industrielles peuvent définir le seuil de forte demande de DCO à 300 mg / l, adapté aux expériences de charge de pollution élevée.

La « réponse à la demande» de l'aération intelligente dans l'unité expérimentale de traitement des eaux usées, par l'intermédiaire de la qualité de l'eau et des paramètres de processus à double entraînement, en combinaison avec le matériel et la synergie algorithmique, réalise la régulation précise et économe en énergie de l'aération, à la fois pour L'expérience de traitement des eaux usées fournissant des conditions de processus stables et pour l'application intelligente de l'aération dans l'ingénierie réelle fournissant une base expérimentale, applicable aux expériences des étudiants, à la recherche d'optimisation des processus et