公布日：2024.01.30
申請日：2023.12.28
分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F7/00(2006.01)I;C02F1/00(2023.01)N;C02F1/28(2023.01)N
摘要
本發(fā)明涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有除臭功能的污水曝氣方法，包括，步驟S1，收集污水；步驟S2，攪拌與充氧；步驟S3，加除臭顆粒；步驟S4，吸附處理；步驟S5，過濾。本發(fā)明通過對污水曝氣處理過程的攪拌混合狀態(tài)進行精準調(diào)控，提升氣液接觸面積的同時，降低污水曝氣處理時長，節(jié)省設(shè)備能耗，通過根據(jù)污水曝氣圖像中氣泡的特征表征污水曝氣處理的充氧效率，適應性地調(diào)整攪拌速率與充氧量，保障活性泥漿與污水中的還原物質(zhì)充分接觸，通過監(jiān)控曝氣處理過程中的污水溫度，避免溫度過高不利于微生物菌群的生長，從而導致溶解氧效率降低，通過對污水進行吸附處理，以凈化污水使其達到排放要求，提高污水曝氣處理的效率。
權(quán)利要求書
1.一種具有除臭功能的污水曝氣方法，其特征在于，包括，步驟S1，將待處理污水注入曝氣池內(nèi)進行沉淀，待所述曝氣池內(nèi)的待處理污水沉淀形成微生物泥漿層時，對待處理污水進行曝氣處理；步驟S2，通過氣體輸送管道將空氣引入攪拌狀態(tài)下的待處理污水中，通過攝像裝置獲取污水曝氣圖像，根據(jù)污水曝氣圖像獲取曝氣氣泡的特征，以對所述曝氣池的攪拌混合參數(shù)進行修正，使曝氣氣泡的實時致密率達到預設(shè)標準；其中，攪拌混合參數(shù)包括預設(shè)攪拌速率與預設(shè)空氣流量，曝氣氣泡的特征包括實時氣泡數(shù)量、實時氣泡面積以及實時致密率；步驟S3，在判定曝氣氣泡的實時致密率小于標準致密率范圍，且實時曝氣時長大于標準曝氣時長時，通過第一風機將除臭顆粒經(jīng)第一傳輸管道輸送至所述氣體輸送管道，以除臭顆粒隨著空氣流動至所述曝氣池中；步驟S4，在判定實時致密率在標準致密率范圍內(nèi)時，通過第二風機將活性炭顆粒經(jīng)第二傳輸管道輸送至所述氣體輸送管道，以活性炭顆粒隨著空氣流動至所述曝氣池中對待處理污水進行吸附處理；步驟S5，開啟循環(huán)過濾器，以對活性炭顆粒進行過濾；其中，在所述步驟S2中，設(shè)定有曝氣氣泡的標準氣泡數(shù)量范圍，通過攝像裝置獲取所述曝氣池表面的污水曝氣圖像，對污水曝氣圖像中的各曝氣氣泡進行識別與模擬輪廓標記，獲取模擬輪廓標記的數(shù)目記作曝氣氣泡的實時氣泡數(shù)量，根據(jù)標準氣泡數(shù)量范圍對實時氣泡數(shù)量進行判定，若實時氣泡數(shù)量小于標準氣泡數(shù)量范圍，將根據(jù)標準氣泡面積依次對實時氣泡面積進行判定，以確定是否對預設(shè)空氣流量進行修正；若實時氣泡數(shù)量大于標準氣泡數(shù)量范圍，將實時曝氣溫度與標準曝氣溫度進行對比，以選擇對所述曝氣池的攪拌混合參數(shù)的調(diào)整方式；在所述步驟S2中，設(shè)定有氣泡的標準氣泡面積與預設(shè)空氣流量，在判定實時氣泡數(shù)量小于標準氣泡數(shù)量范圍時，分別獲取污水曝氣圖像中的已標記的各模擬輪廓對應的面積記作實時氣泡面積，將根據(jù)標準氣泡面積依次對各氣泡對應的實時氣泡面積進行判定，若存在實時氣泡面積小于標準氣泡面積，對對應的氣泡進行二次標記，直至完成根據(jù)標準氣泡面積依次對各氣泡的實時氣泡面積進行判定的操作，將實時致密率與標準致密率范圍進行對比，以確定是否對所述曝氣池的攪拌狀態(tài)進行調(diào)整；若實時氣泡面積均大于標準氣泡面積，根據(jù)曝氣泡的平均面積與標準氣泡面積對預設(shè)空氣流量進行修正，修正為Qc1’=Qc×【1+（Px-Pb）/Px】;其中，Qc1’表示根據(jù)曝氣泡的平均面積與標準氣泡面積計算的修正后的預設(shè)空氣流量，Qc表示設(shè)定的預設(shè)空氣流量，Px表示污水曝氣圖像中各模擬輪廓對應的氣泡的面積的平均值，Pb表示設(shè)定的標準氣泡面積；在所述步驟S2中，設(shè)定有氣泡的標準致密率范圍，在判定存在實時氣泡面積小于標準氣泡面積時，對對應的氣泡進行二次標記，獲取各模擬輪廓中完成二次標記的氣泡數(shù)目與曝氣氣泡的實時氣泡數(shù)量的百分比記作實時致密率，將實時致密率與標準致密率范圍進行對比，若實時致密率小于標準致密率范圍，將標準曝氣時長與實時曝氣時長進行對比，以確定是否對所述曝氣池的攪拌狀態(tài)進行調(diào)整；若實時致密率大于標準致密率范圍，根據(jù)實時致密率對預設(shè)空氣流量進行修正，修正為Qc1”=Qc×【1-（Fs-Fb）/Fs】；其中，Qc1”表示為根據(jù)實時致密率對預設(shè)空氣流量修正后得到的值，Qc表示為設(shè)定的預設(shè)空氣流量，Fs表示為計算的實時致密率，Fb表示為設(shè)定的標準致密率范圍；在所述步驟S2中，設(shè)定有對待處理污水進行曝氣處理的標準曝氣時長以及預設(shè)攪拌速度，在判定實時致密率小于標準致密率范圍，或?qū)崟r氣泡數(shù)量在標準氣泡數(shù)量范圍內(nèi)時，獲取攪拌器的啟動持續(xù)時長作為對待處理污水的實時曝氣時長，將標準曝氣時長與實時曝氣時長進行對比，若實時曝氣時長小于等于標準曝氣時長，根據(jù)實時曝氣時長對預設(shè)攪拌速度進行調(diào)整，調(diào)整為Vc’=Vc×【1+（Tb-Ts）/Ts】；其中，Vc’表示為根據(jù)實時曝氣時長對預設(shè)攪拌速度調(diào)整后得到的值，Vc表示為設(shè)定的預設(shè)攪拌速度，Tb表示為設(shè)定的標準曝氣時長，Ts表示為實時曝氣時長；在所述步驟S2中，在判定實時致密率小于標準致密率范圍，或?qū)崟r氣泡數(shù)量在標準氣泡數(shù)量范圍內(nèi)時，若實時曝氣時長大于標準曝氣時長，控制所述第一風機開啟，以將除臭顆粒經(jīng)第一傳輸管道輸送至所述氣體輸送管道，使除臭顆粒隨著空氣流動至所述曝氣池中；在所述步驟S2中，設(shè)定有標準曝氣溫度，在判定實時氣泡數(shù)量大于標準氣泡數(shù)量范圍時，獲取待處理污水的實時曝氣溫度，將實時曝氣溫度與標準曝氣溫度進行對比，若實時曝氣溫度大于標準曝氣溫度，對預設(shè)攪拌速度進行調(diào)整，調(diào)整為Vc”=Vc×【1-（Gs-Gb）/Gs】；若實時曝氣溫度小于等于標準曝氣溫度，對預設(shè)空氣流量進行調(diào)整，調(diào)整為Qc2’=Qc×【1-（Gs-Gb）/Gs】；其中，Vc”表示根據(jù)實時曝氣溫度對預設(shè)攪拌速度調(diào)整后得到的值，Qc2’表示根據(jù)實時曝氣溫度對預設(shè)空氣流量調(diào)整后得到的值，Gs表示為實時曝氣溫度，Gb表示為設(shè)定的標準曝氣溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有除臭功能的污水曝氣方法，其特征在于，在所述步驟S5中，設(shè)定有標準差異值，在判定實時致密率在標準致密率范圍內(nèi)時，開啟所述第二風機，計時器開啟計時，將活性炭顆粒經(jīng)第二傳輸管道輸送至所述氣體輸送管道，以活性炭顆粒隨著空氣流動至所述曝氣池中對待處理污水進行吸附處理，通過所述攝像裝置在預設(shè)拍攝周期的初始時刻與末時刻分別獲取污水吸附圖像計算待處理污水的實時亮度差值與實時差異值，將標準差異值與實時差異值進行對比，以確定是否控制所述第二風機關(guān)閉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有除臭功能的污水曝氣方法，其特征在于，獲取待處理污水中的還原物質(zhì)的初始臭氣濃度與預設(shè)監(jiān)測周期檢測的實時臭氣濃度，根據(jù)初始臭氣濃度與實時臭氣濃度對第一標準氣泡數(shù)與第二標準氣泡數(shù)量進行修正，修正為Nb1’=Nb1×【1+（Cs-Cc）/Cc】，Nb2’=Nb2×【1-（Cs-Cc）/Cc】；其中，Nb1’為修正后的第一標準氣泡數(shù)量，Nb2’為修正后的第二標準氣泡數(shù)量，Nb1表示為設(shè)定的第一標準氣泡數(shù)量，Nb2表示為設(shè)定的第二標準氣泡數(shù)量，Cc為待處理污水中的還原物質(zhì)的初始臭氣濃度，Cs為預設(shè)監(jiān)測周期檢測的實時臭氣濃度。
發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明提供一種具有除臭功能的污水曝氣方法，用以克服現(xiàn)有技術(shù)中由于缺乏對充氧過程中的氧含量與攪拌混合狀態(tài)的精準調(diào)控，使提供的氧氣過多與耗能增加，導致充氧效率低的問題。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種具有除臭功能的污水曝氣方法，包括，
步驟S1，將待處理污水注入曝氣池內(nèi)進行沉淀，待所述曝氣池內(nèi)的待處理污水沉淀形成微生物泥漿層時，對待處理污水進行曝氣處理；
步驟S2，通過氣體輸送管道將空氣引入攪拌狀態(tài)下的待處理污水中，通過攝像裝置獲取污水曝氣圖像，根據(jù)污水曝氣圖像獲取曝氣氣泡的特征，以對所述曝氣池的攪拌混合參數(shù)進行修正，使曝氣氣泡的實時致密率達到預設(shè)標準；
其中，攪拌混合參數(shù)包括預設(shè)攪拌速率與預設(shè)空氣流量，曝氣氣泡的特征包括實時氣泡數(shù)量、實時氣泡面積以及實時致密率；
步驟S3，在判定曝氣氣泡的實時致密率小于標準致密率范圍，且實時曝氣時長大于標準曝氣時長時，通過第一風機將除臭顆粒經(jīng)第一傳輸管道輸送至所述氣體輸送管道，以除臭顆粒隨著空氣流動至所述曝氣池中；
步驟S4，在判定實時致密率在標準致密率范圍內(nèi)時，通過第二風機將活性炭顆粒經(jīng)第二傳輸管道輸送至所述氣體輸送管道，以活性炭顆粒隨著空氣流動至所述曝氣池中對待處理污水進行吸附處理；
步驟S5，開啟循環(huán)過濾器，以對活性炭顆粒進行過濾。
進一步地，在所述步驟S2中，設(shè)定有曝氣氣泡的標準氣泡數(shù)量范圍，通過攝像裝置獲取所述曝氣池表面的污水曝氣圖像，對污水曝氣圖像中的各曝氣氣泡進行識別與模擬輪廓標記，獲取模擬輪廓標記的數(shù)目記作曝氣氣泡的實時氣泡數(shù)量，根據(jù)標準氣泡數(shù)量范圍對實時氣泡數(shù)量進行判定，
若實時氣泡數(shù)量小于標準氣泡數(shù)量范圍，將根據(jù)標準氣泡面積依次對實時氣泡面積進行判定，以確定是否對預設(shè)空氣流量進行修正；
若實時氣泡數(shù)量大于標準氣泡數(shù)量范圍，將實時曝氣溫度與標準曝氣溫度進行對比，以選擇對所述曝氣池的攪拌混合參數(shù)的調(diào)整方式。
進一步地，在所述步驟S2中，設(shè)定有氣泡的標準氣泡面積與預設(shè)空氣流量，在判定實時氣泡數(shù)量小于標準氣泡數(shù)量范圍時，分別獲取污水曝氣圖像中的已標記的各模擬輪廓對應的面積記作實時氣泡面積，將根據(jù)標準氣泡面積依次對各氣泡對應的實時氣泡面積進行判定，
若存在實時氣泡面積小于標準氣泡面積，對對應的氣泡進行二次標記，直至完成根據(jù)標準氣泡面積依次對各氣泡的實時氣泡面積進行判定的操作，將實時致密率與標準致密率范圍進行對比，以確定是否對所述曝氣池的攪拌狀態(tài)進行調(diào)整；
若實時氣泡面積均大于標準氣泡面積，根據(jù)曝氣泡的平均面積與標準氣泡面積對預設(shè)空氣流量進行修正。
進一步地，在所述步驟S2中，設(shè)定有氣泡的標準致密率范圍，在判定存在實時氣泡面積小于標準氣泡面積時，對對應的氣泡進行二次標記，獲取各模擬輪廓中完成二次標記的氣泡數(shù)目與曝氣氣泡的實時氣泡數(shù)量的百分比記作實時致密率，將實時致密率與標準致密率范圍進行對比，
若實時致密率小于標準致密率范圍，將標準曝氣時長與實時曝氣時長進行對比，以確定是否對所述曝氣池的攪拌狀態(tài)進行調(diào)整；
若實時致密率大于標準致密率范圍，根據(jù)實時致密率對預設(shè)空氣流量進行修正。
進一步地，在所述步驟S2中，設(shè)定有對待處理污水進行曝氣處理的標準曝氣時長以及預設(shè)攪拌速度，在判定實時致密率小于標準致密率范圍，或?qū)崟r氣泡數(shù)量在標準氣泡數(shù)量范圍內(nèi)時，獲取所述攪拌器的啟動持續(xù)時長作為對待處理污水的實時曝氣時長，將標準曝氣時長與實時曝氣時長進行對比，
若實時曝氣時長小于等于標準曝氣時長，根據(jù)實時曝氣時長對預設(shè)攪拌速度進行調(diào)整。
進一步地，在所述步驟S2中，在判定實時致密率小于標準致密率范圍，或?qū)崟r氣泡數(shù)量在標準氣泡數(shù)量范圍內(nèi)時，
若實時曝氣時長大于標準曝氣時長，控制所述第一風機開啟，以將除臭顆粒經(jīng)第一傳輸管道輸送至所述氣體輸送管道，使除臭顆粒隨著空氣流動至所述曝氣池中。
進一步地，在所述步驟S2中，設(shè)定有標準曝氣溫度，在判定實時氣泡數(shù)量大于標準氣泡數(shù)量范圍時，獲取待處理污水的實時曝氣溫度，將實時曝氣溫度與標準曝氣溫度進行對比，
若實時曝氣溫度大于標準曝氣溫度，對預設(shè)攪拌速度進行調(diào)整。
進一步地，在所述步驟S2中，設(shè)定有標準曝氣溫度，在判定實時氣泡數(shù)量大于標準氣泡數(shù)量范圍時，獲取待處理污水的實時曝氣溫度，
若實時曝氣溫度小于等于標準曝氣溫度，對預設(shè)空氣流量進行調(diào)整。
進一步地，在所述步驟S5中，設(shè)定有標準差異值，在判定實時致密率在標準致密率范圍內(nèi)時，開啟所述第二風機，計時器開啟計時，將活性炭顆粒經(jīng)第二傳輸管道輸送至所述氣體輸送管道，以活性炭顆粒隨著空氣流動至所述曝氣池中對待處理污水進行吸附處理，通過所述攝像裝置在預設(shè)拍攝周期的初始時刻與末時刻分別獲取污水吸附圖像計算待處理污水的實時亮度差值與實時差異值，將標準差異值與實時差異值進行對比，以確定是否控制所述第二風機關(guān)閉。
進一步地，獲取待處理污水中的還原物質(zhì)的初始臭氣濃度與預設(shè)監(jiān)測周期檢測的實時臭氣濃度，
根據(jù)初始臭氣濃度與實時臭氣濃度對第一標準氣泡數(shù)與第二標準氣泡數(shù)量進行修正，修正為Nb1’=Nb1×【1+（Cs-Cc）/Cc】，Nb2’=Nb2×【1-（Cs-Cc）/Cc】；
其中，Nb1’為修正后的第一標準氣泡數(shù)量，Nb2’為修正后的第二標準氣泡數(shù)量，Cc為待處理污水中的還原物質(zhì)的初始臭氣濃度，Cs為預設(shè)監(jiān)測周期檢測的實時臭氣濃度。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于，通過對污水曝氣處理過程的攪拌混合狀態(tài)進行精準調(diào)控，提升氣液接觸面積的同時，降低污水曝氣處理時長，節(jié)省設(shè)備能耗，通過獲取污水曝氣圖像，根據(jù)圖像獲取曝氣氣泡的大小與面積特征，以表征污水曝氣處理的充氧效率，適應性的調(diào)整攪拌速率與充氧量，保障微生物泥漿層中的活性泥漿與污水中的還原物質(zhì)充分接觸，通過監(jiān)控污水曝氣處理過程中的污水溫度，避免溫度過高不利于微生物菌群的生長，從而導致溶解氧效率降低，通過對污水進行吸附處理，保障污水曝氣處理充分，凈化污水以達到排放要求，提高污水曝氣處理的效率。
進一步地，通過聯(lián)合圖像識別技術(shù)對污水曝氣狀態(tài)進行檢測，增加污水曝氣方法的智能性，通過根據(jù)標準氣泡數(shù)量范圍對實時氣泡數(shù)量進行判定，以根據(jù)污水曝氣中的氣泡特征對充氧狀態(tài)進行判斷，若判定實時氣泡數(shù)量小于標準氣泡數(shù)量范圍，則繼續(xù)判定曝氣池中氣泡的大小，若判定實時氣泡數(shù)量大于標準氣泡數(shù)量范圍，表示曝氣池中的曝氣量較高，此時機器運行耗能較高，則及時檢測實時污水溫度，避免由于曝氣裝置的運行傳熱至污水中，影響曝氣池的充氧效率。
進一步地，通過對曝氣池中的氣泡大小進行判定，以檢測曝氣池中氣液的接觸面積，若判定實時氣泡面積均大于標準氣泡面積，則通過增大預設(shè)空氣流量使曝氣池中的氧含量增多，以提升充氧效率，計算簡單直接，若判定存在實時氣泡面積小于標準氣泡面積，則通過對氣泡的分布進行檢測，以對曝氣池的攪拌狀態(tài)進行分析判定。
進一步地，通過將實時致密率與標準致密率范圍進行對比，以判定曝氣池中曝氣氣泡的均勻程度，若判定實時致密率大于標準致密率范圍，表示曝氣池中曝氣氣泡分布均勻且氣泡體積較小，整體分布較密集，則通過減小預設(shè)空氣流量，避免充氧量較大引起能耗增加的同時，若判定實時致密率小于標準致密率范圍，表示曝氣氣泡大小不均勻，體積較大的氣泡數(shù)目較多，即充氧效率較低，則通過對曝氣時長進行判定，以分析充氧效率低的原因。
進一步地，通過設(shè)置標準曝氣時長，以將標準曝氣時長與實時曝氣時長進行對比，若判定實時曝氣時長小于等于標準曝氣時長，表示充氧效率較低是由于充氧時長短暫引起的，則通過增加攪拌速度，使氣液接觸面積增加，從而增加充氧效率，若判定實時曝氣時長大于標準曝氣時長，表示充氧效率較低是由于部分不能通過微生物氧化分解作用的污染物顆粒匯集在污水表面，減少了氣液接觸面積，則通過對曝氣池的污水進行吸附處理，以使污水達到可排放標準。
進一步地，通過對曝氣池的曝氣溫度進行檢測，將實時曝氣溫度與標準曝氣溫度進行對比，若判定實時曝氣溫度大于標準曝氣溫度，表示由于攪拌器的轉(zhuǎn)速過快，對污水產(chǎn)生熱效應，使活性污泥進行氧化分解反應的溫度條件升高，不利于活性污泥的生長，則通過減小預設(shè)攪拌速度，以減緩熱量傳遞的效果，避免由于設(shè)備運行與水流旋渦引起的熱效應使污水溫度增加，導致充氧效率降低。
進一步地，通過檢測污水顏色變化程度，控制第二風機的啟停，若判定實時差異值小于等于標準差異值，表示當前拍攝周期內(nèi)獲取的兩張污水靜態(tài)圖像的顏色變化不明顯，即完成污水吸附處理，需及時控制第二風機關(guān)閉，若判定實時差異值大于標準差異值，表示污水吸附處理進行中，智能化監(jiān)測污水的凈化程度，避免設(shè)備無休止運行引起能耗損失。
進一步地，由于待處理污水中的還原物質(zhì)與活性污泥發(fā)生氧化反應而分解，使污水曝氣處理中的需氧量降低，對應的曝氣處理時長減小，則通過根據(jù)待處理污水中的還原物質(zhì)的實時含量，對第一標準氣泡數(shù)與第二標準氣泡數(shù)量進行修正，以減少污水曝氣處理時長，節(jié)省設(shè)備能耗，增加系統(tǒng)的判定精準性與智能性。
（發(fā)明人：田金華;任斌;李健;楊美榮;張文峰）
