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一種低碳控污生物滯留系統(tǒng)運(yùn)行自動(dòng)控制的方法及裝置

文檔序號(hào):40617652發(fā)布日期:2025-01-10 18:23閱讀:4來(lái)源:國(guó)知局
一種低碳控污生物滯留系統(tǒng)運(yùn)行自動(dòng)控制的方法及裝置

本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù),更具體的說(shuō)是涉及一種低碳控污生物滯留系統(tǒng)運(yùn)行自動(dòng)控制的方法及裝置。


背景技術(shù):

1、全球經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展離不開(kāi)工業(yè)的高度發(fā)達(dá),大量污染物被排放到環(huán)境中,包括空氣、水體、土壤等。雨水徑流污染源多樣,其污染物的濃度也隨之大幅度提升,尤其是會(huì)對(duì)人類(lèi)和環(huán)境都造成嚴(yán)重危害的氮素污染日益加劇。因此,許多技術(shù)與設(shè)施被研究用于處理雨水徑流中的氮素。其中,生物滯留設(shè)施作為綠色設(shè)施具有優(yōu)良的生態(tài)性、美觀(guān)性和一定的脫氮效果,在城市建設(shè)中廣泛應(yīng)用。

2、異養(yǎng)系統(tǒng)和混養(yǎng)系統(tǒng),分別是生物滯留系統(tǒng)中有代表性的兩類(lèi)系統(tǒng),對(duì)于異養(yǎng)系統(tǒng)和混養(yǎng)系統(tǒng),其脫氮涉及的微生物種群和生化反應(yīng)有很大差異,氧化還原電位orp和酸堿度ph等環(huán)境指標(biāo)也有很大差異。相比之下,異養(yǎng)系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單,所收集的數(shù)據(jù)能夠直接通過(guò)線(xiàn)性擬合即可得到較好擬合度,因此,在對(duì)異養(yǎng)生物滯留系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制時(shí)采用簡(jiǎn)單的線(xiàn)性擬合即可。而混養(yǎng)系統(tǒng)涉及到自養(yǎng)反硝化、硫循環(huán)、鐵循環(huán)等更復(fù)雜的過(guò)程,通過(guò)線(xiàn)性分析不能得到具有高度擬合度的公式。

3、因此如何實(shí)現(xiàn)混養(yǎng)生物滯留系統(tǒng)的自動(dòng)控制,成為本領(lǐng)域亟需解決的技術(shù)問(wèn)題。


技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此,本發(fā)明提供了一種低碳控污生物滯留系統(tǒng)運(yùn)行自動(dòng)控制的方法及控制系統(tǒng),用于至少解決背景技術(shù)中的部分技術(shù)問(wèn)題,

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:

3、一方面本發(fā)明公開(kāi)了一種低碳控污生物滯留系統(tǒng)運(yùn)行自動(dòng)控制的方法,包括以下步驟:

4、利用氧化還原電位監(jiān)測(cè)電極和酸堿度監(jiān)測(cè)電極對(duì)混養(yǎng)生物滯留系統(tǒng)的淹沒(méi)區(qū)進(jìn)行監(jiān)測(cè),獲取所述淹沒(méi)區(qū)的orp值和ph值;

5、構(gòu)建所述混養(yǎng)生物滯留系統(tǒng)脫氮過(guò)程中的溫室氣體總輻射強(qiáng)迫數(shù)據(jù)與orp值和ph值之間的多元非線(xiàn)性擬合公式;

6、將淹沒(méi)區(qū)的當(dāng)前orp值和ph值輸入所述多元非線(xiàn)性擬合公式,判斷得到的溫室氣體總輻射強(qiáng)迫數(shù)據(jù)是否滿(mǎn)足設(shè)定的閾值;

7、當(dāng)?shù)玫降臏厥覛怏w總輻射強(qiáng)迫數(shù)據(jù)滿(mǎn)足設(shè)定的閾值時(shí),打開(kāi)混養(yǎng)生物滯留系統(tǒng)的排水管排水口,對(duì)所述混養(yǎng)生物滯留系統(tǒng)執(zhí)行排水操作。

8、進(jìn)一步地,在判斷得到的溫室氣體總輻射強(qiáng)迫數(shù)據(jù)是否滿(mǎn)足設(shè)定的閾值步驟之前,還包括:

9、根據(jù)淹沒(méi)區(qū)的orp值判斷所述混養(yǎng)生物滯留系統(tǒng)是否完成反硝化過(guò)程;

10、當(dāng)所述混養(yǎng)生物滯留系統(tǒng)完成反硝化過(guò)程后,再執(zhí)行溫室氣體總輻射強(qiáng)迫數(shù)據(jù)是否滿(mǎn)足設(shè)定閾值的判斷。

11、進(jìn)一步地,根據(jù)淹沒(méi)區(qū)的orp值判斷所述混養(yǎng)生物滯留系統(tǒng)是否完成反硝化過(guò)程,具體包括以下步驟:

12、s1.獲取淹沒(méi)區(qū)當(dāng)前時(shí)間節(jié)點(diǎn)至回退n分鐘內(nèi)的n個(gè)orp值,并計(jì)算均值,記為均值a;

13、s2.獲取淹沒(méi)區(qū)當(dāng)前時(shí)間節(jié)點(diǎn)回退n分鐘至回退2n分鐘內(nèi)的n個(gè)orp值,并計(jì)算均值,即為均值b;

14、s3.計(jì)算均值b與均值a的差值,若均值b與均值a的差值滿(mǎn)足設(shè)定的閾值,則判定混養(yǎng)生物滯留系統(tǒng)在當(dāng)前時(shí)間節(jié)點(diǎn)完成反硝化過(guò)程;

15、s4.若均值b與均值a的差值不滿(mǎn)足設(shè)定的閾值,則重復(fù)執(zhí)行步驟s1-s3,直到混養(yǎng)生物滯留系統(tǒng)完成反硝化過(guò)程。

16、進(jìn)一步地,所述混養(yǎng)生物滯留系統(tǒng)脫氮過(guò)程中的溫室氣體總輻射強(qiáng)迫數(shù)據(jù)與orp值和ph值之間的多元非線(xiàn)性擬合公式,具體包括以下多元非線(xiàn)性擬合公式:

17、y=ax12+b?x22+c?x1+dx2+e?x1?x2+fx13+gx1?x22

18、式中,y表示溫室氣體總輻射強(qiáng)迫,x1表示orp值,x2表示ph值,a、b、c、d、e、f、g均表示多元非線(xiàn)性擬合公式的系數(shù)。

19、進(jìn)一步地,所述多元非線(xiàn)性擬合公式的系數(shù)采用以下取值:

20、a=-7.0*10-6,b=-0.104397,c=0.101739,d=0.653923,e=-0.029738,

21、f=4.9944*10-8,g=2.326*10-3。

22、6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低碳控污生物滯留系統(tǒng)運(yùn)行自動(dòng)控制的方法,其特征在于,所述混養(yǎng)生物滯留系統(tǒng)至上而下依次包括:種植層、填料層和排水層;其中,

23、所述種植層用于種植植物;

24、所述填料層由65%沙、15%土、10%木屑、和10%黃鐵礦混合而成;

25、所述排水層由直徑0.5-1cm的礫石填充而成;

26、用于放置氧化還原電位監(jiān)測(cè)電極和酸堿度監(jiān)測(cè)電極的淹沒(méi)區(qū)位于所述填料層。

27、另一方面本發(fā)明公開(kāi)了一種低碳控污生物滯留系統(tǒng)運(yùn)行自動(dòng)控制裝置,包括:

28、氧化還原電位監(jiān)測(cè)電極和酸堿度監(jiān)測(cè)電極;

29、其中,所述氧化還原電位監(jiān)測(cè)電極和酸堿度監(jiān)測(cè)電極均安置在混養(yǎng)生物滯留系統(tǒng)的淹沒(méi)區(qū),所述氧化還原電位監(jiān)測(cè)電極用于采集淹沒(méi)區(qū)的orp值,所述酸堿度監(jiān)測(cè)電極用于采集淹沒(méi)區(qū)的ph值;

30、所述氧化還原電位監(jiān)測(cè)電極與orp監(jiān)測(cè)器連接,所述orp監(jiān)測(cè)器用于接收顯示orp值數(shù)據(jù),并傳輸至plc控制模塊;

31、所述酸堿度監(jiān)測(cè)電極與ph監(jiān)測(cè)器連接,所述ph監(jiān)測(cè)器用于接收顯示ph值數(shù)據(jù),并傳輸至plc控制模塊;

32、所述plc控制模塊用于將當(dāng)前orp值和ph值輸入多元非線(xiàn)性擬合公式,判斷混養(yǎng)生物滯留系統(tǒng)脫氮過(guò)程中的室氣體總輻射強(qiáng)迫數(shù)據(jù)是否滿(mǎn)足設(shè)定的閾值;

33、當(dāng)?shù)玫降臏厥覛怏w總輻射強(qiáng)迫數(shù)據(jù)滿(mǎn)足設(shè)定的閾值時(shí),所述plc控制模塊控制混養(yǎng)生物滯留系統(tǒng)的排水管上的電動(dòng)球閥打開(kāi),對(duì)所述混養(yǎng)生物滯留系統(tǒng)執(zhí)行排水操作。

34、優(yōu)選的,所述plc控制模塊在判斷得到的溫室氣體總輻射強(qiáng)迫數(shù)據(jù)是否滿(mǎn)足設(shè)定的閾值步驟之前,還執(zhí)行以下步驟:

35、根據(jù)淹沒(méi)區(qū)的orp值判斷所述混養(yǎng)生物滯留系統(tǒng)是否完成反硝化過(guò)程;

36、當(dāng)所述混養(yǎng)生物滯留系統(tǒng)完成反硝化過(guò)程后,再執(zhí)行溫室氣體總輻射強(qiáng)迫數(shù)據(jù)是否滿(mǎn)足設(shè)定閾值的判斷。

37、優(yōu)選的,根據(jù)淹沒(méi)區(qū)的orp值判斷所述混養(yǎng)生物滯留系統(tǒng)是否完成反硝化過(guò)程,具體包括以下步驟:

38、s1.獲取淹沒(méi)區(qū)當(dāng)前時(shí)間節(jié)點(diǎn)至回退n分鐘內(nèi)的n個(gè)orp值,并計(jì)算均值,記為均值a;

39、s2.獲取淹沒(méi)區(qū)當(dāng)前時(shí)間節(jié)點(diǎn)回退n分鐘至回退2n分鐘內(nèi)的n個(gè)orp值,并計(jì)算均值,即為均值b;

40、s3.計(jì)算均值b與均值a的差值,若均值b與均值a的差值滿(mǎn)足設(shè)定的閾值,則判定混養(yǎng)生物滯留系統(tǒng)在當(dāng)前時(shí)間節(jié)點(diǎn)完成反硝化過(guò)程;

41、s4.若均值b與均值a的差值不滿(mǎn)足設(shè)定的閾值,則重復(fù)執(zhí)行步驟s1-s3,直到混養(yǎng)生物滯留系統(tǒng)完成完成反硝化過(guò)程。

42、優(yōu)選的,所述多元非線(xiàn)性擬合公式,具體包括以下多元非線(xiàn)性擬合公式:

43、y=ax12+b?x22+c?x1+dx2+e?x1?x2+fx13+gx1?x22

44、式中,y表示溫室氣體總輻射強(qiáng)迫,x1表示orp值,x2表示ph值,a、b、c、d、e、f、g均表示多元非線(xiàn)性擬合公式的系數(shù)。

45、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知,與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明公開(kāi)提供了一種低碳控污生物滯留系統(tǒng)運(yùn)行自動(dòng)控制的方法及裝置,具有以下有益效果:

46、本發(fā)明通過(guò)orp、ph與混養(yǎng)生物滯留系統(tǒng)處理雨水徑流氮污染過(guò)程中排放的溫室氣體帶來(lái)的輻射強(qiáng)迫污染間的多元三次關(guān)系式,控制混養(yǎng)生物滯留設(shè)施的排水時(shí)間,實(shí)現(xiàn)了混養(yǎng)生物滯留系統(tǒng)污水排放的精準(zhǔn)控制。

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