CN106068511B - 用于好氧处理的设备和控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种处理设备以及用于控制该可适于处理废水的处理设备的方法。所述处理装置包括：适于容置液体的循环通道(2)、适于将含氧的气流Q供给到所述液体的通气装置(5)、布置在所述循环通道(2)中并且适于产生沿着所述循环通道(2)的液体流的至少一个流动发生器(10)以及控制单元(11)。所述方法的特征在于以下步骤：借助所述通气装置(5)将气流Q提供到所述液体；以运行速度f操作所述流动发生器(10)以产生液体流；测量至少一个工艺参数，所述工艺参数直接或间接地提供到所述处理装置(1)中的所述液体的氧传送速率的指示；将所述工艺参数的测量值与设定值进行比较，在确定了所述工艺参数的测量值和所述设定值之间的差值时，调整到所述处理设备(1)中的所述液体的氧传送速率，所述处理设备(1)的氧传送速率通过调整由所述通气装置(5)提供的所述气流Q以及调整所述流动发生器(10)的运行速度f来调整，从而朝着所述设定值引导所述工艺参数的数值。
Description
技术领域
本发明通常涉及一种处理设备和用于控制可适用于液体、例如废水的生物处理的处理设备的方法。具体地，本发明涉及一种处理设备和用于控制可适用于液体、例如废水的处理设备的方法，所述处理设备包括适于容置液体的循环通道、适于将含氧的气流Q供给到液体的通气装置、以及布置在循环通道中且适于产生沿着循环通道的液体流的至少一个流动发生器。
背景技术
循环通道或者跑道形轨道通常是用于特别是废水的生物处理或者氧化的向上开口的环状盆。废水沿着循环通道流动并且因此通过循环通道中不同区域。
在该生物清洁期间，通常通过使微生物将生物物质分解成二氧化碳和水并通过细菌将结合水的氮转化为空气氮来从氮气和生物物质中净化废水。净化的废水排放到大自然中，并且在结合水的氮未消除的情况下，还存在使天然河道中水体富营养化的风险，并且由于生物物质消耗大量的氧气的事实，在未充分净化的水被排放时，会发生河道缺氧。生物物质的分解借助于一个或更多个通气区段通过将大量的氧添加至废水中来刺激生物物质的分解，在循环通道中在没有添加氧气的区域中或者没有添加氧气的分开的盆中和/或在溶氧水平足够低的区域/盆中就会消除结合水的氮。沿着循环通道会发现至少一个所谓的通气区域和至少一个所谓的非通气区域。因此，上述通气区段布置在通气区域中。
在沿着循环通道的一个或一些通气区域中氧气借助于气流以大量气泡的形式供应至废水中，即借助于布置在循环通道底部的通气区段供应至废水中。有利的是，尽可能接近循环通道的底部来提供气流，以便使气体在液体中停留的时间最长，其提高了从气体到液体的氧传送。所谓的活性污泥中的微生物消耗了氧气，以分解存在于废水中的生物物质，以及可能用于尤其是硝酸铵的硝化作用。
因此，对于液体的处理而言，当在具体的处理设备中的确定位置处观察时，在待净化的液体中要求一定量的氧气和/或一定的氧传送速率，其含氧量被选定成，以便为用于分解生物物质的活性污泥提供可能最好的条件。在生物物质的数量很大时，需要大量被传送的氧气，并且处理设备以最大水平操作，以及在生物物质的数量很小时，需要少量被传送的氧气，并且处理设备以平均水平操作，即，对被传送的氧气或到液体的氧传送速率的需求随着液体中的氧消耗的生物物质的数量的变化而变化。
在循环通道中使用了流动发生器/搅拌器以便混合液体/废水，从而获得尽可能均匀的液体混合物，以保持生物物质悬浮以及产生沿着循环通道的液体流的循环/流动。
用于操作该处理设备的功耗以及因此的成本实际上很高，并且首先通气装置和流动发生器的操作在废水处理时一同是最大功耗部分。通气装置的功耗是已知的处理设备中流动发生器的功耗的大约十倍以上。
由于根据现有技术的通气装置例如基于液体中的溶氧水平被直接地控制的这样的事实，当通过通气装置供应到液体的气流/大量气体(即大量氧气)被调整至尽可能得小(即使气流最小化)时，就使处理设备的功耗最小。这通过最小化通气装置的鼓风机/压缩机的运行速度/rpm或者借助于在延伸至通气装置的气体管路中的阀节流气流并且相反在另一通气区段/盆中使用气流来获得。
由于尽管很大的功耗，因此，从经济学角度以及从环保角度来看用于液体处理的功耗/成本的每一个的额外降低仍然会引起很大的关注。
发明目的
本发明的目的在于改进在先已知的用于控制处理设备的方法，以具有降低处理设备的运行成本的目的，并且因此提供用于控制处理设备的改进的方法。本发明的基本目的是提供了最初限定类型的改进的方法，该方法引起与已知的用于控制处理设备的方法有关的总功耗以及因此的成本减少，同时获得/保持所要求的到液体的氧传送速率或者液体中的溶氧水平。
本发明的简要说明
根据本发明，至少基本目的借助于具有在独立权利要求中所限定的特征的最初限定的方法来获得。本发明优选的实施例在从属权利要求中进一步限定。
根据本发明的第一方面，提供了一种最初限定类型的方法，该方法的特征在于以下步骤：借助于通气装置将气流Q提供到液体中，以运行速度f操作流动发生器以产生沿着循环通道的具有流速v的液体流，在循环通道中的至少一个位置处测量至少一个工艺参数，所述工艺参数直接或间接地提供到处理设备中的液体的氧传送速率的指示，将所述至少一个工艺参数的测量值与设定值进行比较，在确定了所述工艺参数的测量值和设定值之间的差值时调整到在处理设备中的液体的氧传送速率，处理设备的氧传送速率通过调整由通气装置所提供的气流Q以及通过调整流动发生器的运行速度f以及因此调整液体流的流速v来调整，从而朝着所述设定值引导所述至少一个工艺参数的数值。
根据本发明的第二方面，提供了最初限定类型的处理设备，该处理设备特征在于：流动发生器适于以可调整的运行速度f来驱动以产生沿着循环通道的具有流速v的液体流，所述处理设备包括用于在循环通道中的至少一个位置处测量至少一个工艺参数的机构，所述工艺参数直接或间接地提供到在处理设备中的液体的氧传送速率的指示，以及控制单元适于通过调整由通气装置提供的气流Q以及通过调整流动发生器的运行速度f以及因此调整液体流的流速v来调整处理设备的氧传送速率，从而朝着设定值引导所述至少一个工艺参数的数值。
因此，本发明基于如下理解：通过调整流动发生器的运行速度即不以最大运行速度连续地运行，接着在只有来自通气装置的气流被调整时，进一步地使用于获得所要求的到液体的氧传送速率或者液体中的溶氧水平的功耗最小。
根据本发明的优选实施例，所述方法包括以下步骤：测量用于将所述气流Q提供到液体的通气装置的功耗PCA，测量以所述运行速度f运行的流动发生器的功耗PCM，以及调整由通气装置提供的气流Q和流动发生器的运行速度f，以便使通气装置的功耗PCA和流动发生器的功耗PCM之和最小，同时朝着所述设定值引导所述至少一个工艺参数的数值。
根据优选的实施例，流动发生器的运行速度f和由通气装置提供的气流Q之间的关系在所述至少一个工艺参数的数值等于所述设定值时通过以下公式确定：
其中，Q0等于最大气体流量，f0等于流动发生器在最大气体流量Q0时的运行速度，且a和b是常数，所述常数依赖于处理设备的先决条件。
根据可替代的实施例，流动发生器的运行速度f借助于具有预定的成对的系数Ci和di以及基于由通气装置所提供的气流Q的表使用以下关系来确定：
当Ci-1＜Q/Q0＜Ci时，f/f0＝di
假定Ci＜1且Ci＞Ci-1
其中，Q0等于最大气体流量，f0等于流动发生器在最大气体流量Q0时的运行速度，i是正整数，且Ci和di是系数，所述系数基于处理设备的先决条件。
根据优选实施例，所述至少一个工艺参数由液体中的溶氧水平构成。
根据优选实施例，流动发生器的运行速度f应当始终高于预定的最低允许运行速度fmin，例如用于保持生物物质在液体中悬浮以及用于维持液体沿着循环通道流动。
本发明的其它优点和特征根据其它从属权利要求以及根据优选实施例的以下详细描述将变得很明显。
现有技术的进一步说明
美国专利申请US2013/0256225公开了一种轨道式废水处理***，该***包括适于容置废水的跑道形轨道和布置在跑道形轨道底部且构造成将加压空气供应到废水中的扩散器组件。另外，废水处理***包括由通气叶轮构造的表面通气器。通气叶轮的转速和浸入角度是可调整的并且改变了通气叶轮的通气速率，并且扩散器组件是可调整的以平衡或者补偿该改变。
附图说明
根据优选实施例的以下的详细描述参考附图将更全面的理解本发明的以上提及的特征、其它特征以及优点，在附图中：
图1是根据本发明的方法控制的本发明的处理设备的示意图；以及
图2是根据可替代的实施例的处理设备示意图。
具体实施方式
开始参考图1。本发明涉及一种可适于处理包含生物物质的液体、例如废水的处理设备(一般由附图标记1来示出)。
处理设备1包括适于容置待处理的液体的环状循环通道2或者跑道形轨道。在所公开的实施例中，循环通道2由具有圆形端部并且包括对中设置的纵向间隔器3a的长圆形盆构成，循环通道2形成有两个平行的笔直通道段，所述两个平行的笔直通道段借助于两个改变方向/半圆形通道段相互连接。改变方向通道段在所公开的实施例中包括引导壁3b，所述引导壁有助于改变液体流的方向。应该指出的是，循环通道可具有任何其它可能的形状、例如环形形状或者蛇形形状，并且因此循环通道可分别包括若干个笔直通道段和改变方向通道段，或者可具有正圆形/椭圆形的轨道形状。
循环通道2适于容置达到预定填充高度/液位的液体/废水，即使因此在操作期间的实际液位在不影响本发明的情况下可能低于以及高于所述填充高度。在本发明的处理设备1中连续地或间歇地净化废水，并且通过使废水容积达到所述预定填充高度获得处理设备1的最佳使用。典型的填充高度是大约3至8米。在连续处理期间，液体被连续供应至循环通道2，同时液体从循环通道2中被连续地排出。在连续处理期间的输入和输出是循环流量的一小部分、通常是循环流量的大约1/30至1/20。循环通道2布置成具有预定流动方向(借助于箭头4示意性地示出)，液体将沿着所述预定流动方向流动。
另外，本发明的处理设备1包括适于将含氧的气流Q提供到液体中的通气装置(一般由附图标记5来示出)。通气装置5优选地包括至少一个通气区段6，所述至少一个通气区段布置在循环通道2的通气区域中。循环通道2的不包括通气区段那些部分是所谓的非通气区域。通气区段6在所公开的实施例中布置在笔直通道段的中间，然而也可能在其它位置、例如优选地在笔直通道段的起始位置、或者沿着笔直通道段的整个长度上和/或在改变方向通道段中。
所述至少一个通气区段6优选地布置在循环通道2的底部并且适于将气流Q从通气装置5提供到液体，从而将氧气(O2)从气体传送至废水/液体。气流Q由含氧气体(例如空气)、其它含氧气体混合物或者纯氧构成。通气区段6例如由共同覆盖了循环通道2的整个宽度或者大部分宽度的大量的扩散器或者通气器构件7、优选地所谓的微泡通气器构成。沿着循环通道2的通气区段6的长度通常占循环通道2的总长度的大约5％至25％，然而，通气区段6的长度可构成为循环通道2的总长度的多达50％或者更多。优选地通气装置5包括两个或者更多个通气区段6，通气区段优选地沿着循环通道2相互等间距地布置，参见图2。
通气装置5另外包括至少一个鼓风机8，所述至少一个鼓风机通过管路***9将气体提供至通气区段6。处理设备1可包括一组鼓风机8，所述一组鼓风机一起用于管路***，管路***依序延伸至一个或更多个循环通道2的一个或更多个通气区段。在该具有若干个鼓风机和若干个通气区段的装置中，供应至每一个通气区段6的气体借助于阀和/或鼓风机的运行速度/rpm的调整来控制。
另外，本发明的处理设备1包括布置在循环通道2中的至少一个流动发生器10，此处，流动发生器的位置限定在所述至少一个通气区段6的上游。流动发生器10适于产生沿着所述循环通道2流动的液体流，并且可由一个或更多个可沉入水下的搅拌器构成，所述可沉入水下的搅拌器是通常所谓的慢运行搅拌器，所述慢运行搅拌器具有以小于100rpm范围内、通常在20至50rpm范围内的rpm旋转的螺旋桨。其它合适的流动发生器是泵送搅拌器、例如轴流泵，或者所谓的鱼尾搅拌器等。优选地，处理设备1包括在两个或更多个位置处的流动发生器10，所述流动发生器优选地沿着循环通道2相互等间距地布置，参见图2。优选地，当在流动方向4上观察时，在通气区段6和流动发生器10之间的距离至少和流动发生器10和通气区段6之间的距离一样，以使通气区段6的操作不受流动发生器10的操作的负面影响。在最佳的实施例中，均匀且一致的液体流到达通气区段6并且到达流动发生器10的液体流中没有气泡和气体流动诱导流。流动发生器10将优选地位于距循环通道2的改变方向通道段一定距离处，以使不会从循环通道2的壁上产生逆着流动发生器10作用并且对液体流的产生具有副作用的反作用力。
通气装置5的形式(即通气构件7的类型、通气区段6的长度和宽度、管路等)以及通气区段6的位置在很大程度上影响了液体流，并因此影响了氧传送能力。另外，优选的是，通气区段6不设置成靠近循环通道2的出口，从而防止气泡或者大量溶解的氧气在处理设备1中被携带至的下一个工艺步骤。
对于本发明重要的是，用于控制处理设备1的方法包括以下步骤：借助于通气装置5将气流Q提供到液体中，以运行速度f操作流动发生器10以沿着循环通道2产生具有流速v的液体流，在循环通道2中的至少一个位置处测量至少一个工艺参数，该工艺参数直接或间接地提供到处理设备1中的液体的氧传送速率的指示，将所述至少一个工艺参数的测量值与设定值进行比较，当确定了所述工艺参数的测量值和设定值之间的差值时，调整到在处理设备1中的液体的氧传送速率，处理设备1的氧传送速率通过调整由通气装置5提供的气流Q以及调整流动发生器10的运行速度f以及因此调整液体流的流速v来调整，从而朝着所述设定值引导所述至少一个工艺参数的数值。
处理设备还包括控制单元11，所述控制单元适于朝着设定值控制工艺参数并因此控制到液体的氧传送速率。控制单元11可操作地连接至通气装置5和流动发生器10。
优选地，流动发生器10的运行速度f应当始终高于预定的最低允许运行速度fmin。在运行速度低于最低允许运行速度fmin时，具有液体流不够均匀而固体物质将沉积在循环通道2的底部的风险，同时对于具体的处理设备1的要到达的所要求的工艺结果而言具有液体流的流速v太低的风险。另外，优选的是，流动发生器10的运行速度f始终低于预定的最高允许速度fmax，以使流动发生器10没有过载的风险。
优选地，所述方法还包括以下步骤：测量用于将所述气流Q提供到液体的通气装置5的功耗PCA，测量以所述运行速度f运行的流动发生器10的功耗PCM，以及调整由通气装置5提供的气流Q和流动发生器10的运行速度f，以便使通气装置5的功耗PCA和流动发生器10的功耗PCM之和最小，同时，将所述至少一个工艺参数的数值朝着设定值引导并因此改变了到液体的氧传送速率。
为了调整由通气装置5提供的气流Q，鼓风机8的运行速度/rpm可优选地被改变，可替换地，允许借助于布置在管路***9中的阀(未示出)来改变从鼓风机8传送到通气区段6的气体量。
重要的是，已直接地或者间接地测量的所述至少一个工艺参数是/提供到液体的氧传送速率和/或液体中的溶氧水平的指示，并因此是/提供了氧传送速率是否需要增大或者降低的指示。根据大多数优选的实施例，溶氧水平被直接测量，并且在可替代的实施例中，溶氧水平例如通过测量显示了是否需要增大/降低氧传送速率的工艺的氧化还原电位或者判断显示了是否需要增大/降低氧传送速率的工艺的条件/状态来间接地测量。在液体中溶氧水平太低时考虑增大氧传送速率，并且在液体中的溶氧水平过高时考虑降低氧传送速率。应当意识到，若干个工艺参数能够被测量并分别朝着相应的设定值引导，这些工艺参数共同地或者分别地、直接地或者间接地是/提供到液体的氧传送速率和/或液体中的溶氧水平的指示。例如应当指出这样的***，在该***中，总的直接消耗代替所有被传送的氧，即，含氧量不能够被测量/大约是零含氧量，尽管存在大量的氧气传送到液体的这样的事实。在这样的情况下，溶氧水平不能直接地测量，但是必须进行工艺的判断，以确定是否需要调整氧传送速率。
为了测量/确定液体中的溶氧水平，处理设备1优选地包括设置在循环通道2中的预定位置处的氧传感器12。如果没有标出其它位置，氧传感器的位置的描述对于其它工艺参数的传感器也是有效的。氧传感器12可操作地连接至控制单元11。当沿着循环通道2在流动方向4上观察时，氧传感器12优选地设置成与通气区段6的末端连接，可替换地在通气区段6的直接下游区域中。氧传感器12的其它可能的位置在所述通气区段6的正上方的某处。例如氧传感器可设置在通气区段的直接上游的区域中，以从液体中的溶氧水平最低的位置中获得信息。另外若干个氧传感器能够在通气区段6下游以更大的距离布置，以获得有关沿流动方向4在液体中连续分解有机材料的工艺的信息。
每个处理设备1具有它自身的先决条件/必要条件、例如待处理进来的液体的状态和含量、离开循环通道的液体所要求的状态等，并且因此具有例如溶氧水平的不同项以及溶氧水平沿着循环通道2的分布。在一些工艺中，人们希望所有或者几乎所有的氧气在液体到达下一个通气区段之前应当被消耗掉，并且在一些工艺中，人们希望在整个液体容积中具有相对高的溶氧水平。典型的与通气区段6的末端有关的溶氧水平的数值是每升液体1至3mg的氧气(O2)，然而，对于一些设备而言，含氧量可总计每升液体6mg氧气。通常来说，人们希望具有非通气区域，在所述非通气区域中,溶氧水平为每升液体0.5mg氧气，以便在所述处理中将进行其它工艺。
沿着循环通道能够简要地描述的是，溶氧水平由于提供了氧气而在通气区域中在通气区段上方增大，并且溶氧水平由于氧气的消耗而在非通气区域降低。在给定一定量的有机材料的情况下，沿着循环通道的流速影响了溶氧水平在非通气区域中降低的速率以及影响了溶氧水平在通气区域中增大的速率。在通气区段上方的区域中的更高的流速使气泡更小并且因此使气体和液体之间的接触面积增大，这提高了氧传送速率(kg氧气/每小时)，并且另外产生更严重的湍流，该更严重的湍流也提高了氧传送速率。更高的流速也使气泡在液体中的停留时间增加，这提高了氧传送速率。
与通气区段6的末端有关的溶氧水平最高，并且溶氧水平在通气区段6的直接上游区域中最低。液体中的溶氧水平的预定的(或者工艺决定的)设定值的数值(这对于其它工艺参数也是有效的)因此取决于在循环通道中哪个位置处进行测量。另外，设定值可随着时间、例如根据进入液体的改变的状态和含量、输出液体的改变的所要求的状态等来调整。设定值可手动或者自动地设置/调整。
此外，处理设备1可包括其它的传感器/探头，所述其它的传感器/探头与氧传感器12一起或者代替氧传感器12实现/显示氧传送速率是否必须增大或者降低，以使液体中的溶氧水平和/或另一工艺参数保持正确的数值。例如可使用未公开的铵传感器，所述铵传感器的数值显示了液体中的氧消耗率，因此，控制单元11基于铵传感器的数值调整液体中的溶氧水平的设定值，并且对于工艺参数而言，液体中的溶氧水平的设定值依序与液体中的溶氧水平或者另一工艺参数的测量值一起确定通气装置5的气流Q和/或流动发生器10的运行速度f是否应当调整。又一替代方案是这样一种***(所谓的“废气”表)，该***测量离开液体的气体中的含氧量，并将其与提供到液体的气体中的含氧量相比较。随着时间延长的“废气”测量提供了处理设备的氧传送速率的直接测量。“废气”测量也具有在液体中不设置传感器并因此不会被液体影响/破坏的优点。鼓风机的调整也可包括ON/OFF控制。
处理设备1优选地包括用于测量液体流的流速v的至少一个速度传感器13。速度传感器13可操作地连接至控制单元11。速度传感器13根据一个实施例在循环通道2中在液体中在水下设置，并且优选地速度传感器13应当设置在循环通道2中的位置处，在所述位置处，液体流无来自通气区段6的气泡，因为气泡会影响/干扰速度传感器13，使得它存在给出有关错误的流速数值的风险。在可替代的实施例中，速度传感器设置在液体上方并且使用非接触测量方式来测量液体流的流速，从而不存在速度传感器13被液体中的固体物质破坏/干扰的风险。
速度传感器可优选地设置循环通道2中具有最大发展流动的位置处。换言之，在循环通道2中的一位置处，在该位置处，装置、通气区段6、流动发生器10等不会影响液体流的流动分布。在流动发生器10的下游和在通气区段6处，液体流是不稳定且为湍流，在这些位置处测量流速具有给出错误的流速数值的风险。因此，速度传感器13应当优选地设置在流动发生器10上游的循环通道2的笔直通道段处，最优选在流动发生器10的直接上游区域中。对于具体的处理设备1而言，流速应当保持在规定的区间内，该区间应当确保液体流足够均匀并确保达到处理工艺的要求。
流动发生器10的运行速度f和由通气装置5提供的气流Q之间的关系在所述至少一个工艺参数的数值等于设定值时，优选地通过以下两种方法中的任一种来确定。
根据第一种方法，关系通过以下公式确定:
其中，Q0等于最大气体流量，f0等于流动发生器5在最大气体流量Q0时的运行速度，且a和b是常数，该常数依赖于处理设备1的先决条件，例如一个或更多个循环通道2的设计、循环通道2中的预期填充高度/液位、通气装置5的设计以及它在循环通道2中的位置、流动发生器10的容量以及它在循环通道2中的位置、通气装置5的效率、流动发生器10的效率、液体中的溶氧水平的所要求的范围等。
在具体的处理设备1的初始调谐期间，常数a和b的数值通常是确定的，但也不是必须的。可替换地，常数a和b在处理设备1根据本发明的方法操作之前可通过数值模拟来确定。
实际上，很多运行以流动发生器10的不同运行速度f进行，因此获得来自通气装置5的相应的气流Q。对于具体的处理设备1而言，常数a和b能够从许多组f和Q中确定。
根据另一方法，基于预定的数值表来确定所述关系。更精确地，流动发生器10的运行速度f借助于具有预定的成对系数Ci和di以及基于由通气装置5提供的气流Q的表来确定，即，对于每一个Q/Q0的数值而言，存在预定的f/f0的数值。当[Ci-1＜Q/Q0＜Ci]时，接着[f/f0＝di]，假定[Ci＜1]且[Ci＞Ci-1]，其中i＝1,2,3…,Q0等于最大气体流量，f0等于流动发生器5在最大气体流量Q0时的运行速度，且Ci和di是依赖于处理设备1的先决条件的系数。
在具体的处理设备1的初始调谐期间，Ci和di的数值通常是确定的，但也不是必须的。可替换地，Ci和di在处理设备1根据本发明的方法操作之前可通过数值模拟来确定。
Ci和di依赖于处理设备1的先决条件，例如一个或更多个循环通道2的设计、循环通道2中的预期填充高度/液位、通气装置5的设计以及它在循环通道2中的位置、流动发生器10的容量以及它在循环通道2中的位置、通气装置5的效率、流动发生器10的效率、液体中的溶氧水平的所要求的范围等。
应当指出的是，在不影响本发明的情况下能够以完全等同的可替换方式将流动发生器10的运行速度表述成流动发生器10的运行rpm或者操作电频率。如果没有其它表述的话，在整个文件中都坚持该表述。
现在参考图2。在这个实施例中，处理设备1包括两组通气区段6和至少一个流动发生器10，其中，两组中的每一个均设置一个笔直通道段中。另外，处理设备包括两个氧传感器12或者其它的工艺参数传感器，在每个通气区段6处具有一个传感器。处理设备1包括速度传感器13。然而，可能的是，处理设备1包括一个或更多个速度传感器13和一个或更多个氧传感器12。控制单元11可操作地连接至每个氧传感器12、每个速度传感器13、每个流动发生器10和通气装置5。通气区段6可适于提供相互不同的气流。也应当指出的是，将在图1和图2中所公开的实施例组合起来也是可能的，其中，通气区段6和流动发生器10设置在同一笔直通道段中。
本发明的可行的修改
本发明不只限于以上所描述的和在附图中所示的实施例，上述实施例主要为了说明和举例的目的。该专利申请旨在涵盖此处所描述的优选实施例的所有的调整和变型，因此，本发明由所附的权利要求的措辞来限定，并且因此，设备能够在所附的权利要求范围内以各种方式来改进。
也应当指出的是，关于/涉及例如上方、下方、上部、下部等术语的所有信息应当结合根据附图所定向的设备、结合所定向的附图来解释/阅读，使得参考文献能够被正确地阅读。因此，该术语仅指示在所示实施例中的相互关系，如果本发明的设备具有另一结构/设计，该关系可能会改变。
还应当指出的是，即使未明确说明来自一个具体实施例的特征可与来自另一个实施例的特征相结合，如果结合是可能的话，该结合应当被认为是明显的。
Claims (36)
1.一种用于控制可适于处理液体的处理设备的方法，所述处理设备(1)包括:
适于容置液体的循环通道(2)；
适于将含氧的气流Q供给到所述液体的通气装置(5)；以及
布置在所述循环通道(2)中并且适于产生沿着所述循环通道(2)的液体流的至少一个流动发生器(10)，所述至少一个流动发生器(10)由可沉入水下的搅拌器构成；
所述方法的特征在于以下步骤：
借助所述通气装置(5)将气流Q提供至所述液体；
以运行速度f操作所述流动发生器(10)以产生沿着所述循环通道(2)的具有流速v的液体流；
在所述循环通道(2)中的至少一个位置处测量至少一个工艺参数，所述工艺参数直接或间接地提供到所述处理设备(1)中的所述液体的氧传送速率的指示；
将所述至少一个工艺参数的测量值与设定值进行比较；
在确定了所述工艺参数的测量值和所述设定值之间的差值时，调整到所述处理设备(1)中的液体的氧传送速率，从而朝着所述设定值引导所述至少一个工艺参数的数值，所述处理设备(1)的氧传送速率通过调整由所述通气装置(5)提供的所述气流Q以及调整所述流动发生器(10)的运行速度f以及因此调整所述液体流的流速v来调整；
其中，所述流动发生器(10)的运行速度f借助于具有预定的成对的系数Ci和di以及基于由所述通气装置(5)提供的气流Q的表使用以下关系来确定：
当Ci-1＜Q/Q0＜Ci时，f/f0＝di
假定Ci＜1且Ci＞Ci-1
其中，Q0等于最大气体流量；
f0等于所述流动发生器(5)在最大气体流量Q0时的运行速度；
i是正整数；以及
Ci和di是系数，所述系数依赖于所述处理设备(1)的先决条件。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
测量用于将所述气流Q提供到所述液体的所述通气装置(5)的功耗PCA；
测量以所述运行速度f运行的所述流动发生器(10)的功耗PCM；以及
调整由所述通气装置(5)提供的所述气流Q和所述流动发生器(10)的所述运行速度f，以使所述通气装置(5)的功耗PCA和所述流动发生器(10)的功耗PCM之和最小，同时朝着所述设定值引导所述至少一个工艺参数的数值。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个工艺参数由所述液体中的溶氧水平构成。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述处理设备(1)包括用于测量所述液体中的溶氧水平的传感器(12)。
5.根据权利要求4的所述方法，其中，所述通气装置(5)包括布置在所述循环通道(2)中的至少一个通气区段(6)，当沿着所述循环通道(2)在所述液体流的流动方向(4)上观察时，氧传感器(12)被设置成与所述通气区段(6)的末端连接。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述流动发生器(10)的运行速度f应当始终高于预定的最低允许运行速度fmin。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述流动发生器(10)的运行速度f应当始终低于预定的最高允许运行速度fmax。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述通气装置(5)包括布置在所述循环通道(2)中的至少一个通气区段(6)。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述通气装置(5)包括连接到所述通气区段(6)并且将加压气体提供到所述通气区段(6) 的至少一个鼓风机(8)。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述气流Q通过调整所述鼓风机(8)的运行速度来调整。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其中，当沿着所述循环通道(2)在所述液体流的流动方向(4)上观察时，所述通气区段(6)和所述流动发生器(10)之间的距离至少等于所述流动发生器(10)和所述通气区段(6)之间的距离。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述处理设备(1)包括用于测量所述液体流的流速v的传感器(13)。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，当在所述液体流的流动方向(4)上观察时，速度传感器(13)设置在所述流动发生器(10)的上游。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述液体为废水。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述先决条件为以下的一项或多项：所述循环通道(2)的设计、在所述循环通道(2)中的预期填充高度和液位、所述通气装置(5)的设计以及所述通气装置在所述循环通道(2)中的位置、所述流动发生器(10)的容量以及所述流动发生器在所述循环通道(2)中的位置、所述通气装置(5)的效率、所述流动发生器(10)的效率、在所述液体中溶氧水平的所要求的范围。
16.一种用于控制可适于处理液体的处理设备的方法，所述处理设备(1)包括:
适于容置液体的循环通道(2)；
适于将含氧的气流Q供给到所述液体的通气装置(5)；以及
布置在所述循环通道(2)中并且适于产生沿着所述循环通道(2)的液体流的至少一个流动发生器(10)，所述至少一个流动发生器(10)由可沉入水下的搅拌器构成；
所述方法的特征在于以下步骤：
借助所述通气装置(5)将气流Q提供至所述液体；
以运行速度f操作所述流动发生器(10)以产生沿着所述循环通道(2)的具有流速v的液体流；
在所述循环通道(2)中的至少一个位置处测量至少一个工艺参数，所述工艺参数直接或间接地提供到所述处理设备(1)中的所述液体的氧传送速率的指示；
将所述至少一个工艺参数的测量值与设定值进行比较；
在确定了所述工艺参数的测量值和所述设定值之间的差值时，调整到所述处理设备(1)中的液体的氧传送速率，从而朝着所述设定值引导所述至少一个工艺参数的数值，所述处理设备(1)的氧传送速率通过调整由所述通气装置(5)提供的所述气流Q以及调整所述流动发生器(10)的运行速度f以及因此调整所述液体流的流速v来调整；
其中，所述流动发生器(10)的运行速度f和由所述通气装置(5)提供的气流Q之间的关系在所述至少一个工艺参数的数值等于所述设定值时通过以下公式来确定：
其中，Q0等于最大气体流量；
f0等于所述流动发生器(5)在最大气体流量Q0时的运行速度；以及
a和b是常数，所述常数依赖于所述处理设备(1)的先决条件。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
测量用于将所述气流Q提供到所述液体的所述通气装置(5)的功耗PCA；
测量以所述运行速度f运行的所述流动发生器(10)的功耗PCM；以及
调整由所述通气装置(5)提供的所述气流Q和所述流动发生器(10)的所述运行速度f，以使所述通气装置(5)的功耗PCA和所述流动发生器(10)的功耗PCM之和最小，同时朝着所述设定值引导所述至少一个工艺参数的数值。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述至少一个工艺参数由所述液体中的溶氧水平构成。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述处理设备(1)包括用于测量所述液体中的溶氧水平的传感器(12)。
20.根据权利要求19的所述方法，其中，所述通气装置(5)包括布置在所述循环通道(2)中的至少一个通气区段(6)，当沿着所述循环通道(2)在所述液体流的流动方向(4)上观察时，氧传感器(12)被设置成与所述通气区段(6)的末端连接。
21.根据权利要求16所述的方法，其中，所述流动发生器(10)的运行速度f应当始终高于预定的最低允许运行速度fmin。
22.根据权利要求16所述的方法，其中，所述流动发生器(10)的运行速度f应当始终低于预定的最高允许运行速度fmax。
23.根据权利要求16所述的方法，其中，所述通气装置(5)包括布置在所述循环通道(2)中的至少一个通气区段(6)。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述通气装置(5)包括连接到所述通气区段(6)并且将加压气体提供到所述通气区段(6)的至少一个鼓风机(8)。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述气流Q通过调整所述鼓风机(8)的运行速度来调整。
26.根据权利要求23至25中任一项所述的方法，其中，当沿着所述循环通道(2)在所述液体流的流动方向(4)上观察时，所述通气区段(6)和所述流动发生器(10)之间的距离至少等于所述流动发生器(10)和所述通气区段(6)之间的距离。
27.根据权利要求16所述的方法，其中，所述处理设备(1)包括用于测量所述液体流的流速v的传感器(13)。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，当在所述液体流的流动方向(4)上观察时，速度传感器(13)设置在所述流动发生器(10)的上游。
29.根据权利要求16所述的方法，其中，所述液体为废水。
30.根据权利要求16所述的方法，其中，所述先决条件为以下的一项或多项：所述循环通道(2)的设计、所述循环通道(2)中的预期填充高度和液位、所述通气装置(5)的设计以及所述通气装置在所述循环通道(2)中的位置、所述流动发生器(10)的容量以及所述流动发生器在所述循环通道(2)中的位置、所述通气装置(5)的效率、所述流动发生器(10)的效率、所述液体中的溶氧水平的所要求的范围。
31.一种适于处理液体的处理设备，所述处理设备包括:
适于容置液体的循环通道(2)；
适于将含氧的气流Q供给至所述液体的通气装置(5)；
布置在所述循环通道(2)中并且适于产生沿着所述循环通道(2)的液体流的至少一个流动发生器(10)，所述至少一个流动发生器(10)由可沉入水下的搅拌器构成；以及
控制单元(11)，
其特征在于，所述流动发生器(10)适于以可调整的运行速度f被驱动，以产生沿着所述循环通道(2)的具有流速v的液体流，其中，所述处理设备(1)包括用于在所述循环通道(2)中的至少一个位置处测量至少一个工艺参数的机构，所述工艺参数直接或间接地提供到所述处理设备(1)中的所述液体的氧传送速率的指示，以及其中，所述控制单元(11)适于通过调整由所述通气装置(5)提供的所述气流Q以及调整所述流动发生器(10)的运行速度f以及因此调整所述液体流的流速v来调整所述处理设备(1)的氧传送速率，从而朝着设定值引导所述至少一个工艺参数的数值；
其中，所述流动发生器(10)的运行速度f借助于具有预定的成对的系数Ci和di以及基于由所述通气装置(5)提供的气流Q的表使用以下关系来确定：
当Ci-1＜Q/Q0＜Ci时，f/f0＝di
假定Ci＜1且Ci＞Ci-1
其中，Q0等于最大气体流量；
f0等于所述流动发生器(5)在最大气体流量Q0时的运行速度；
i是正整数；以及
Ci和di是系数，所述系数依赖于所述处理设备(1)的先决条件。
32.根据权利要求31所述的处理设备，其中，所述液体为废水。
33.根据权利要求31所述的处理设备，其中，所述先决条件为以下的一项或多项：所述循环通道(2)的设计、在所述循环通道(2)中的预期填充高度和液位、所述通气装置(5)的设计以及所述通气装置在所述循环通道(2)中的位置、所述流动发生器(10)的容量以及所述流动发生器在所述循环通道(2)中的位置、所述通气装置(5)的效率、所述流动发生器(10)的效率、在所述液体中溶氧水平的所要求的范围。
34.一种适于处理液体的处理设备，所述处理设备包括:
适于容置液体的循环通道(2)；
适于将含氧的气流Q供给至所述液体的通气装置(5)；
布置在所述循环通道(2)中并且适于产生沿着所述循环通道(2)的液体流的至少一个流动发生器(10)，所述至少一个流动发生器(10)由可沉入水下的搅拌器构成；以及
控制单元(11)，
其特征在于，所述流动发生器(10)适于以可调整的运行速度f被驱动，以产生沿着所述循环通道(2)的具有流速v的液体流，其中，所述处理设备(1)包括用于在所述循环通道(2)中的至少一个位置处测量至少一个工艺参数的机构，所述工艺参数直接或间接地提供到所述处理设备(1)中的所述液体的氧传送速率的指示，以及其中，所述控制单元(11)适于通过调整由所述通气装置(5)提供的所述气流Q以及调整所述流动发生器(10)的运行速度f以及因此调整所述液体流的流速v来调整所述处理设备(1)的氧传送速率，从而朝着设定值引导所述至少一个工艺参数的数值；
其中，所述流动发生器(10)的运行速度f和由所述通气装置(5)提供的气流Q之间的关系在所述至少一个工艺参数的数值等于所述设定值时通过以下公式来确定：
其中，Q0等于最大气体流量；
f0等于所述流动发生器(5)在最大气体流量Q0时的运行速度；以及
a和b是常数，所述常数依赖于所述处理设备(1)的先决条件。
35.根据权利要求34所述的处理设备，其中，所述液体为废水。
36.根据权利要求34所述的处理设备，其中，所述先决条件为以下的一项或多项：所述循环通道(2)的设计、所述循环通道(2)中的预期填充高度/液位、所述通气装置(5)的设计以及所述通气装置在所述循环通道(2)中的位置、所述流动发生器(10)的容量以及所述流动发生器在所述循环通道(2)中的位置、所述通气装置(5)的效率、所述流动发生器(10)的效率、所述液体中的溶氧水平的所要求的范围。
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