一种适用生物降解法污水处理的自适应温度控制系统的制作方法

1.本发明属于自适应温度控制领域，涉及生物降解法污水处理技术，具体是一种适用生物降解法污水处理的自适应温度控制系统。


背景技术：

2.污水处理的生物法，就是利用微生物新陈代谢功能，使污水中呈溶解和胶体状态的有机污染物被降解并转化为无害的物质，使污水得以净化。在城镇污水二级处理工艺中，一般以活性污泥法为主，尤其是日处理能力在20万m3以上的情况下。其他常用的二级处理工艺近年来还有氧化沟法、sbr法、ab法等。
3.发明专利cn 109179868 a公开了一种生物降解污水处理设备，包括杂物箱，所述杂物箱内贯穿安装有第一导管，所述第一导管的一端与所述杂物箱活动连接，所述第一导管的另一端设有过滤装置，所述过滤装置的上方贯穿安装有进水管，所述过滤装置的一侧贯穿安装有第二导管，所述第二导管的一端贯穿并延伸至所述过滤装置内。有益效果：通过导管进行连接，提高了生物降解污水处理设备的工作效率，提高了生物降解污水处理设备的密封性；通过污泥箱与杂物箱进行收集，有效的去除污水中的杂质，且避免了堵塞现象的发生；通过调节池装置进行调节，实现了污水过滤的循环性；通过消毒箱进行消毒，降低了有毒液体的外露，且提高了环境与人的安全性。
4.现有的生物降解法污水处理过程中，没有根据微生物的种类以及微生物适宜活性范围进行温度调节，进而导致微生物活性差，污水处理速度较慢。
5.为此，提出一种适用生物降解法污水处理的自适应温度控制系统。


技术实现要素：

6.为了解决上述方案存在的问题，本发明提供了一种适用生物降解法污水处理的自适应温度控制系统，用以解决现有的生物降解法污水处理过程中，没有根据微生物的种类以及微生物适宜活性范围进行温度调节，进而导致微生物活性差，污水处理速度较慢的问题。本发明设置有微生物模块、数据采集模块、数据处理模块、温度调节模块、温度反馈模块、web模块、控制器、温度报警模块以及数据存储模块，通过数据采集模块获取微生物模块投放的微生物的类型以及数量，并链接获取微生物种类适宜的活性范围，且根据活性范围的交集实现微生物的活性最大化，当微生物的活性温度范围没有存在共同的交集时，则根据微生物的种类来进行调节，选取微生物数量最多的微生物种类，使其微生物的活性发挥的最大化，最大限度的增加其活性，提高污水处理速度。
7.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
8.一种适用生物降解法污水处理的自适应温度控制系统，包括微生物模块、数据采集模块、数据处理模块、温度调节模块、温度反馈模块、web模块、控制器、温度报警模块以及数据存储模块；
9.所述微生物模块用于向微生物降解污水处理池中投放微生物，所述数据采集模块
用于获取微生物降解污水处理池中投放的微生物种类编号以及数量，并将微生物降解污水处理池中投放的微生物种类编号以及数量发送至数据处理模块；所述数据采集模块还用于实时获取微生物降解污水处理池中的温度，同时将获取的微生物降解污水处理池中的温度发送至数据处理模块，具体的数据处理模块对数据采集模块获取的数据的处理过程包括以下步骤：
10.步骤一：控制器发送数据采集信号至数据采集模块，数据采集模块接收到采集信号后，数据采集模块通过链接微生物模块，获取投放的微生物的种类编号以及数量；
11.步骤二：数据采集模块将从微生物模块中获取的投放的微生物的种类编号以及数量发送至数据处理模块；数据处理模块接收到微生物的种类编号以及数量后，分别将其标记为i、si；其中i＝1，2
……
n；
12.步骤三：数据采集模块发送外网协助信号至web模块，通过web模块获取微生物i的适宜活性温度范围，并将获取的微生物i的适宜活性温度范围发送至数据处理模块，数据处理模块接收到微生物i的适宜活性温度范围后，将微生物i的适宜活性温度范围标记为(tli、thi)；
13.步骤四：控制器发送温度采集信号至数据采集模块，数据采集模块实时获取微生物降解污水处理池内的温度，并将获取的温度反馈至数据处理模块，数据处理模块将微生物降解污水处理池内的温度标记为t；
14.步骤五：数据处理模块将微生物i的适宜活性温度范围(tli、thi)以单位温度为1度的方式分解为若干个温度数据数值，并将分解的数值放入一个集合中，将集合标记为ji，集合中的元素的个数r为
15.步骤六：数据处理模块求取若干集合ji的交集，并将若干集合ji的交集标记为h；
16.若交集h不为空集，h中含有元素，则提取交集h中的元素，并将元素转化为温度数值，数据处理模块将转化的温度数值发送至控制器，控制器控制温度调节模块将微生物降解污水处理池内的温度由t调节至转化的温度数值；
17.若交集h为空集，则执行步骤七；
18.步骤七：当交集h为空集时，数据处理模块将微生物的数量进行降序排列，获取微生物数量最多的微生物种类；并将微生物数量最多的微生物种类定义为目标微生物，获取目标微生物的适宜活性温度范围；
19.步骤八：获取除目标微生物外的其他微生物，将微生物的适宜活性最大值小于目标微生物的适宜活性温度范围标记为低温微生物，将微生物的适宜活性最小值大于目标微生物的适宜活性温度范围标记为高温微生物；
20.步骤九：分别计算低温微生物的总数量sd，高温微生物的总数量sg，并比较大小；
21.当sd>sg时，数据处理模块将目标微生物的适宜活性温度范围的最小值发送至控制器，控制器控制温度调节模块将微生物降解污水处理池内的温度由t调节至目标微生物的适宜活性温度范围的最小值；并将目标微生物的种类以及目标微生物的适宜活性温度范围的最小值发送至数据存储模块；
22.当sd<sg时，数据处理模块将目标微生物的适宜活性温度范围的最大值发送至控制器，控制器控制温度调节模块将微生物降解污水处理池内的温度由t调节至目标微生物
的适宜活性温度范围的最大值；并将目标微生物的种类以及目标微生物的适宜活性温度范围的最大值发送至数据存储模块；
23.当sd＝sg时，数据处理模块将目标微生物的适宜活性温度范围的中间值发送至控制器，控制器控制温度调节模块将微生物降解污水处理池内的温度由t调节至目标微生物的适宜活性温度范围的中间值；并将目标微生物的种类以及目标微生物的适宜活性温度范围的中间发送至数据存储模块。
24.优选的，所述温度反馈模块用于对温度调节模块的功能进行实时反馈，具体的，所述温度反馈模块的温度反馈过程包括以下步骤：
25.步骤s1：控制器控制温度调节模块将微生物降解污水处理池内的温度由t调节开始调节；同时控制器发送温度反馈信号至温度反馈模块；温度反馈模块将需要调整到的温度值标记为t1；
26.步骤s2：温度反馈模块接收到控制器发送的温度反馈信号后，温度反馈模块发送温度采集信号至数据采集模块，数据采集模块将采集的温度值发送至温度反馈模块；
27.步骤s3：温度反馈模块将接收到的温度值标记为t2；
28.当t2＝t1时，表示温度调整正常，温度反馈模块发送调整正常信号至控制器，控制器不发送信号至温度报警模块；
29.当t2≠t1时，温度反馈模块设定调整周期t并开始计时，当计时达到周期t时，温度反馈模块发送温度二次采集信号至数据采集模块，数据采集模块将采集的温度值发送至温度反馈模块；温度反馈模块将接收到的温度值标记为t3；
30.步骤s4：当t3＝t1时，表示温度调整正常，温度反馈模块发送调整正常信号至控制器，控制器不发送信号至温度报警模块；
31.当t3≠t1时，表示温度调整异常，温度反馈模块发送调整异常信号至控制器，控制器发送温度调节异常信号至温度报警模块，温度报警模块进行温度报警。
32.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
33.1、本发明设置有数据采集模块，数据采集模块通过链接微生物模块，获取投放的微生物的种类编号以及数量；并将其发送至数据处理模块；数据处理模块接收到微生物的种类编号以及数量后，数据采集模块同时发送外网协助信号至web模块，通过web模块获取微生物i的适宜活性温度范围，将微生物i的适宜活性温度范围标记为(tli、thi)；控制器发送温度采集信号至数据采集模块，数据采集模块实时获取微生物降解污水处理池内的温度t；数据处理模块将微生物i的适宜活性温度范围(tli、thi)以单位温度为1度的方式分解为若干个温度数据数值，并将分解的数值放入一个集合中，将集合标记为ji，集合中的元素的个数r为数据处理模块求取若干集合ji的交集，并将若干集合ji的交集标记为h；若交集h不为空集，h中含有元素，则提取交集h中的元素，并将元素转化为温度数值，数据处理模块将转化的温度数值发送至控制器，控制器控制温度调节模块将微生物降解污水处理池内的温度由t调节至转化的温度数值。
34.2、当交集h为空集时，数据处理模块将微生物的数量进行降序排列，获取微生物数量最多的微生物种类；并将微生物数量最多的微生物种类定义为目标微生物，获取目标微生物的适宜活性温度范围；获取除目标微生物外的其他微生物，将微生物的适宜活性最大
值小于目标微生物的适宜活性温度范围标记为低温微生物，将微生物的适宜活性最小值大于目标微生物的适宜活性温度范围标记为高温微生物；分别计算低温微生物的总数量sd，高温微生物的总数量sg，并比较大小；当sd>sg时，控制器控制温度调节模块将微生物降解污水处理池内的温度由t调节至目标微生物的适宜活性温度范围的最小值；当sd<sg时，控制器控制温度调节模块将微生物降解污水处理池内的温度由t调节至目标微生物的适宜活性温度范围的最大值；当sd＝sg时，控制器控制温度调节模块将微生物降解污水处理池内的温度由t调节至目标微生物的适宜活性温度范围的中间值。
35.3、本发明设置有温度反馈模块，温度反馈模块将需要调整到的温度值标记为t1；温度反馈模块发送温度采集信号至数据采集模块，温度反馈模块将接收到的温度值标记为t2；当t2＝t1时，表示温度调整正常，当t2≠t1时，温度反馈模块设定调整周期t并开始计时，当计时达到周期t时，温度反馈模块发送温度二次采集信号至数据采集模块，数据采集模块将采集的温度值发送至温度反馈模块；温度反馈模块将接收到的温度值标记为t3；当t3＝t1时，表示温度调整正常，温度反馈模块发送调整正常信号至控制器，控制器不发送信号至温度报警模块；当t3≠t1时，表示温度调整异常，温度反馈模块发送调整异常信号至控制器，控制器发送温度调节异常信号至温度报警模块，温度报警模块进行温度报警。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
37.图1为本发明一种适用生物降解法污水处理的自适应温度控制系统的原理框图。
具体实施方式
38.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
39.如图1所示，一种适用生物降解法污水处理的自适应温度控制系统，包括微生物模块、数据采集模块、数据处理模块、温度调节模块、温度反馈模块、web模块、控制器、温度报警模块以及数据存储模块；
40.所述微生物模块用于向微生物降解污水处理池中投放微生物，所述数据采集模块用于获取微生物降解污水处理池中投放的微生物种类编号以及数量，并将微生物降解污水处理池中投放的微生物种类编号以及数量发送至数据处理模块；所述数据采集模块还用于实时获取微生物降解污水处理池中的温度，同时将获取的微生物降解污水处理池中的温度发送至数据处理模块，具体的数据处理模块对数据采集模块获取的数据的处理过程包括以下步骤：
41.步骤一：控制器发送数据采集信号至数据采集模块，数据采集模块接收到采集信号后，数据采集模块通过链接微生物模块，获取投放的微生物的种类编号以及数量；
42.步骤二：数据采集模块将从微生物模块中获取的投放的微生物的种类编号以及数量发送至数据处理模块；数据处理模块接收到微生物的种类编号以及数量后，分别将其标记为i、si；其中i＝1，2
……
n；
43.步骤三：数据采集模块发送外网协助信号至web模块，通过web模块获取微生物i的适宜活性温度范围，并将获取的微生物i的适宜活性温度范围发送至数据处理模块，数据处理模块接收到微生物i的适宜活性温度范围后，将微生物i的适宜活性温度范围标记为(tli、thi)；
44.步骤四：控制器发送温度采集信号至数据采集模块，数据采集模块实时获取微生物降解污水处理池内的温度，并将获取的温度反馈至数据处理模块，数据处理模块将微生物降解污水处理池内的温度标记为t；
45.步骤五：数据处理模块将微生物i的适宜活性温度范围(tli、thi)以单位温度为1度的方式分解为若干个温度数据数值，并将分解的数值放入一个集合中，将集合标记为ji，集合中的元素的个数r为
46.步骤六：数据处理模块求取若干集合ji的交集，并将若干集合ji的交集标记为h；
47.若交集h不为空集，h中含有元素，则提取交集h中的元素，并将元素转化为温度数值，数据处理模块将转化的温度数值发送至控制器，控制器控制温度调节模块将微生物降解污水处理池内的温度由t调节至转化的温度数值；
48.若交集h为空集，则执行步骤七；
49.步骤七：当交集h为空集时，数据处理模块将微生物的数量进行降序排列，获取微生物数量最多的微生物种类；并将微生物数量最多的微生物种类定义为目标微生物，获取目标微生物的适宜活性温度范围；
50.步骤八：获取除目标微生物外的其他微生物，将微生物的适宜活性最大值小于目标微生物的适宜活性温度范围标记为低温微生物，将微生物的适宜活性最小值大于目标微生物的适宜活性温度范围标记为高温微生物；
51.步骤九：分别计算低温微生物的总数量sd，高温微生物的总数量sg，并比较大小；
52.当sd>sg时，数据处理模块将目标微生物的适宜活性温度范围的最小值发送至控制器，控制器控制温度调节模块将微生物降解污水处理池内的温度由t调节至目标微生物的适宜活性温度范围的最小值；并将目标微生物的种类以及目标微生物的适宜活性温度范围的最小值发送至数据存储模块；
53.当sd<sg时，数据处理模块将目标微生物的适宜活性温度范围的最大值发送至控制器，控制器控制温度调节模块将微生物降解污水处理池内的温度由t调节至目标微生物的适宜活性温度范围的最大值；并将目标微生物的种类以及目标微生物的适宜活性温度范围的最大值发送至数据存储模块；
54.当sd＝sg时，数据处理模块将目标微生物的适宜活性温度范围的中间值发送至控制器，控制器控制温度调节模块将微生物降解污水处理池内的温度由t调节至目标微生物的适宜活性温度范围的中间值；并将目标微生物的种类以及目标微生物的适宜活性温度范围的中间发送至数据存储模块。
55.其中，所述温度反馈模块用于对温度调节模块的功能进行实时反馈，具体的，所述
温度反馈模块的温度反馈过程包括以下步骤：
56.步骤s1：控制器控制温度调节模块将微生物降解污水处理池内的温度由t调节开始调节；同时控制器发送温度反馈信号至温度反馈模块；温度反馈模块将需要调整到的温度值标记为t1；
57.步骤s2：温度反馈模块接收到控制器发送的温度反馈信号后，温度反馈模块发送温度采集信号至数据采集模块，数据采集模块将采集的温度值发送至温度反馈模块；
58.步骤s3：温度反馈模块将接收到的温度值标记为t2；
59.当t2＝t1时，表示温度调整正常，温度反馈模块发送调整正常信号至控制器，控制器不发送信号至温度报警模块；
60.当t2≠t1时，温度反馈模块设定调整周期t并开始计时，当计时达到周期t时，温度反馈模块发送温度二次采集信号至数据采集模块，数据采集模块将采集的温度值发送至温度反馈模块；温度反馈模块将接收到的温度值标记为t3；
61.步骤s4：当t3＝t1时，表示温度调整正常，温度反馈模块发送调整正常信号至控制器，控制器不发送信号至温度报警模块；
62.当t3≠t1时，表示温度调整异常，温度反馈模块发送调整异常信号至控制器，控制器发送温度调节异常信号至温度报警模块，温度报警模块进行温度报警。
63.上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。
64.本发明的工作原理：控制器发送数据采集信号至数据采集模块，数据采集模块接收到采集信号后，数据采集模块通过链接微生物模块，获取投放的微生物的种类编号以及数量；数据采集模块将从微生物模块中获取的投放的微生物的种类编号以及数量发送至数据处理模块；数据处理模块接收到微生物的种类编号以及数量后，分别将其标记为i、si；数据采集模块发送外网协助信号至web模块，通过web模块获取微生物i的适宜活性温度范围，并将获取的微生物i的适宜活性温度范围发送至数据处理模块，数据处理模块接收到微生物i的适宜活性温度范围后，将微生物i的适宜活性温度范围标记为(tli、thi)；控制器发送温度采集信号至数据采集模块，数据采集模块实时获取微生物降解污水处理池内的温度，并将获取的温度反馈至数据处理模块，数据处理模块将微生物降解污水处理池内的温度标记为t；数据处理模块将微生物i的适宜活性温度范围(tli、thi)以单位温度为1度的方式分解为若干个温度数据数值，并将分解的数值放入一个集合中，将集合标记为ji，集合中的元素的个数r为数据处理模块求取若干集合ji的交集，并将若干集合ji的交集标记为h；若交集h不为空集，h中含有元素，则提取交集h中的元素，并将元素转化为温度数值，数据处理模块将转化的温度数值发送至控制器，控制器控制温度调节模块将微生物降解污水处理池内的温度由t调节至转化的温度数值；若交集h为空集，数据处理模块将微生物的数量进行降序排列，获取微生物数量最多的微生物种类；并将微生物数量最多的微生物种类定义为目标微生物，获取目标微生物的适宜活性温度范围；获取除目标微生物外的其他微生物，将微生物的适宜活性最大值小于目标微生物的适宜活性温度范围标记为低温微生物，将微生物的适宜活性最小值大于目标微生物的适宜活性温度范围标记为高温微生
物；分别计算低温微生物的总数量sd，高温微生物的总数量sg，并比较大小；当sd>sg时，数据处理模块将目标微生物的适宜活性温度范围的最小值发送至控制器，控制器控制温度调节模块将微生物降解污水处理池内的温度由t调节至目标微生物的适宜活性温度范围的最小值；并将目标微生物的种类以及目标微生物的适宜活性温度范围的最小值发送至数据存储模块；当sd<sg时，数据处理模块将目标微生物的适宜活性温度范围的最大值发送至控制器，控制器控制温度调节模块将微生物降解污水处理池内的温度由t调节至目标微生物的适宜活性温度范围的最大值；并将目标微生物的种类以及目标微生物的适宜活性温度范围的最大值发送至数据存储模块；当sd＝sg时，数据处理模块将目标微生物的适宜活性温度范围的中间值发送至控制器，控制器控制温度调节模块将微生物降解污水处理池内的温度由t调节至目标微生物的适宜活性温度范围的中间值；并将目标微生物的种类以及目标微生物的适宜活性温度范围的中间发送至数据存储模块。
65.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
66.以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。