精确曝气流量控制系统在污水处理厂的应用

2020/2/24精确曝气流量控制系统在污水处理厂的应用https://x.cnki.net/read/article/xmlonline?filename=jzjs2019s1014&tablename=CJFDTOTAL&dbcode=CJFD&topic=&fileSourceType=1&taskId=&fr…1/9给水排水,2019,S1,51-54精确曝气流量控制系统在污水处理厂的应用0引言邓欢忠徐文丽林梅山郭伟斌孙连鹏广州粤康环保工程有限公司摘要:曝气系统是城市污水处理厂的主要耗能单元,精确曝气是降低能耗的重要措施。以10万m3/d处理规模的AAO处理工艺为研究对象,开展精确曝气流量控制系统应用研究,通过考察鼓风机的控制效果、DO控制效果、出水水质和节能效益客观评定系统的运行效果。结果表明:实施系统后,曝气池实现了精细化控制,满足不同溶解氧控制区域的曝气量需求;各控制区的溶解氧分别稳定在0.3mg/L、0.3mg/L及1.5mg/L水平,实现了溶解氧分区稳定化控制;溶解氧分区控制方式及其控制水平对出水水质(COD、BOD5、SS、TP)的稳定性有了大幅度提高,有力提升TN去除率的同时NH3-N的出水不受影响;水量比能耗节能比为4.48%,实现了污水处理节能的目标;通过效益分析,精确曝气控制系统运行两年可收回成本。关键词:污水处理厂精确曝气流量控制系统溶解氧作者简介：*孙连鹏,电话:13380065606E-mail:eesslp@mail.sysu.edu.cn收稿日期：2019-01-14Received：2019-01-14曝气系统是整个污水处理的核心，其能耗约占污水处理总用电量的50%～70%，在保证出水水质的前提下尽量降低曝气系统能耗成为污水厂持续运行的重要因素[1]。以溶解氧浓度为控制对象的方法主要有PID控制、模糊PID控制和自适应专家系统控制等。常规DO自动控制是以生化池末端的溶解氧来调节供气量，通过PID反馈控制实现。与常规PID控制相比，赵金宪等[2]采用自适应模糊PID控制后，溶解氧控制系统具有更好的控制效果，更强的鲁棒性和抗干扰性。TYang等[3]搭建了基于ASM1模型的模糊预测控制系统，相对PID控制该种方式有效克服了溶解氧滞后性问题。部分研究通过构建专家控制系统[4]、前馈神经网络[5]来预测污水处理厂曝气池中的溶解氧浓度实现稳定控制溶解氧。可见，以溶解氧为控制对象的方法存在滞后性相对较大等问题。传统控制和智能控制系统都是以DO浓度为控制对象，精确曝气流量控制是以空气流量为控制对象，以DO和其他参数为辅助控制对象的一种精确曝气控制系统[6]。精确曝气流量控制系统根据污水处理厂的历史2020/2/24精确曝气流量控制系统在污水处理厂的应用https://x.cnki.net/read/article/xmlonline?filename=jzjs2019s1014&tablename=CJFDTOTAL&dbcode=CJFD&topic=&fileSourceType=1&taskId=&fr…2/91材料与方法1.1污水处理厂的基本情况1.2溶解氧控制区划分及控制优化数据和在线数据，经过生物处理模型计算出曝气池所需要的空气量，实现按需曝气。因此，根据水质、水量的变化对曝气系统进行精细化控制，在保证出水水质前提下实现精确曝气对污水处理厂的运行节能具有重要意义。本研究以处理规模10万m3/d的AAO工艺为研究对象，实施精确曝气流量控制系统（简称精确曝气系统），通过考察鼓风机的控制效果、DO控制效果、出水水质和节能效益客观评定系统的运行效果，实现曝气系统曝气流量精确控制及节能。污水处理厂采用AAO工艺，处理规模为10万m3/d；曝气池共2组，每组5个廊道。精确曝气系统由数据处理模块、生物需气量计算模块、鼓风机控制模块和气量分配模块组成，系统首先接收从PLC站点采集的进水流量、COD（化学需氧量）、氨氮等前馈信号，以及从现场每个受控曝气单元采集到的DO（溶解氧）、水温、MLSS（混合液污泥浓度）、液位等反馈信号，经过数据处理模块对采集到的数据进行预处理后，生物需气量计算模块根据处理后的前馈和反馈信号，计算出各个溶解氧控制区的需气量及总需气量，将总气量信号发送至鼓风机主控柜，由鼓风机控制模块自动控制鼓风机导叶的开度，调节鼓风机的输出气量。每组曝气池设置3个DO控制区，第1廊道为DO控制区1，第2、3廊道为DO控制区2，第4、5廊道为DO控制区3，每个DO控制区单独设定溶解氧目标值。每个DO控制区安装DO仪、热式气体流量计和电动调节阀各一个。DO仪安装在各控制区的中部位置，污泥浓度计安装在曝气池前端，同时曝气池内安装超声波液位计。两组曝气池由3台鼓风机统一供气，每组曝气池曝气干管处均安装一个流量