中水回用曝气生物滤池溶解氧控制系统_郭培志

收稿日期:2008-09-19。作者简介:郭培志(1974—),男,学士学位,主要从事电厂、核电站、石化、环保等行业水处理工程控制系统的设计、编程及调试和技术管理等,任工程师。中水回用曝气生物滤池溶解氧控制系统郭培志,王震(南京中电联自动化有限公司,南京210028)摘要:介绍一种采用前馈和反馈相结合的串级控制,基于专家控制器的用于曝气生物滤池溶解氧的控制系统,该控制系统能在水质和水量等变化时,通过变频器调节曝气量来保证合适的溶氧量和达到节能的目的。从现场应用来看,该系统能满足中水回用污水处理的控制要求,值得推广应用。关键词:曝气生物滤池;分析仪表;变频器;溶氧量控制;专家控制中图分类号:TP273文献标志码:B文章编号:1007-7324(2009)01-0042-04TheControlSystemofDissolvedOxygeninaBiologicalAeratedFilterintheReclaimedWaterSystemGuoPeizhi,WangZhen(NanjingCECAutomationCo.Ltd.,Nanjing,210029,China)Abstract:ThecontrolsystemusedforthedissolvedoxygeninabiologicalaeratedFilter(BAF)basedonthecascadecontrolcombinedbyforwardfeed;feedbackandexpertcontrolisintroduced.Thiscontrolsystemcanguaranteethebalanceofaerationwhenthequalityorquantityofthewaterischangingthroughthetransducerandsaveenergy.Inthesiteapplicationthesystemcouldmeetthecontrolrequirement,isworthspreading.Keywords:biologicalaeratedfilter;analysisinstrument;transducer;dissolvedoxygenconcentrationControl;expertcontrol1引言曝气生物滤池BAF(biologicalaeratedfilter)由配水区、承托层、曝气系统、滤料区、出水区、反洗系统和控制系统等组成,通过微生物的作用将污水中的有机污染物迅速分解为无毒的气体和生物污泥等产物,该工艺综合了过滤、吸附和生物代谢等多种净化作用,具有流程简单、占地面积省、处理效率高、出水水质好并可省去二次沉淀池等优点,在电厂中水深度处理站生化处理系统上得到了越来越广泛的应用。BAF中溶解氧质量浓度(溶氧量)是生物生长过程中的一个重要环节,对溶解氧的有效控制不仅影响到出水的水质而且还涉及节能。如何选择合适的BAF进风量(曝气量)使得水中的溶解氧不仅能满足微生物生长的需要,还可使其质量浓度保持在允许的尽量低的值(一般为3mg/L),是溶解氧控制的关键,因为溶解氧质量浓度振荡大,周围前后段质量浓度值相差较大,有很强的非线性和滞后性,所以BAF曝气量的合理和优化控制始终是污水处理的一个重点和难题。2控制系统现状目前许多污水处理控制系统所采用的一些检测仪表和控制设备的功能不很完善,以BAF溶解氧质量浓度为控制信号,罗茨风机出口蝶阀为执行元件的方式进行控制,控制滞后、精度低、波动大、能耗高,这种设计方法达不到预期的控制效果,同时BAF的特性(如水质、环境条件等)经常突然发生变化,控制系统无法找到溶解氧特征点时的应急处理,实际上也就执行时间控制来处理整个工艺过程,因此往往很难满足中水回收利用和节约能源的目的。3控制系统设计思想由于溶解氧在BAF中的非线性、滞后性等特过程控制石油化工自动化,2009,1∶42AUTOMATIONINPETRO-CHEMICALINDUSTRY点,同时溶氧量的调节与罗茨风机电机转速(即空气流量)的变化有很大的时间差,并且反冲洗过程的滤池溶氧量变化较大,因此为了保证BAF出水质量,降低能耗,有效抑制各种干扰,根据工艺实时状况采用合适的检测仪表和控制设备,改变和调整被控量,利用先进的控制算法和串级控制来组成一套性能可靠、实时和操作方便的控制系统保障污水中溶氧量稳定在最佳值范围内。在罗茨风机的出口管路上配备气体质量流量计,通过对曝气量变化的控制来代替直接对溶氧量的控制。通过流量控制回路的控制,在一些干扰还未波及溶解氧之前就已经被克服,对控制系统的大部分影响已被消除,使溶解氧恢复到设定值。在进水水质、水量等变化较大的情况下,BAF中的溶解氧发生了较大的波动,回路上的流量计将实际气体流量的测量值