精确曝气控制在污水处理厂中的应用和探索_谢小明

精确曝气控制在污水处理厂中的应用和探索谢小明(厦门水务集团有限公司，福建厦门361009)摘要:污水处理厂普遍存在能耗高、效率低的问题，尤其是曝气能耗过高。精确曝气控制可有效调节曝气量，是实现节能的有效手段。介绍了精确曝气控制原理，分析了精确曝气控制推广中存在的困难，结合实际污水处理和运营经验，提出实现精确曝气控制的几种途径，以期为精确曝气控制的推广应用提供新思路。关键词:精确曝气控制;污水处理厂;节能;自动化中图分类号:TU992文献标识码:B文章编号:1000－4602(2016)06－0024－04ApplicationandExplorationofAccurateAerationControlinSewageTreatmentPlantsXIEXiao-ming(XiamenWaterGroupCo．Ltd．，Xiamen361009，China)Abstract:Problemsofhighenergyconsumptionandlowefficiency，especiallyhighaerationener-gyconsumption，werewidespreadinsewagetreatmentplants．Accurateaerationcontrolcanadjustaera-tionquantityeffectivelyanditisaneffectivemeasuretosaveenergy．Theprincipleofaccurateaerationcontrolwasintroduced，andthedifficultiestopopularizeaccurateaerationcontrolwereanalyzed．Inaddi-tion，combinedwithpracticalexperienceinsewagetreatmentandoperation，methodsofachievingaccu-rateaerationwereproposedtoprovidenewideasforpopularizationandapplicationofaccurateaerationcontrol．Keywords:accurateaerationcontrol;sewagetreatmentplant;energysaving;automation自2006年制定“十一五”规划起，污水处理开始进入大发展时期，各大中城市及中小规模城市陆续建设和完善污水处理设施，根据住建部统计资料，截至2014年底，全国累计建成城镇污水处理厂4014座，污水处理能力达1．60×108m3/d。虽然我国在污水处理能力方面已经取得了极大进步，但在节能控制和新技术运用等方面却没有取得应有的进展，污水处理厂普遍存在能耗高、效率低等问题。通过分析能耗组成，曝气系统能耗可达污水处理厂区能耗的60%～70%，因此，对曝气系统进行有效调控是节能降耗的关键环节。在传统污水生物处理中，生物池曝气控制回路采用“DO－阀门开度”或“PID定值”控制。由于污水处理厂属于“非线性、大滞后”的系统，其运行控制不同于其他反应系统，因此常规PID控制不但存在较大的滞后效应，而且控制过程易引起系统振荡。由于系统不稳定影响出水水质或节能作用较弱，导致众多污水处理厂逐渐由初期的“自动”控制转变为“半自动”控制，甚至最终转变为“手动”衡量控制”。为解决上述问题，“精确曝气”受到众多研究院所、自动化服务提供商等的关注，并陆续在污水处理厂应用。1精确曝气发展现状1.1精确曝气控制原理精确曝气控制主要由生物处理过程模型模块、曝气流量配气模块和曝气流量控制模块三部分组成·42·第32卷第6期2016年3月中国给水排水CHINAWATEＲ＆WASTEWATEＲVol．32No．6Mar．2016(见图1)。以曝气流量信号作为控制信号，以DO和进水COD、BOD5、氨氮等指标作为辅助控制信号，经生物处理过程模型模块和历史数据等综合分析和处理后，获得生物池处理系统需要的曝气量。同时，根据实际输气管道分布负载大小，经曝气流量配气模块处理，提供给鼓风机组控制系统目标供气量，使鼓风机组根据所要求的工况来供气。精确曝气控制系统可根据实际负载状况自行调整DO设定值，曝气流量控制模块采用基本的就地控制回路，可快速、准确地根据实际负荷波动调节空气供给量，从而减少生物池中DO波动，达到精确曝气控制的目标。历史数据：进出水BOD5、COD、SS、TP、TN、NH3-N鼓风机目标出口压力前置数据：进水量、生化池温度、液位生物处理过程模拟曝气流量配气模型液位计溶氧仪DODO曝气头曝气池MPP压力传感器流量调节阀流量计曝气流量控制回路图1精确曝气量控制原理Fig．1Principleofaccu