基于溶解氧与需气量串级控制的曝气系统优化控制_谢继荣

基于溶解氧与需气量串级控制的曝气系统优化控制谢继荣1，王佳伟1，蒋勇1，张志渊1，李鑫玮1，韩春荣1，严彬宾2(1．北京城市排水集团有限责任公司，北京100022;2．重庆邮电大学自动化学院，重庆400065)摘要:污水生物处理工艺的高效节能是污水处理厂节能降耗的主要方向。以小红门污水厂的曝气控制系统为例，通过分析原有常规PID曝气控制系统存在的问题，提出了基于溶解氧与需气量串级控制的曝气系统优化控制方法。通过处理规模为15×104m3/d的工程示范表明，常规PID控制方式对于需气量相对恒定的定常系统具有较好的控制效果，其溶解氧波动范围可以控制在±0．5mg/L。但当污水处理厂进水负荷波动较大时，溶解氧波动范围超过±2．5mg/L，并且使阀门等执行机构动作频繁。基于DO与需气量串级控制的曝气优化控制系统提高了系统的快速响应能力和稳定性，能够对需气量发生较大变化的时变系统获得较好的控制效果，其溶解氧的波动范围可以维持在±0．3mg/L，并进一步提高了节能效果。关键词:PID控制;串级控制;溶解氧;需气量;时变系统中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1000－4602(2011)21－0036－04基金项目:北京市科技计划项目(D101109047410001);北京市优秀人才培养基金资助项目(PYZZ090428001289)StudyonOptimizationofAerationSystemBasedonCascadeControlofDOandAirDemandXIEJi-rong1，WANGJia-wei1，JIANGYong1，ZHANGZhi-yuan1，LIXin-wei1，HANChun-rong1，YANBin-bin2(1．BeijingDrainageGroupCo．Ltd．，Beijing100022，China;2．SchoolofAutomation，ChongqingUniversityofPostsandTelecommunications，Chongqing400065，China)Abstract:Biologicalwastewatertreatmentprocessisthemostimportantpartforenergysavinginwastewatertreatmentplants(WWTP)．TakingaerationcontrolsysteminXiaohongmenWWTPforexam-ple，theexistingconventionalPIDcontrolsystemisanalyzed，andanoptimizedaerationcontrolsystembasedoncascadecontrolofDOandairdemandisproposed．Thedemonstrationprojectwithtreatmentca-pacityof15×104m3/dshowsthattheconventionalPIDcontrolhasgoodcontrolperformanceforafixedsystemwithrelativelyconstantairdemand，inwhichthefluctuationrangeofdissolvedoxygencanbecon-trolledat±0．5mg/LbyconventionalPIDcontrol．However，whentheinfluentloadsfluctuate，thefluc-tuationrangeofdissolvedoxygenismorethan±2．5mg/L，andtheactuatingdevices(suchasvalves)movefrequently．TheoptimizedaerationcontrolsystembasedoncascadecontrolofDOandairdemandimprovestherapidresponsecapabilityandstability，whichcanobtainbettercontrolperformanceinthetime-varyingsystemwithlargevariationofairdemand．Thefluctuationrangeofdissolvedoxygencanbemaintainedat±0．3mg/L，andtheenergysavingefficiencycanbeimprovedfurther．Keywords:PIDcontrol;cascadecontrol;dissolvedoxygen;airdemand;time-varying·63·第27卷第21期2011年11月中国给水排