邱少男+鐔方平

摘要：A/A/O是一種常用的污水處理工藝，通過利用厭氧-缺氧-好氧的方法，將污水當中的磷和氮去除，達到治理污水的目的，因此在城市的污水處理當中也往往采用A/A/O工藝，對污染水進行治理工作。本文對該工藝當中的溶解氧自動控制系統(tǒng)進行分析，采取相應的優(yōu)化措施，在一定程度上減少曝氣池當中溶解氧的波動范圍。

關鍵詞：城市污水；溶解氧；設計

中圖分類號：U664.9+2 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2017）03-0162-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.03.086

Abstract： A / A / O is a commonly used sewage treatment process， through the use of anaerobic - anoxic - aerobic method， the sewage of phosphorus and nitrogen removal， to achieve the purpose of sewage treatment， so the citys sewage treatment Which is often used A / A / O process， the pollution of water for governance. In this paper， the dissolved oxygen automatic control system in this process is analyzed and the corresponding optimization measures are taken to reduce the fluctuation range of dissolved oxygen in the aeration tank to a certain extent.

Key words： Urban sewage； Dissolved oxygen； Design

A/A/O污水處理由厭氧反應器、缺氧反應器、好氧反應器和沉淀池四個基本單元組成，其中厭氧反應器主要接收最原始的污水，并將污水當中的有機成分進行氨化的處理；缺氧反應器接收來自厭氧反應器經過氨化的污水，并對污水當中的氮進行去除；從缺氧反應器當中經過的污水到達好氧反應器當中，對污水當中的生化需氧量進行去除；最后經過沉淀池的沉淀作用，將泥和水兩者分開，泥成分再一次進入到厭氧反應器當中，并完成污水的處理工作。這種污水的處理工藝應用到城市污水治理當中具有方便快捷、成本低廉的特點，但同時也存在一些問題。當污水進入到好氧反應器當中時，需要進行曝氣和反應器當中溶解氧的調節(jié)，而此時這種調節(jié)和進水負荷之間還存在著時間差，因此溶解氧和進水負荷的調整不能做到同步進行。

1 優(yōu)化溶解氧自動控制系統(tǒng)模型的構建

1.1 模型設計

以實際應用最為廣泛的PID控制器為例，某污水處理廠對溶解氧的調控采用PID控制器。在該控制系統(tǒng)運行的過程當中，通過對污水當中的溶解氧的數值進行分析，將分析的結果信息傳遞給PID控制器，從而達到調節(jié)溶解氧的目的，但由于這種方式在調節(jié)的過程當中，由于進水的負荷隨時都會產生不斷地變化，但反饋給控制器的信息往往會存在時間上的偏差，使得溶解氧的改變會比進水負荷更加落后，從而讓溶解氧在很大的范圍內產生改變，造成很大的誤差[1]。對溶解氧的自動控制系統(tǒng)進行如下改變，通過增添上位機和下位機，將好氧反應器模型算法加入到上位機當中，先對好氧反應器當中的溶解氧數值進行分析，在這個過程當中，不斷收集鼓風機產生的空氣含量數值，同時對污水的量進行監(jiān)控，并對好氧反應器當中的泥質成分含量進行合理的調控，從而對閥門進行控制。

1.2 模型算法

這種溶解氧自動控制系統(tǒng)的優(yōu)化模型需要采用到的模型公式為：

在該公式當中，表達的是曝氣的傳質系數，在本文的優(yōu)化溶解氧自動控制系統(tǒng)模型當中，曝氣傳質系數值KLa=aqA+b。在優(yōu)化溶解氧自動控制系統(tǒng)當中，需要著重關注性能指標的選擇。由于該控制系統(tǒng)采取能量最低的控制方式，因此可以將函數假設成隨著該系統(tǒng)的功率增大而增大，在滿足最小能量控制的基礎上，其性能指標公式為。對于該優(yōu)化溶解氧自動控制系統(tǒng)而言，可以保證在溶解氧達到指標要求的基礎上，通過控制器的調節(jié)，能夠讓鼓風機輸送給好氧反應器當中的空氣量達到最低值。因此，可以將其最小的空氣量表示為：

，除了對溶解氧進行控制，在曝氣系統(tǒng)的調整過程當中，還需要對曝氣的含量限制在一定的范圍，通常將該曝氣的含量設置在污水進入量的三至八倍范圍當中。

2 優(yōu)化溶解氧自動控制系統(tǒng)模型的實現

2.1 軟硬件的選擇

由于在該污水處理的A/A/O工藝當中對溶解氧自動控制優(yōu)化方面加入了上位機和下位機的單元結構，因此，該系統(tǒng)的控制過程也發(fā)生了相應的改變。上位機當中主要包含了好氧反應器模型算法以及數據庫等，下位機當中主要是PLC，鼓風機等結構。通過以太網信息傳遞的方式，將上位機和下位機的調控進行信息的傳遞并協(xié)調工作。在硬件方面使用MR1000型曝氣機，RD-240型測量儀。同時利用網絡服務器對計算機網絡進行管理，且對PLC的數值進行分析，數據庫服務器采用工業(yè)實時數據庫對信息資料進行儲存。在軟件系統(tǒng)上利用語言對該模型的算法進行數據分析，同時使好氧反應器當中的溶解氧量達到最合理的數值。對于好氧反應器還需要進行時刻監(jiān)控，因此可以使用監(jiān)控系統(tǒng)對PLC通訊以及污水處理數據等進行監(jiān)視[2]。對于該系統(tǒng)當中空氣的閥門的控制采用PLC進行邏輯指令執(zhí)行工作。

2.2 溶解氧濃度控制

為了將好氧反應器當中的溶解氧濃度控制在2mg/L之間，就需要對曝氣機的轉速進行實時控制，建立曝氣機輸入電壓和輸出曝氣機轉速之間的相關公式，由于采用的MR1000型曝氣機的直徑為一米，因此該曝氣機的曝氣量和線速度之間的關系為，由于曝氣機轉速和線速度的關系為，則該曝氣機的線速度不超過2.93m/s，需氧量在0-0.32kg/min的范圍內。在對污水處理過程當中好氧反應器的溶解氧濃度進行測量時，采用的時RD-240測量儀器，這種儀器通過隔膜電極法對城市污水當中的溶解氧的濃度進行實時測定，該儀器的隔膜成分為聚乙烯等，利用鉑作為正電極，鉛作為負電極，氯化鉀作為電解液，根據聯通之后產生的電流強度與污水當中溶解氧濃度成一定比例的關系進行溶解氧的檢測和分析工作。該溶解氧自動控制系統(tǒng)在進行優(yōu)化以后，工作過程當中首先對曝氣機以及空氣管道當中的空氣流量等數據進行計算，與此同時對空氣管道的閥門進行調節(jié)，以達到符合標準的空氣流量數值，之后對溶解氧的含量進行測定，若溶解氧的反饋數值在正常的范圍內，則該系統(tǒng)進行循環(huán)的操作，若溶解氧不符合標準，則系統(tǒng)對該故障進行分析，還可以采取手動調節(jié)的方式，人為的觀察溶解氧數值的變化情況。通過調節(jié)曝氣和溶解氧來達到與進水負荷之間的同步，在不過量進行氣體供給的同時，高效的利用了資源，完成了城市污水的治理[3]。該溶解氧自動控制系統(tǒng)模型主要是對溶解氧的控制進行了優(yōu)化。由于好氧反應器當中，能否使污水的生化反應進行的徹底，起決定性作用的是污水當中的微生物，因此，能否合理控制污水當中溶解氧的濃度值，成為了污水能否高效處理的標準。如果好氧反應器運行當中進行長時間的曝氣操作，則有可能會導致污水當中的溶解氧濃度超過既定的標準，那么污水當中的絲狀菌的繁殖能力就會大幅加強，擠占微生物對于營養(yǎng)的獲取能力，產出的污泥成分就會松散，經過處理的污水質量就會嚴重降低，城市污水治理效果將會不明顯，浪費了時間、人力、物力和財力；同樣的，如果在好氧反應器當中曝氣的時間不足，就會使污水當中的溶解氧濃度不夠，不能達到污水處理的各項數據要求。按照以往的方式進行污水處理的方法，沒有考慮到污水當中的有機含量多少，而統(tǒng)一進行相同溶解氧的曝氣工作，既可能會導致溶解氧含量過低，也可能使溶解氧含量過高，均不利于污水處理工作。本污水處理A/A/O工藝中優(yōu)化溶解氧自動控制模型的建立，能夠對該污水處理過程當中對曝氣程度進行有效地調節(jié)，對溶解氧含量進行不斷地改變，并始終將溶解氧的濃度控制在2mg/L左右，以適應進水負荷，使污水當中的微生物恰好進行活性污泥生化反應，提高了污水處理過程當中的資源利用率，降低了財務支出，使出水質量達到規(guī)定的要求。

3 結束語

使用以往的污水處理A/A/O工藝的情況下，由于污水的進入流量會在一個較大的范圍內出現變動，就會導致污水當中的溶解氧的濃度不能穩(wěn)定在一個正常的范圍之內。這種采用PID控制的溶解氧污水處理系統(tǒng)在曝氣量和進水負荷之間不能做到及時同步，且會受到周圍環(huán)境溫度、酸堿度等因素的影響，造成溶解氧濃度的改變，因此，PID控制方法對于城市污水治理的效果并不能達到理想的要求。本文在目前城市污水A/A/O處理工藝的基礎上做出對溶解氧自動控制系統(tǒng)的優(yōu)化設計，對于該系統(tǒng)當中的軟硬件進行合理的選擇，利用PLC對相關操作指令進行操作，對好氧反應器當中曝氣機的曝氣量進行合理的調節(jié)，實現了曝氣與進水負荷之間的同步，使污水當中的溶氧量穩(wěn)定在2mg/L左右，對于控制污水處理過程中的出水質量有著很大的作用。

參考文獻

[1]王麗坤.城市污水處理廠改良AAO工藝除磷效果影響因素分析[J].城市建設理論研究（電子版），2015，（16）：6939.

[2]王軻.AAO工藝在污水處理廠設計中的應用[J].大陸橋視野，2016，（2）：61-62.

[3]施漢昌，蒲麗梅，沈童剛等.城市污水處理AAO工藝節(jié)能降耗控制技術[J].建設科技，2011，（21）：20-22.

收稿日期：2017-04-15

作者簡介 ：邱少男（1988-）女，碩士研究生 ，助理工程師，研究方向為水處理 。