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        基于節(jié)能的精確曝氣系統(tǒng)在大型污水處理廠的研究

        2018-02-03 04:24:49陳露嵐姚斌
        科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào) 2017年30期
        關(guān)鍵詞:溶解氧自動(dòng)控制節(jié)能

        陳露嵐++姚斌

        摘 要:大多數(shù)使用活性污水處理技術(shù)的污水處理廠曝氣系統(tǒng)具有溶解氧濃度波動(dòng)大,曝氣量冗余和單位曝氣能耗較高等問(wèn)題。經(jīng)過(guò)對(duì)紹興水處理三期曝氣池精確曝氣分配控制系統(tǒng)技術(shù)運(yùn)行資料的分析,結(jié)果表明溶氧控制穩(wěn)定,溶解氧控制可達(dá)到設(shè)定值(±0.5mg/L)范圍內(nèi)的目的。在曝氣池溶解氧濃度穩(wěn)定、保證生化系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的情況下,節(jié)氣效果通常在25%~50%,從而降低了曝氣裝置的能耗,節(jié)省了曝氣單位的經(jīng)營(yíng)成本。

        關(guān)鍵詞:精確曝氣 溶解氧 節(jié)能 自動(dòng)控制

        中圖分類號(hào):X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2017)10(c)-0119-02

        目前,活性污泥法因其成本較低、管理難度小、處理效率高的優(yōu)勢(shì),仍然是眾多污水處理廠的首要選擇[1]。其中,曝氣系統(tǒng)的供氧穩(wěn)定程度決定了曝氣池的運(yùn)行效率、出水水質(zhì)情況和運(yùn)行能耗。因此,溶解氧濃度是過(guò)程控制的重要控制參數(shù)[2]。在進(jìn)水水質(zhì)變化的過(guò)程中,通過(guò)曝氣閥門(mén)開(kāi)度保持溶解氧的穩(wěn)定,對(duì)生產(chǎn)的自動(dòng)控制和降低曝氣單元的能耗具有重大的現(xiàn)實(shí)意義[3-6]。

        本文以紹興水處理發(fā)展有限公司三期曝氣系統(tǒng)為對(duì)象,選擇使用基于氣態(tài)動(dòng)態(tài)反饋控制原理的精確曝氣分配與控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了溶解氧自動(dòng)控制的穩(wěn)定運(yùn)行,并達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

        1 精確曝氣分配與控制系統(tǒng)的原理和控制策略

        1.1 紹興水處理三期曝氣池溶解氧單元控制策略

        系統(tǒng)以溶解氧信號(hào)為觸發(fā)信號(hào),空氣流量信號(hào)為控制信號(hào),當(dāng)溶解氧處于設(shè)定值±0.5mg/L以內(nèi)時(shí),空氣流量計(jì)及時(shí)采集所控轄區(qū)供氣需求量,反饋至閥門(mén)控制器對(duì)閥門(mén)開(kāi)度進(jìn)行小范圍調(diào)整,控制溶解氧恒定;當(dāng)溶解氧值超過(guò)或低于設(shè)定范圍時(shí),就地控制器及時(shí)調(diào)整閥門(mén)開(kāi)度,使溶解氧值回復(fù)到控制范圍內(nèi)。單個(gè)曝氣控制單元示意如圖1所示。

        1.2 曝氣量的控制策略

        因?yàn)槿谶M(jìn)水水量、水質(zhì)不斷變化,生化過(guò)程對(duì)應(yīng)其氣量需求亦實(shí)時(shí)改變,因此需對(duì)鼓風(fēng)機(jī)的氣量供給進(jìn)行相應(yīng)的控制。紹興污水處理廠三期供氣系統(tǒng)采用5臺(tái)KA44SV-GL315型HV-TUBRO鼓風(fēng)機(jī),運(yùn)行方式為4用1備,具體控制策略為由系統(tǒng)計(jì)算合適的鼓風(fēng)機(jī)壓力設(shè)定值并將壓力設(shè)定信號(hào)提供給鼓風(fēng)機(jī)管理系統(tǒng)(MCP),使得鼓風(fēng)機(jī)處于恒定壓力狀態(tài)下運(yùn)行,風(fēng)管上的閥門(mén)處于給定開(kāi)度,從而完成氣體總量的供給。氣量控制系統(tǒng)選配壓力設(shè)定優(yōu)化控制器,壓力優(yōu)化控制器動(dòng)態(tài)的太極各就地控制模塊計(jì)算壓損信號(hào),以風(fēng)管上的靜壓值為對(duì)此信號(hào),動(dòng)態(tài)給定MCP優(yōu)化的壓力設(shè)定信號(hào),由MCP完成鼓風(fēng)機(jī)壓力優(yōu)化控制,如圖2所示。

        2 精確曝氣分配與控制系統(tǒng)運(yùn)行分析

        2.1 溶解氧控制效果對(duì)比分析

        為了驗(yàn)證該系統(tǒng)對(duì)氣量分配控制效果評(píng)價(jià)的科學(xué)性,在進(jìn)水水質(zhì)水量實(shí)時(shí)變動(dòng)情況下,曲線顯示1#曝氣池與2#曝氣池末廊道在同一時(shí)間段內(nèi)溶解氧濃度的變化,1#曝氣池開(kāi)啟精確曝氣系統(tǒng),2#曝氣池關(guān)閉精確曝氣系統(tǒng)如圖3所示。紅色曲線為1#曝氣池,藍(lán)色曲線為2#曝氣池。

        由圖3可以發(fā)現(xiàn),在同一時(shí)間段,1#曝氣池內(nèi)溶解氧控制效果較理想,溶解氧曲線波動(dòng)較小,基本穩(wěn)定在3.5mg/L的范圍內(nèi),上下波動(dòng)基本處于±0.5mg/L范圍內(nèi)。2#曝氣池末端廊道溶解氧曲線波動(dòng)較大較不穩(wěn)定,溶解氧值與設(shè)定值有較大差異,這種不穩(wěn)定會(huì)造成風(fēng)量消耗增大并對(duì)處理效果產(chǎn)生影響,無(wú)法保證系統(tǒng)工藝穩(wěn)定運(yùn)行。

        2.2 節(jié)能效果對(duì)比分析

        對(duì)比分析兩組曝氣池總管風(fēng)量在同一時(shí)間段的變化曲線,1#曝氣池開(kāi)啟精確曝氣系統(tǒng),2#曝氣池關(guān)閉精確曝氣系統(tǒng),1#曝氣池的精確曝氣分配與控制系統(tǒng)風(fēng)量波動(dòng)較小,供風(fēng)量也處于較低水平,節(jié)氣效果明顯,節(jié)氣效果一般在25%~50%。

        3 結(jié)語(yǔ)

        根據(jù)4個(gè)多月初步調(diào)試數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)分析和統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,紹興水處理三期曝氣池自使用精確曝氣分配與控制系統(tǒng)后,在穩(wěn)定控制溶解氧濃度,滿足工藝運(yùn)行要求的同時(shí),節(jié)氣效果在25%~50%,降低了曝氣單元的能耗,節(jié)省曝氣單元運(yùn)行費(fèi)用,實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目的。

        該系統(tǒng)在紹興污水廠三期曝氣池的成功調(diào)試和運(yùn)行,論證了精確曝氣分配與控制系統(tǒng)對(duì)于采用鼓風(fēng)曝氣的活性污泥法工藝具有良好的適用性和有效性,對(duì)于公司一期和二期曝氣池的智能控制具有一定的指導(dǎo)和借鑒意義。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 鄔揚(yáng)善.我國(guó)城市污水處理技術(shù)路線和適用技術(shù)分析[J].給水排水,1989,15(5):15-17.

        [2] 王小文.水污染控制工程[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2002.

        [3] 王顯,呂慶興.曝氣池溶解氧濃度控制與節(jié)能[J].給水排水,1996,22(12):22-24.

        [4] Ingildsen P,Jeppsson U,Olsson G.Dissolved oxygen controller based on on-line measurements of ammonia combining feed-forward and feedback[J].Wat Sci Tech,2001,45 (4-5):453-460.

        [5] 張禹卿.活性污泥系統(tǒng)溶解氧控制的計(jì)算機(jī)模擬研究[J].中國(guó)給水排水,1988,4(4):4-10.

        [6] 何世鈞,王化祥,楊立功,等.城市污水處理系統(tǒng)溶解氧的控制[J].化工自動(dòng)化及儀表,2003,30(1):36-38.endprint

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