錢 承

（光大環(huán)保技術(shù)裝備（常州）有限公司，江蘇 常州 213011）

隨著水污染問(wèn)題的日益嚴(yán)重，國(guó)家對(duì)于環(huán)境保護(hù)的重視程度也越來(lái)越高，污水處理已經(jīng)成為城市建設(shè)的重要部分。在現(xiàn)代城市的發(fā)展過(guò)程中，環(huán)境治理以及污水處理仍未得到全面解決。通過(guò)調(diào)查和研究發(fā)現(xiàn)，污水處理需要采用生物處理和物理處理相結(jié)合的技術(shù)，即使用曝氣精確控制系統(tǒng)。但是該系統(tǒng)存在設(shè)備要求高、校驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題。因此在污水處理過(guò)程中，應(yīng)制定精確合理的方案，從而推廣該控制系統(tǒng)在污水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用。

1 曝氣精確控制系統(tǒng)的控制原理以及現(xiàn)狀分析

曝氣精確控制系統(tǒng)主要采用基于PLC控制的多參數(shù)自控系統(tǒng)，通過(guò)在線監(jiān)測(cè)和計(jì)算所需的曝氣量，將信號(hào)傳遞給鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)。精確曝氣系統(tǒng)主要通過(guò)在線環(huán)境監(jiān)測(cè)氧參數(shù)檢測(cè)儀、電動(dòng)空氣調(diào)節(jié)閥以及壓力和液位等產(chǎn)生的反饋信號(hào)，再配合實(shí)時(shí)的曝氣量進(jìn)行精確計(jì)算。曝氣精確控制系統(tǒng)主要由九部分組成：1、曝氣器；2、分區(qū)控制器；3、溶解氧測(cè)定儀；4、調(diào)節(jié)閥；5、曝氣空氣總管；6、加權(quán)運(yùn)算器；7、過(guò)程控制器和邏輯控制器；8、變頻控制器；9、鼓風(fēng)機(jī)組合套件，如圖1所示。對(duì)于控制系統(tǒng)的功能而言，主要包含三個(gè)模塊：曝氣流量配氣模塊、生物處理過(guò)程模塊以及曝氣流量控制回路[1]。

圖1 控制系統(tǒng)組成圖

為了實(shí)現(xiàn)污水處理的低成本及節(jié)能減排，有必要在污水處理過(guò)程中進(jìn)行準(zhǔn)確地曝氣控制。目前，對(duì)于生化池的曝氣控制，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行研究：首先是模糊控制，該系統(tǒng)主要是針對(duì)存在滯后或者隨機(jī)干擾的系統(tǒng)，它不需要精確的數(shù)學(xué)模型，但需要設(shè)計(jì)者有實(shí)操經(jīng)驗(yàn)，以保證控制效果穩(wěn)定；其次是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，它是一種模仿人腦工作方式的數(shù)學(xué)模型，主要應(yīng)用于模式識(shí)別和控制與優(yōu)化方面；然后是智能專家監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要是模擬人類專家解決領(lǐng)域問(wèn)題，具有一定的學(xué)習(xí)能力，即使儀表?yè)p壞也可以控制任務(wù)；最后是精確曝氣流量控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，利用一定的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出不同情況下生物池需要的空氣量，它是一套集成的智能控制系統(tǒng)。目前使用的曝氣精確控制系統(tǒng)是采用專用的控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)模型的計(jì)算，然后將結(jié)果輸出到控制器，實(shí)現(xiàn)輸出控制，但是該方法的可靠性無(wú)法保證，關(guān)于模型的計(jì)算也較為復(fù)雜，而且控制系統(tǒng)和執(zhí)行器的價(jià)格昂貴，短期內(nèi)無(wú)法實(shí)現(xiàn)廣泛普及[2]。因此，充分了解曝氣精確控制系統(tǒng)現(xiàn)存的問(wèn)題以及在污水生化處理中的應(yīng)用非常有意義。

2 曝氣精確控制系統(tǒng)在污水生化處理過(guò)程中存在的問(wèn)題

2.1 曝氣精確控制系統(tǒng)的設(shè)備要求高、校驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)

精確的曝氣控制技術(shù)需要在硬件條件較高的設(shè)備中才能發(fā)揮最大作用，例如空氣線性調(diào)節(jié)閥(如菱形調(diào)節(jié)閥)、高質(zhì)量DO儀等。但硬件條件越高，其設(shè)施投資就會(huì)越大，這對(duì)新建或擴(kuò)建的污水處理廠存在一定困難，因而曝氣精確控制系統(tǒng)的有效性難以實(shí)現(xiàn)。此外，在常規(guī)的曝氣控制過(guò)程中，對(duì)于硬件設(shè)備的維護(hù)和工作人員技能的要求也較高，這些問(wèn)題的出現(xiàn)，會(huì)直接影響曝氣精準(zhǔn)控制的精確性，從而影響系統(tǒng)的整體運(yùn)行。

針對(duì)目前污水處理廠對(duì)曝氣精準(zhǔn)控制的現(xiàn)狀，部分污水處理廠會(huì)采用活性污泥數(shù)學(xué)模型進(jìn)行精準(zhǔn)曝氣系統(tǒng)的運(yùn)用。但是，由于包含的關(guān)鍵參數(shù)依靠污水廠周期的數(shù)據(jù)，從而增加了曝氣精準(zhǔn)控制中的校驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)，而且在曝氣精確控制的過(guò)程中，有些污水廠的水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，增加了水質(zhì)排放壓力，從而導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行有效的精準(zhǔn)曝氣控制。

2.2 曝氣精確控制系統(tǒng)中的自動(dòng)控制與精確控制缺乏協(xié)調(diào)性

在污水處理廠進(jìn)行曝氣精準(zhǔn)控制的過(guò)程中，相關(guān)部門應(yīng)結(jié)合曝氣精準(zhǔn)控制的經(jīng)驗(yàn)，基于污水的實(shí)際情況，制定合理方案，提升曝氣精準(zhǔn)控制的有效性。但是，目前很多污水處理廠都存在缺乏曝氣精準(zhǔn)控制的經(jīng)驗(yàn)，缺乏對(duì)污水處理實(shí)際運(yùn)行管理的認(rèn)識(shí)以及自動(dòng)控制與精確控制相互脫節(jié)的問(wèn)題。而且，一些曝氣精準(zhǔn)控制人員缺乏對(duì)曝氣精確控制系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)與理念的全面考慮，導(dǎo)致無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制與精確控制之間的協(xié)調(diào)，從而影響了曝氣精確控制的精準(zhǔn)性。

3 曝氣精確控制系統(tǒng)在污水生化處理系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 調(diào)整控制模式，實(shí)現(xiàn)水量控制

所謂的水量控制，即控制生化池的進(jìn)水量，使其達(dá)到最適合的處理水量。生化池適合采用進(jìn)水泵對(duì)其進(jìn)行變頻控制，以實(shí)現(xiàn)水量的增大或減小。如果處理水量大時(shí)，可以連續(xù)運(yùn)行；處理水量小時(shí)，可以交替運(yùn)行，從而降低能耗。控制模式的調(diào)整具有很多優(yōu)點(diǎn)，首先使每組生產(chǎn)線都提高了工作效率，也可以穩(wěn)定地處理污水，而且對(duì)于污水所需要的活性污泥也會(huì)按照需求進(jìn)行配給，整體的工藝運(yùn)行非常穩(wěn)定且連續(xù)；其次，水量控制模式的控制原理簡(jiǎn)單且投入少，不需要昂貴的空氣線性調(diào)節(jié)閥和空氣流量計(jì)等，只需要簡(jiǎn)單的具有變頻功能且控制點(diǎn)位少的進(jìn)水泵即可；然后，水量控制可以消減能耗，很多固定能耗設(shè)備，如生化池的攪拌機(jī)和推流器等可以完全停下，實(shí)現(xiàn)最大化節(jié)能；最后，對(duì)于管路閥門的要求也有所降低。

3.2 合理調(diào)整儀表信號(hào)，降低信號(hào)干擾

污水處理過(guò)程中儀表如果受到周邊環(huán)境的影響，會(huì)出現(xiàn)電極磨損、信號(hào)干擾等現(xiàn)象。因此，要想大幅度降低或者避免這些現(xiàn)象，需要采取以下措施：首先，對(duì)采集的儀表數(shù)據(jù)進(jìn)行尖峰處理，然后再提取一段時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)的平均值，利用該平均值進(jìn)行曝氣控制，即可對(duì)各種信號(hào)干擾產(chǎn)生對(duì)抗性，從而避免系統(tǒng)的振蕩；其次，對(duì)歷史控制數(shù)據(jù)進(jìn)行整理歸檔，做好數(shù)據(jù)的保留工作，自控程序可以使以前成功穩(wěn)定運(yùn)行的自控?cái)?shù)據(jù)代替部分故障儀表采集的數(shù)據(jù)，使其進(jìn)行正常的曝氣精準(zhǔn)控制和運(yùn)行；最后，可以運(yùn)用回歸法或積分等數(shù)學(xué)工具對(duì)運(yùn)行的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，這樣可以有效解決探頭精度下降、校對(duì)期間探頭無(wú)法使用等難題[3]。

4 結(jié)論

曝氣精確控制系統(tǒng)在污水處理過(guò)程中具有重要作用，對(duì)于曝氣精確控制系統(tǒng)，需要高質(zhì)量地維護(hù)和管理。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要結(jié)合污水處理廠的實(shí)際情況，將自動(dòng)控制與精確控制結(jié)合運(yùn)行。精確曝氣控制雖然在污水處理廠中的應(yīng)用還存在一定問(wèn)題，工作人員的技術(shù)水平和設(shè)備性能也有一定制約，但該控制系統(tǒng)在污水生化處理過(guò)程中所產(chǎn)生的節(jié)能效益是客觀存在的。因此，污水處理廠可以依據(jù)自身的實(shí)際情況，充分利用現(xiàn)有設(shè)備，調(diào)整適合實(shí)際的控制模式，提升曝氣精確控制系統(tǒng)在污水處理中的應(yīng)用，推進(jìn)污水處理向零能耗發(fā)展。