孫明翔 陸寧寧 陶晨艷 蔣瑞雪

【摘? 要】目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)采用活性污泥法的污水處理廠的曝氣控制系統(tǒng)普遍存在著溶解氧濃度波動(dòng)大、曝氣量冗余大、曝氣單元能耗高等問(wèn)題。本文針對(duì)紹興污水處理廠三期曝氣系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行工況，通過(guò)選擇使用基于氣量動(dòng)態(tài)反饋控制原理的VACOMASS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。

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

引言

隨著國(guó)家“節(jié)能減排”工作的深入開(kāi)展，如何在保證穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，提高污水處理廠的生產(chǎn)效率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的，已經(jīng)成為各污水處理廠建設(shè)及管理人員急需解決的一道難題。

1.紹興污水廠三期曝氣系統(tǒng)概況

紹興污水處理三期續(xù)建工程采用“物化混凝沉淀-水解酸化-延時(shí)曝氣”工藝，處理能力為20萬(wàn)，由四組生物反應(yīng)池構(gòu)成（1#、2#、3#、4#曝氣池），每組曝氣池單池容積約為7.5萬(wàn)m?，分四個(gè)廊道，分別安裝了在線溶氧儀，推流式運(yùn)行，采用底部曝氣方式。其中1#曝氣池采用精確曝氣分配與控制系統(tǒng)，每個(gè)曝氣控制單元配備1臺(tái)空氣流量計(jì)、1臺(tái)氣體調(diào)節(jié)閥及1臺(tái)就地控制系統(tǒng)，不同控制單元的氣量控制由其就地控制系統(tǒng)完成，2#、3#、4#曝氣池暫不采用精確曝氣分配與控制系統(tǒng)。。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，供氣管道采用枝狀管網(wǎng)，四個(gè)總風(fēng)管閥門控制曝氣風(fēng)量。

2.精確曝氣分配與控制系統(tǒng)控制策略

根據(jù)紹興污水廠生產(chǎn)運(yùn)行需要，在三期1#曝氣池使用精確曝氣分配與控制系統(tǒng)，作為一個(gè)完整的子系統(tǒng)，其根據(jù)1#曝氣池的工藝運(yùn)行特征，采用菱形控制閥、氣體流量計(jì)及就地控制系統(tǒng)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，通過(guò)氣體流量的變化，反映該曝氣池由于進(jìn)水水量、水質(zhì)而導(dǎo)致的處理負(fù)荷變化、曝氣池中物理環(huán)境變化以及微生物生長(zhǎng)狀況的差異等因素而導(dǎo)致的實(shí)際所需氣量的變化。由于對(duì)三期曝氣系統(tǒng)進(jìn)行單池調(diào)試，故保證1#曝氣池供氣總管閥門90%開(kāi)度不變。

系統(tǒng)采用空氣流量作為控制信號(hào)，外部各廊道上溶解氧信號(hào)作為觸發(fā)信號(hào)，當(dāng)溶解氧值處于控制界限內(nèi)（設(shè)定值±0.5mg/L）時(shí)，就地控制器及時(shí)采集所轄控制區(qū)供氣量，小范圍調(diào)整閥門開(kāi)度，保障溶解氧控制穩(wěn)定;當(dāng)溶解氧值偏離控制界限外時(shí)，及時(shí)調(diào)整閥門開(kāi)度，進(jìn)而使溶解氧值回歸控制界限內(nèi)。

3.精確曝氣分配與控制系統(tǒng)運(yùn)行分析

3.1閥門開(kāi)度與溶解氧關(guān)系的邏輯分析

該系統(tǒng)采用菱形控制閥及熱式流量計(jì)作為其硬件部分，是根據(jù)三期工藝運(yùn)行特征一體化設(shè)計(jì)的，保證系統(tǒng)硬件之間的匹配性，避免因硬件設(shè)備的不匹配性而產(chǎn)生的誤差積累，進(jìn)而導(dǎo)致控制效果不佳甚至失敗情況的發(fā)生，根據(jù)系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)，該系統(tǒng)控制精度優(yōu)于3%。同時(shí)作為氣量分配執(zhí)行機(jī)構(gòu)的線性控制閥，其開(kāi)度與流量具有良好的線性關(guān)系（0-100%）及極高的步進(jìn)精度（0.2%），為準(zhǔn)確執(zhí)行提供理論依據(jù)。

根據(jù)1#曝氣池系統(tǒng)運(yùn)行情況，1#溶解氧變化情況和閥門開(kāi)度之間的關(guān)系可以看出，當(dāng)溶解氧低于設(shè)定值時(shí)閥門向開(kāi)度增大的方向調(diào)節(jié)，反之即向開(kāi)度減小的方向調(diào)節(jié)，說(shuō)明溶解氧與閥門開(kāi)度執(zhí)行方向邏輯正確，在閥門可執(zhí)行范圍內(nèi)，溶解氧穩(wěn)定控制在2.5±0.5mg/L范圍內(nèi)波動(dòng)。通過(guò)控制菱形閥門的開(kāi)度，將依靠氣體流量計(jì)測(cè)定的當(dāng)前值和變化趨勢(shì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而使得各個(gè)廊道供氣支管的曝氣量恰好能滿足當(dāng)前曝氣池中各段生化反應(yīng)所需空氣量，有利于微生物種群的生長(zhǎng)繁殖，從而保證生化單元的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2溶解氧控制效果分析

為保證系統(tǒng)對(duì)氣量分配控制效果評(píng)價(jià)的科學(xué)性，以溶解氧作為評(píng)價(jià)目標(biāo)，在進(jìn)水負(fù)荷實(shí)時(shí)改變的情況下，對(duì)比分析1#曝氣池與2#曝氣池末廊道在同一時(shí)間段內(nèi)溶解氧濃度的變化可以看出，在監(jiān)測(cè)時(shí)間內(nèi)，1#曝氣池溶解氧基本處于3.5mg/L范圍內(nèi)呈小尺度波動(dòng)，其上下波動(dòng)基本處于±0.5mg/L范圍內(nèi)，溶解氧控制效果理想，符合預(yù)期目標(biāo)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了沿水流行方向溶解氧的差異化控制，有利于微生物種群的生長(zhǎng)繁殖，達(dá)到工藝要求。

3.3節(jié)能效果分析

對(duì)比分析四組曝氣池總管風(fēng)量在同一時(shí)間段的變化，1#曝氣池的精確曝氣分配與控制系統(tǒng)統(tǒng)效果良好，和并列的2#、3#、4#曝氣池（未開(kāi)啟精確曝氣分配與控制系統(tǒng)）相比，DO的控制平穩(wěn)，節(jié)氣效果明顯，節(jié)氣效果一般在25%-50%，由于單池進(jìn)行調(diào)試，鼓風(fēng)機(jī)沒(méi)有進(jìn)行聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)，隨著進(jìn)水水質(zhì)水量負(fù)荷的變化，通過(guò)人工經(jīng)驗(yàn)的判斷，對(duì)鼓風(fēng)機(jī)的總供氣量進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)。

4.結(jié)論

紹興污水廠三期1#曝氣池自使用精確曝氣分配與控制系統(tǒng)后，達(dá)到了以下目標(biāo)：①溶解氧控制穩(wěn)定，可以實(shí)現(xiàn)工藝運(yùn)行的目標(biāo)，溶解氧控制效果基本處于設(shè)定值（±0.5mg/L）的范圍內(nèi);②根據(jù)單池調(diào)試效果可以看出，運(yùn)行此系統(tǒng)后，在保持曝氣池中溶解氧濃度穩(wěn)定、保證生化單元處理工藝的穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，節(jié)氣效果明顯，節(jié)氣效果一般在25%-50%，從而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)能目的。

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