污水處理中曝氣量的難點(diǎn)的控制
【純水設(shè)備www.zzdsjc.com】鼓風(fēng)機(jī)曝氣系統(tǒng)的能耗約占總能耗的60%，是節(jié)能的關(guān)鍵。最根本的節(jié)能措施是提高曝氣控制效率，減少氧氣浪費(fèi)，從而減少風(fēng)量。
在通風(fēng)系統(tǒng)中，風(fēng)量控制是最有效的節(jié)能措施。根據(jù)美國(guó)環(huán)境保護(hù)局對(duì)美國(guó)12個(gè)處理設(shè)施的調(diào)查結(jié)果，溶解氧(DO)控制的風(fēng)量可以節(jié)約33%的電力。根據(jù)風(fēng)機(jī)風(fēng)量與能耗的關(guān)系，電耗隨風(fēng)量變化較大純水設(shè)備，因此風(fēng)量控制的節(jié)能效果顯著，功率越大，節(jié)能效果越明顯。當(dāng)然，風(fēng)量不能任意減少，它會(huì)受到很多因素的影響。
從的角度處理工藝,曝氣系統(tǒng)必須被控制,因?yàn)槿绻貧庀到y(tǒng)操作不當(dāng),曝氣數(shù)量太小,二次沉淀池可能由于缺氧污泥putrification,也就是說(shuō),內(nèi)膽底部的污泥厭氧分解,產(chǎn)生大量氣體,促進(jìn)污泥漂浮。當(dāng)曝氣時(shí)間長(zhǎng)或曝氣量過(guò)大時(shí)，曝氣罐內(nèi)會(huì)發(fā)生硝化作用去離子水設(shè)備，使混合料中的硝酸鹽濃度較高。此時(shí)，由于反硝化作用，沉淀池中可能會(huì)產(chǎn)生大量的N2，導(dǎo)致污泥漂浮。
此外，曝氣分布是否平衡穩(wěn)定也是影響處理效果和能耗的重要原因。曝氣系統(tǒng)的運(yùn)行期間,由于各種干擾,曝氣的分布將會(huì)改變純水設(shè)備,例如,一個(gè)地方充氣頭堵塞,氣體流量將會(huì)減少,與此同時(shí),還會(huì)造成其他地方流增加,相反,充氣頭損壞,氣流會(huì)增加,同時(shí)會(huì)造成其他地方流下降。這些都會(huì)使生物反應(yīng)失衡，治療質(zhì)量下降。為了達(dá)到處理效果，必須調(diào)整曝氣量。此時(shí)，溶解氧在某一時(shí)刻的變化不能準(zhǔn)確反映生物池的處理狀態(tài)，使得溶解氧作為指標(biāo)的控制變得不穩(wěn)定，能耗增加。
1. 行業(yè)現(xiàn)狀的不足之處
后總結(jié)現(xiàn)有污水處理廠的運(yùn)行在中國(guó),發(fā)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)備輸入相對(duì)較低,能源消耗高,和大多數(shù)的系統(tǒng)不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)和操作需求投入運(yùn)營(yíng)時(shí),或改變部分自動(dòng)和部分手動(dòng)操作狀態(tài)運(yùn)行一段時(shí)間后,特別是曝氣系統(tǒng)。原因如下:
1. 自動(dòng)化技術(shù)與工藝技術(shù)不是有機(jī)結(jié)合的。在中國(guó)污水處理廠建設(shè)初期，自動(dòng)化系統(tǒng)成套引進(jìn)國(guó)外產(chǎn)品和技術(shù)，雖然后來(lái)在國(guó)內(nèi)購(gòu)置了硬件系統(tǒng)，但控制技術(shù)沒(méi)有被系統(tǒng)吸收。自動(dòng)化的國(guó)內(nèi)污水處理行業(yè)很低,很多污水處理工程的建設(shè)自動(dòng)化系統(tǒng)由冶金、化工、輕工和其他現(xiàn)場(chǎng)工程師設(shè)計(jì)、編程和調(diào)試、污水處理技術(shù)的不了解,不能結(jié)合的具體過(guò)程控制策略設(shè)計(jì),通常使用使用現(xiàn)有的技術(shù)實(shí)踐,如PID調(diào)節(jié)、行業(yè)參數(shù)設(shè)定等，運(yùn)行效果不理想。
2. 自動(dòng)控制系統(tǒng)的培訓(xùn)不到位純水設(shè)備。很多污水處理廠的操作人員沒(méi)有接受過(guò)控制系統(tǒng)供應(yīng)商系統(tǒng)的培訓(xùn)，除了基本的操作，沒(méi)有對(duì)曝氣系統(tǒng)調(diào)節(jié)技術(shù)等理論描述，只能在工作中摸索管理者。
3.沒(méi)有操作經(jīng)驗(yàn)。污水處理廠是非常重要的,從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,可以總結(jié)日常工作,且相對(duì)穩(wěn)定,對(duì)于經(jīng)理們來(lái)說(shuō),這些法律往往比昂貴的自動(dòng)控制設(shè)備更有用,但在建設(shè)污水處理廠,經(jīng)理有很多設(shè)計(jì)還沒(méi)有完全調(diào)整空間,和有用的經(jīng)驗(yàn)也缺乏應(yīng)用于污水設(shè)施建設(shè)的其他方式。
二、控制策略的不足
1、溶解氧控制的難點(diǎn)
污水水質(zhì)的多變和生物處理系統(tǒng)中生化反應(yīng)的復(fù)雜性，決定了污水處理的溶解氧（DO）檢測(cè)控制是一個(gè)大滯后系統(tǒng)，檢測(cè)出結(jié)果再進(jìn)行參數(shù)處理和調(diào)整，往往已滯后幾個(gè)小時(shí)甚至幾天，造成大量不合格水的排出。這種系統(tǒng)的特點(diǎn)是污水生物處理系統(tǒng)的運(yùn)行管理具有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)難度，要求管理者具有較好的環(huán)境工程知識(shí)基礎(chǔ)和相當(dāng)豐富的運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)。
另外，溶解氧指標(biāo)并不能直接反映生物反應(yīng)的氧氣需求量去離子水設(shè)備，它只是反映了反應(yīng)池中氧氣的剩余程度，無(wú)法根據(jù)它的數(shù)值和變化直接計(jì)算氣量。
傳統(tǒng)的PID控制雖然在工程上廣泛采用，但只能解決線(xiàn)性系統(tǒng)的調(diào)節(jié)問(wèn)題。曝氣系統(tǒng)中PID能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)流量的控制，但對(duì)水質(zhì)處理效果的控制能力有限。溶解氧（DO）控制時(shí)，PID參數(shù)的整定需要根據(jù)季節(jié)、水質(zhì)的變化等實(shí)際情況不斷調(diào)整。從控制理論的角度來(lái)看，污水的生物處理過(guò)程具有大滯后、非線(xiàn)性、隨機(jī)性和多變量的特點(diǎn)，建立的模型也是經(jīng)驗(yàn)的、有條件的，因此，單純依靠理論模型建立的經(jīng)典控制方法并不能很好地滿(mǎn)足溶解氧（DO）調(diào)節(jié)的需要，造成鼓風(fēng)機(jī)和閥門(mén)調(diào)節(jié)頻繁、超調(diào)量大，使得設(shè)備壽命降低、能耗過(guò)高。
2、流量控制的重要性
空氣質(zhì)量流量是直接影響曝氣處理效果的指標(biāo)，從工程的角度看，諾大的反應(yīng)池往往需要許多組曝氣設(shè)備，包括空氣管路、曝氣頭或曝氣器等，實(shí)際運(yùn)行中，這些設(shè)備能否穩(wěn)定的工作、能否及時(shí)地發(fā)現(xiàn)和抑制故障，會(huì)影響到曝氣過(guò)程的穩(wěn)定和均衡，影響到生物反應(yīng)效果和電耗。不穩(wěn)定的流量分布會(huì)擾亂溶解氧檢測(cè)參數(shù)的真實(shí)意義，使得本來(lái)就容易產(chǎn)生振蕩的溶解氧控制變得更加難以駕御。
曝氣池通常是幾百或幾千平米的流動(dòng)水池，空氣管路通過(guò)總管和支管將壓縮空氣輸送到池底的曝氣設(shè)備，比如空氣由A分別輸送到B、C、D、E、F。在曝氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，曝氣量應(yīng)按照需要均勻的分布，實(shí)際上，由于管道壓力損失，B位置和F位置的空氣壓力和流量存在差異，當(dāng)總氣量由于水質(zhì)或水量變化而調(diào)整時(shí)，B位置和F位置的壓差和流量差也會(huì)發(fā)生改變，這會(huì)造成曝氣分布的偏差純水設(shè)備，而且這種偏差也是變化的；另外，在系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)，如果某位置（如D）的曝氣設(shè)施堵塞或破漏，會(huì)造成該位置壓力和流量的改變，同時(shí)會(huì)引起整個(gè)空氣管路的壓力和流量重新分布，其他各點(diǎn)（B、C、E、F）的空氣流量也會(huì)相應(yīng)改變，引起曝氣分布的偏差。上述運(yùn)行中的曝氣分布不均往往是隱藏性的，水面上很難發(fā)現(xiàn)。
曝氣分布不均使得溶解氧更加困難。因?yàn)樵诠こ讨�，溶解氧只能檢測(cè)某點(diǎn)（通常是曝氣池出口），不能反映出氧量的分布去離子水設(shè)備，溶解氧控制的一個(gè)條件是溶解氧值真實(shí)地反映曝氣池生物反應(yīng)的環(huán)境狀態(tài)，當(dāng)曝氣分布不均時(shí)，這一條件不真實(shí)，控制效果也不會(huì)理想。
因此，空氣流量的控制是曝氣控制中十分重要的一環(huán)，如果在B、C、D、E、F位置安裝流量檢測(cè)設(shè)備和調(diào)節(jié)閥門(mén)，并建立控制環(huán)節(jié)，流量偏差就會(huì)在運(yùn)行中被糾正，溶解氧的控制也會(huì)更加有效。
三、分析結(jié)論
曝氣系統(tǒng)的特點(diǎn)如下：
1）污水輸入量為隨機(jī)變量，其外部環(huán)境具有許多不確定因素，因此難以建立曝氣生物系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型；
2）曝氣系統(tǒng)的參數(shù)維數(shù)高、強(qiáng)耦合，高度非線(xiàn)性；
3）溶解氧存在大時(shí)滯，系統(tǒng)平衡難以在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到；
4）污水處理工藝中需要大量熟練操作人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)；
5）曝氣流量分布的穩(wěn)定和均勻是控制處理效果和節(jié)能的基礎(chǔ)。
因此，解決好曝氣系統(tǒng)控制應(yīng)從兩方面加以改善，一是解決曝氣池空氣流量的平衡和穩(wěn)定問(wèn)題，二是尋求適合溶解氧控制空氣流量的控制策略。蘇州皙全皙全純水設(shè)備公司可根據(jù)客戶(hù)要求制作各種流量的純水設(shè)備，去離子水設(shè)備，超純水設(shè)備及軟水處理設(shè)備。純水設(shè)備，實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備。
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