污水處理曝氣量的控制難點
鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)電耗一般占全廠電耗的60%左右参攻，是全廠節(jié)能的關(guān)鍵柑船。***根本的節(jié)能措施是提高曝氣控制效率撮点，降低氧的浪費，從而減小風(fēng)量。
進(jìn)行氣量控制是曝氣系統(tǒng)效果***顯著的節(jié)能方法，據(jù)美國環(huán)境保護(hù)署對美國12個處理設(shè)施的調(diào)查結(jié)果顯示，以溶解氧（DO）為指標(biāo)控制風(fēng)量時可節(jié)電33%。根據(jù)風(fēng)機(jī)風(fēng)量與能耗的關(guān)系可知牲支，電耗隨氣量變化很大，因此進(jìn)行氣量控制節(jié)能效果顯著豌淹，而且功率越大效果越明顯窥血，當(dāng)然氣量并不是可以任意減小，它將受到許多因素的影響措坐。
從處理工藝的角度看牢辣，曝氣系統(tǒng)必須進(jìn)行控制，因為曝氣系統(tǒng)如果操作不當(dāng)拣播，曝氣量過小晾咪，二次沉淀池可能由于缺氧而發(fā)生污泥腐化，即池底污泥厭氧分解贮配，產(chǎn)生大量氣體谍倦，促使污泥上浮塞赂。當(dāng)曝氣時間長或曝氣量過大時，在曝氣池中將發(fā)生高度硝化作用昼蛀，使混合液中硝酸鹽濃度較高宴猾。這時，在沉淀池中可能由于反硝化而產(chǎn)生大量N2曹洽，而使污泥上浮鳍置。另外，曝氣量的分布是否均衡和穩(wěn)定也是影響處理效果和能耗的一個重要原因送淆。在曝氣系統(tǒng)運行時，由于種種干擾怕轿，曝氣量的分布會發(fā)生變化偷崩，比如，一個地方曝氣頭堵塞撞羽，氣體流量會減少欣挠，同時，也會造成其它地方流量增大蚀攘，相反怕枣，曝氣頭破損，氣體流量會大增嘴略，同時會造成其它地方流量銳減庸既。這些都會使生物反應(yīng)不平衡，處理質(zhì)量下降卑蚓。為達(dá)到處理效果技熊，不得不調(diào)整曝氣量，而此時某一點的溶解氧的變化亦不能準(zhǔn)確反映生物池的處理狀態(tài)径泉，使得以溶解氧為指標(biāo)的控制變得不穩(wěn)定望吧，能耗增加。總結(jié)國內(nèi)現(xiàn)有污水處理廠的運行后發(fā)現(xiàn)俊炒，自動化設(shè)備投入較低，能耗高上煤，而且系統(tǒng)大多在投產(chǎn)時沒能達(dá)到設(shè)計運行要求休玩，或在運行一段時間后改為部分自動、部分手動的運行狀態(tài)楼入，特別是曝氣系統(tǒng)哥捕。分析原因主要有以下幾個方面：1、自動化技術(shù)與工藝技術(shù)未能有機(jī)結(jié)合嘉熊。我國污水處理廠起步時遥赚，自動化系統(tǒng)成套引進(jìn)國外產(chǎn)品和技術(shù)扬舒，以后雖然硬件系統(tǒng)在國內(nèi)采購，控制技術(shù)并沒有被系統(tǒng)的吸收凫佛。國內(nèi)污水處理行業(yè)的自動化***力量較低讲坎，很多興建的污水處理工程的自動化系統(tǒng)是由冶金、化工愧薛、輕工等領(lǐng)域工程師設(shè)計晨炕、編程和調(diào)試的，對污水處理工藝了解較少毫炉，不能結(jié)合具體工藝進(jìn)行控制策略設(shè)計瓮栗，一般采用套用本行業(yè)現(xiàn)有技術(shù)的作法，如本行業(yè)PID調(diào)節(jié)及其整定參數(shù)等垄套，因此番链，運行效果并不理想。2沦浆、自控系統(tǒng)培訓(xùn)不到位蝉齐。很多污水處理廠運行人員沒有得到控制系統(tǒng)供應(yīng)商系統(tǒng)的培訓(xùn)，除了基本操作以外将盾，沒有從理論上對諸如曝氣系統(tǒng)調(diào)節(jié)技術(shù)的講述多梅，使得管理人員只能在工作中重新摸索。3再僧、運行經(jīng)驗未得到利用苏蒿。污水處理廠很重要的一點，是在長期運行之后慰奉，可以總結(jié)日常規(guī)律销泽，而且相對穩(wěn)定，對于管理者证森，這些規(guī)律往往比昂貴的自控設(shè)備有用辰令，但是在污水廠建設(shè)中，很多設(shè)計并沒有給管理者留有充分的調(diào)整空間节值，而且這些有用的經(jīng)驗也缺乏應(yīng)用到其他污水設(shè)施建設(shè)的途徑徙硅。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)雜性嗓蘑，決定了污水處理的溶解氧（DO）檢測控制是一個大滯后系統(tǒng)，檢測出結(jié)果再進(jìn)行參數(shù)處理和調(diào)整匿乃，往往已滯后幾個小時甚至幾天桩皿，造成大量不合格水的排出。這種系統(tǒng)的特點是污水生物處理系統(tǒng)的運行管理具有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)難度，要求管理者具有較好的環(huán)境工程知識基礎(chǔ)和相當(dāng)豐富的運行管理經(jīng)驗泄隔。另外拒贱，溶解氧指標(biāo)并不能直接反映生物反應(yīng)的氧氣需求量，它只是反映了反應(yīng)池中氧氣的剩余程度佛嬉，無法根據(jù)它的數(shù)值和變化直接計算氣量逻澳。傳統(tǒng)的PID控制雖然在工程上廣泛采用，但只能解決線性系統(tǒng)的調(diào)節(jié)問題暖呕。曝氣系統(tǒng)中PID能夠?qū)崿F(xiàn)對流量的控制士敬，但對水質(zhì)處理效果的控制能力有限。溶解氧（DO）控制時雾逢，PID參數(shù)的整定需要根據(jù)季節(jié)彻芒、水質(zhì)的變化等實際情況不斷調(diào)整。從控制理論的角度來看赂阻，污水的生物處理過程具有大滯后剪妥、非線性、隨機(jī)性和多變量的特點缘嗦，建立的模型也是經(jīng)驗的、有條件的报逛，因此烦草，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足溶解氧（DO）調(diào)節(jié)的需要，造成鼓風(fēng)機(jī)和閥門調(diào)節(jié)頻繁任疤、超調(diào)量大幽摔，使得設(shè)備壽命降低、能耗過高丙图。空氣質(zhì)量流量是直接影響曝氣處理效果的指標(biāo)，從工程的角度看绽慈，諾大的反應(yīng)池往往需要許多組曝氣設(shè)備恨旱，包括空氣管路、曝氣頭或曝氣器等坝疼，實際運行中搜贤，這些設(shè)備能否穩(wěn)定的工作、能否及時地發(fā)現(xiàn)和抑制故障钝凶，會影響到曝氣過程的穩(wěn)定和均衡仪芒，影響到生物反應(yīng)效果和電耗。不穩(wěn)定的流量分布會擾亂溶解氧檢測參數(shù)的真實意義耕陷，使得本來就容易產(chǎn)生振蕩的溶解氧控制變得更加難以駕御掂名。曝氣池通常是幾百或幾千平米的流動水池，空氣管路通過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饺蔑、C锌介、D、E膀钠、F秫废。在曝氣系統(tǒng)設(shè)計中，曝氣量應(yīng)按照需要均勻的分布俺媳，實際上情丛，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驮桐，當(dāng)總氣量由于水質(zhì)或水量變化而調(diào)整時暂铭，B位置和F位置的壓差和流量差也會發(fā)生改變，這會造成曝氣分布的偏差寝丹，而且這種偏差也是變化的底咳；另外，在系統(tǒng)進(jìn)行時肩堡，如果某位置（如D）的曝氣設(shè)施堵塞或破漏珍霉，會造成該位置壓力和流量的改變，同時會引起整個空氣管路的壓力和流量重新分布都璃，其他各點（B嘿杖、C、E以舒、F）的空氣流量也會相應(yīng)改變趾痘，引起曝氣分布的偏差。上述運行中的曝氣分布不均往往是隱藏性的蔓钟，水面上很難發(fā)現(xiàn)永票。曝氣分布不均使得溶解氧更加困難。因為在工程中滥沫，溶解氧只能檢測某點（通常是曝氣池出口）侣集，不能反映出氧量的分布，溶解氧控制的一個條件是溶解氧值真實地反映曝氣池生物反應(yīng)的環(huán)境狀態(tài)佣谐，當(dāng)曝氣分布不均時肚吏，這一條件不真實，控制效果也不會理想狭魂。因此罚攀，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雌澄、C斋泄、D杯瞻、E、F位置安裝流量檢測設(shè)備和調(diào)節(jié)閥門癌蚂，并建立控制環(huán)節(jié)渴肿，流量偏差就會在運行中被糾正，溶解氧的控制也會更加有效在策。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敌灰，因此難以建立曝氣生物系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型舶抚；2）曝氣系統(tǒng)的參數(shù)維數(shù)高、強(qiáng)耦合甥晦，高度非線性寄硬；3）溶解氧存在大時滯，系統(tǒng)平衡難以在較短時間內(nèi)達(dá)到敢亥；4）污水處理工藝中需要大量熟練操作人員的實踐經(jīng)驗和知識响徒；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)。因此梳命，解決好曝氣系統(tǒng)控制應(yīng)從兩方面加以改善丹禀，一是解決曝氣池空氣流量的平衡和穩(wěn)定問題，二是尋求適合溶解氧控制空氣流量的控制策略鞋怀。
