污水處理中曝氣量的難點的控制
【南通純水設備http://m.shenzhoujiankang.cn】鼓風機曝氣系統(tǒng)的能耗約占總能耗的60%，是節(jié)能的關鍵。最根本的節(jié)能措施是提高曝氣控制效率，減少氧氣浪費，從而減少風量。
在通風系統(tǒng)中，風量控制是最有效的節(jié)能措施。根據美國環(huán)境保護局對美國12個處理設施的調查結果，溶解氧(DO)控制的風量可以節(jié)約33%的電力。根據風機風量與能耗的關系，電耗隨風量變化較大，因此風量控制的節(jié)能效果顯著，功率越大，節(jié)能效果越明顯。當然，風量不能任意減少，它會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,因為如果曝氣系統(tǒng)操作不當,曝氣數量太小,二次沉淀池可能由于缺氧污泥putrification,也就是說, 南通純水設備內膽底部的污泥厭氧分解,產生大量氣體,促進污泥漂浮。當曝氣時間長或曝氣量過大時，曝氣罐內會發(fā)生硝化作用，使混合料中的硝酸鹽濃度較高。此時，由于反硝化作用南通水處理設備，沉淀池中可能會產生大量的N2，導致污泥漂浮。
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)的運行期間,由于各種干擾,曝氣的分布將會改變,例如,一個地方充氣頭堵塞,氣體流量將會減少,與此同時,還會造成其他地方流增加,相反,充氣頭損壞,氣流會增加,同時會造成其他地方流下降。這些都會使生物反應失衡，治療質量下降。為了達到處理效果，必須調整曝氣量。此時，溶解氧在某一時刻的變化不能準確反映生物池的處理狀態(tài)，使得溶解氧作為指標的控制變得不穩(wěn)定，能耗增加。
1. 行業(yè)現(xiàn)狀的不足之處
后總結現(xiàn)有污水處理廠的運行在中國,發(fā)現(xiàn)自動化設備輸入相對較低,能源消耗高,和大多數的系統(tǒng)不能滿足設計和操作需求投入運營時,或改變部分自動和部分手動操作狀態(tài)運行一段時間后,特別是曝氣系統(tǒng)。原因如下:
1. 自動化技術與工藝技術不是有機結合的。在中國污水處理廠建設初期，自動化系統(tǒng)成套引進國外產品和技術，南通純水設備雖然后來在國內購置了硬件系統(tǒng)，但控制技術沒有被系統(tǒng)吸收。自動化的國內污水處理行業(yè)很低,很多污水處理工程的建設自動化系統(tǒng)由冶金、化工、輕工和其他現(xiàn)場工程師設計、編程和調試、污水處理技術的不了解,不能結合的具體過程控制策略設計,通常使用使用現(xiàn)有的技術實踐,如PID調節(jié)、行業(yè)參數設定等，運行效果不理想。
2. 自動控制系統(tǒng)的培訓不到位。很多污水處理廠的操作人員沒有接受過控制系統(tǒng)供應商系統(tǒng)的培訓，除了基本的操作，沒有對曝氣系統(tǒng)調節(jié)技術等理論描述，只能在工作中摸索管理者。
3.沒有操作經驗。污水處理廠是非常重要的,從長遠來看,可以總結日常工作,且相對穩(wěn)定,對于經理們來說,這些法律往往比昂貴的自動控制設備更有用,但在建設污水處理廠,經理有很多設計還沒有完全調整空間,和有用的經驗也缺乏應用于污水設施建設的其他方式。
二、控制策略的不足
1、溶解氧控制的難點
污水水質的多變和生物處理系統(tǒng)中生化反應的復雜性，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)，檢測出結果再進行參數處理和調整，往往已滯后幾個小時甚至幾天，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的技術難度南通水處理設備，要求管理者具有較好的環(huán)境工程知識基礎和相當豐富的運行管理經驗。
另外，溶解氧指標并不能直接反映生物反應的氧氣需求量，它只是反映了反應池中氧氣的剩余程度，無法根據它的數值和變化直接計算氣量。
傳統(tǒng)的PID控制雖然在工程上廣泛采用，但只能解決線性系統(tǒng)的調節(jié)問題。曝氣系統(tǒng)中PID能夠實現(xiàn)對流量的控制，但對水質處理效果的控制能力有限。溶解氧（DO）控制時，PID參數的整定需要根據季節(jié)、水質的變化等實際情況不斷調整。從控制理論的角度來看，污水的生物處理過程具有大滯后、非線性、隨機性和多變量的特點，建立的模型也是經驗的、有條件的，因此，單純依靠理論模型建立的經典控制方法并不能很好地滿足溶解氧（DO）調節(jié)的需要，造成鼓風機和閥門調節(jié)頻繁、超調量大，使得設備壽命降低、能耗過高。
2、流量控制的重要性
空氣質量流量是直接影響曝氣處理效果的指標，從工程的角度看，諾大的反應池往往需要許多組曝氣設備，包括空氣管路、曝氣頭或曝氣器等，實際運行中，這些設備能否穩(wěn)定的工作、能否及時地發(fā)現(xiàn)和抑制故障，會影響到曝氣過程的穩(wěn)定和均衡，影響到生物反應效果和電耗。不穩(wěn)定的流量分布會擾亂溶解氧檢測參數的真實意義，使得本來就容易產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備，比如空氣由A分別輸送到B、C、D、E、F。在曝氣系統(tǒng)設計中，曝氣量應按照需要均勻的分布，實際上，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，當總氣量由于水質或水量變化而調整時，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，而且這種偏差也是變化的；另外，在系統(tǒng)進行時，如果某位置（如D）的曝氣設施堵塞或破漏，南通純水設備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，其他各點（B、C、E、F）的空氣流量也會相應改變，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，水面上很難發(fā)現(xiàn)。
曝氣分布不均使得溶解氧更加困難南通水處理設備。因為在工程中，溶解氧只能檢測某點（通常是曝氣池出口），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的環(huán)境狀態(tài)，當曝氣分布不均時，這一條件不真實，控制效果也不會理想。
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位置安裝流量檢測設備和調節(jié)閥門，并建立控制環(huán)節(jié)，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。
三、分析結論
曝氣系統(tǒng)的特點如下：
1）污水輸入量為隨機變量，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)的精確數學模型；
2）曝氣系統(tǒng)的參數維數高、強耦合，高度非線性；
3）溶解氧存在大時滯，系統(tǒng)平衡難以在較短時間內達到；
4）污水處理工藝中需要大量熟練操作人員的實踐經驗和知識；
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。
因此，解決好曝氣系統(tǒng)控制應從兩方面加以改善，一是解決曝氣池空氣流量的平衡和穩(wěn)定問題，二是尋求適合溶解氧控制空氣流量的控制策略。純水設備，南通水處理設備，去離子水設備。
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