電氣自動化控制技術在污水處理廠曝氣量控制的應用

孫冬陽

摘 要：電氣自動化的控制技術能夠對污水處理廠中的好氧曝氣量起到控制性的作用，這些控制技術也因其自身具備節(jié)能、高效的優(yōu)勢，受到了人們愈來愈多的關注。本文便以曝氣量的控制內(nèi)容作為出發(fā)點，并就電氣自動化的相關控制技術在曝氣量控制中的運用辦法作出探究，以期為各位讀者提供參考。

關鍵詞：電氣自動化控制技術；污水處理廠；曝氣量控制；應用

電氣自動化技術包含了自動化的控制技術、電子技術以及電力系統(tǒng)所依賴的IT技術等先進技術，而曝氣量作為污水處理廠中對好氧工藝進行調(diào)節(jié)的可靠參數(shù)值，對于實現(xiàn)污水處理也有著重大效用。據(jù)此，本文對于污水處理廠中曝氣量控制運用在電氣自動化控制技術中的具體方法分析，也有著十分深刻的現(xiàn)實意義。

一、曝氣量控制的相關概述

曝氣量指的是對污水處理廠內(nèi)好氧工藝展開調(diào)節(jié)最為需要的參數(shù)數(shù)值，當曝氣量的數(shù)值較低時，即容易造成生化系統(tǒng)中溶解氧的濃度驟然降低，并且在消化反應被有效抑制時，絲狀菌會出現(xiàn)大量的繁殖，進而導致污泥膨脹和出水的水質(zhì)超標。當曝氣量的控制量超過標準數(shù)值時，活性污泥的絮體則會被擊碎，從而也會致使水質(zhì)超標，因此，曝氣量的控制對于污水水質(zhì)的處理有著極為重要的影響作用。

二、電氣自動化控制技術運用于曝氣量控制中的具體方法

電氣自動化的控制技術在污水處理廠的曝氣量控制中的應用方法是多樣的，簡要概括起來主要有以下方法：

（一）關于橫曝氣量的控制方法

橫曝氣量的控制指的是通過對曝氣池內(nèi)部供氣量保持恒定的供應，制定出一些合適的策略。此種方法在污水處理廠的應用是較為普遍的。但是由于該項方法在策略的制定上并不能對進水的水質(zhì)、水量、曝氣池內(nèi)溶解氧、晝夜溫度以及其他能夠產(chǎn)生的因素起到一個綜合考慮的效果，所以該方式也更加適用于水質(zhì)、進水量以及相關生產(chǎn)工藝更為穩(wěn)定的處理環(huán)境中。而要實現(xiàn)恒曝氣量的控制，則需要通過安裝空氣流量計的方法完成，首先布設好空氣流量的裝置，將其輸出的信號作為由PLC所控制的信號，接著將PID的控制器引入其中，利用對風機或是已經(jīng)在空氣管線上安裝好的電動閥門實施控制任務，從而使供氣量能夠達到預先的PLC設定值，并且使之保持一個穩(wěn)定、恒定的控制狀態(tài)。

（二）恒溶解氧的分布控制方法

溶解氧的串級控制也是電氣自動化技術在曝氣量控制中的重要應用內(nèi)容。這種操作方式是隨著儀表、儀器的逐步完善而發(fā)展起來的新型技術，主要依賴于關于溶解氧的檢測儀器的功能。該儀器能夠對所需處理的污水展開普遍的適用，并且溶解氧物質(zhì)也可以作為一項重要的參數(shù)內(nèi)容，能夠在曝氣量的控制中進行參與，并且起到一定的控制效用。目前，該方法也在企業(yè)管理的工作中得到了越來越廣泛的運用。

對污水需氧生物進行處理的工藝手段是多樣的，在不同的曝氣系統(tǒng)中也有所區(qū)分。以常見的推流式來說，技術人員將溶解氧儀器安裝在其反應器的末端位置上，便可以實現(xiàn)對于曝氣系統(tǒng)的狀態(tài)探測。但是通常情況下，一臺溶解氧儀器是無法滿足整個曝氣系統(tǒng)的狀態(tài)反應的，所以在具體環(huán)境中，通常采用將曝氣池區(qū)域進行分段隔開后者劃分開的方式來完成小范圍的反應檢測。這種分布方式也能夠實現(xiàn)在一定數(shù)量范圍內(nèi)的關于溶解氧的過程檢測，并及時建立起溶解氧的曲線模型，以此實現(xiàn)管理者對于不同區(qū)域的曝氣調(diào)節(jié)閥對于PID的控制調(diào)節(jié)。值得注意的是，因為溶解氧的分析檢測儀器具有一定的滯后性特點，因而在對PID的各項參數(shù)進行設定時，技術人員要認真予以考慮，將PID的調(diào)節(jié)死區(qū)數(shù)值設置的更為合理，以此保障調(diào)閥的動作能夠適應各項工藝調(diào)節(jié)的要求，并且對調(diào)節(jié)閥的頻繁變動起到一個有效減少的效果。

（三）分時段的恒曝氣量控制方式

該方式主要指的是在曝氣量控制的前提下所制定出的一項優(yōu)化策略。分時段的曝氣量控制針對的是在一天中不同時段的進水量與水質(zhì)具有規(guī)律性的變化，并且作出及時的控制，這項方法也被廣泛地運用于城市的污水處理中。而要實現(xiàn)分時段的曝氣控制，首先需要在不同的時間段內(nèi)，根據(jù)所設定的不同調(diào)節(jié)流量，通過PID調(diào)節(jié)方式的實施，完成自動控制曝氣量的目的。

在對調(diào)節(jié)閥進行操作調(diào)節(jié)的過程中，需要遵循一定的原則。簡單來說有以下方面：其一，調(diào)節(jié)量要根據(jù)時間段來完成曝氣量的設定，并且完成整點調(diào)節(jié)。其二，調(diào)節(jié)過程中，需要對實踐段進行選定，那么可以選定的整點時間段（0：00-23：00）則可以有24個，為了避免在此過程中調(diào)節(jié)閥的頻繁動作而給設備造成損害，那么在對流量值進行設定時，需要做到有意義的對應。其三，在設定過程中，這項控制策略也存在顯著的缺點，這項缺點集中體現(xiàn)在對曝氣量的控制工作上，要取得正確的曝氣量數(shù)值則需要技術人員在不斷的生產(chǎn)實踐中，將好氧區(qū)的DO在各個工藝階段的內(nèi)容進行總結，對于不同的天氣、不同時間以及不同季節(jié)的規(guī)律變化都要做到認真歸納。才能保證以此制定出最為正確、最優(yōu)化的曝氣設定值。在得出曝氣量數(shù)值后，工作人員也要對曝氣量所設定的曲線進行不斷地修正，以此保障整個曝氣量得到最為優(yōu)質(zhì)、節(jié)能的使用控制效果。

（四）溶解氧的串級控制方法

關于溶解氧的串級控制指的是通過對主控制器、從控制器進行引入的方式，實現(xiàn)設定溶解的氧動態(tài)參數(shù)的設定任務。而這個隊曝氣量進行自動調(diào)節(jié)的行為，主要是通過控制器完成。主控制器將收集到的水體氨氮信號以及其他信息進行匯總，并對各個曝氣池內(nèi)設定的溶解氧數(shù)值進行分配確定，再對各個區(qū)域內(nèi)部的曝氣閥實施PID控制調(diào)節(jié)。該方法主要將出水口的氨氮當做是主控制器進行信號傳輸?shù)拇壙刂?，但是由于此時的生化系統(tǒng)也出現(xiàn)了較大變化，所以這也是一種對于事后展開干擾的一項控制策略，帶給出水氨氮具有波動性大的特點。當前這項技術在實際工作中的研究與應用趨勢已經(jīng)逐漸走上讓進水參數(shù)引入到控制器之中，以此實現(xiàn)事前控制的效果這一方向，導致出水的指標波動狀況也往往較為平穩(wěn)。

（五）精準化的曝氣量控制方法

此種方法是一種具有自動化、精準化、經(jīng)濟化的控制手段，通過計算機技術、自動化技術與污水處理技術相互結合起來，以此完成綜合性的智能控制任務。其控制方式主要是通過構建數(shù)學模型而實現(xiàn)，并通過將水質(zhì)監(jiān)測的內(nèi)容作為反饋信號，以此完成對于控制策略的預先選擇，并且同步實現(xiàn)各個曝氣池內(nèi)的溶解氧與空氣的流量值等分配任務的確定。對各個池內(nèi)的溶解氧與曝氣量進行調(diào)節(jié)的方法主要是通過電動的調(diào)節(jié)閥進行控制，而總曝氣量的控制也需要投入一定數(shù)量的鼓風機、導葉開度或者是變頻器，并將壓力信號視為分配與安全的限制條件，由此可見。通過以上過程中對于控制儀表儀器中個性參數(shù)的控制，再利用這些參數(shù)數(shù)值經(jīng)過PLC后傳入到計算機建立的數(shù)學模型中，經(jīng)過科學的計算與分析后，計算機再下達出控制的指令，通過上述一系列操作過程，便實現(xiàn)了對于曝氣的精準化控制。

結束語：

電氣自動化的相關技術在污水處理廠曝氣量控制中的運用是十分高效的。通過一系列應用方法的落實，不僅能夠實現(xiàn)對于曝氣量的直接控制工作，同時也促進了污水水質(zhì)處理任務得到圓滿的完成，進而為企業(yè)獲取更為優(yōu)異的自動化生產(chǎn)力與獲得更好的處理質(zhì)量創(chuàng)造有利條件。

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