基于節(jié)能的精確曝氣系統(tǒng)在大型污水處理廠的研究

陳露嵐++姚斌

摘 要：大多數(shù)使用活性污水處理技術(shù)的污水處理廠曝氣系統(tǒng)具有溶解氧濃度波動大，曝氣量冗余和單位曝氣能耗較高等問題。經(jīng)過對紹興水處理三期曝氣池精確曝氣分配控制系統(tǒng)技術(shù)運行資料的分析，結(jié)果表明溶氧控制穩(wěn)定，溶解氧控制可達到設(shè)定值（±0.5mg/L）范圍內(nèi)的目的。在曝氣池溶解氧濃度穩(wěn)定、保證生化系統(tǒng)穩(wěn)定運行的情況下，節(jié)氣效果通常在25%～50%，從而降低了曝氣裝置的能耗，節(jié)省了曝氣單位的經(jīng)營成本。

關(guān)鍵詞：精確曝氣 溶解氧 節(jié)能 自動控制

中圖分類號：X703 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）10（c）-0119-02

目前，活性污泥法因其成本較低、管理難度小、處理效率高的優(yōu)勢，仍然是眾多污水處理廠的首要選擇[1]。其中，曝氣系統(tǒng)的供氧穩(wěn)定程度決定了曝氣池的運行效率、出水水質(zhì)情況和運行能耗。因此，溶解氧濃度是過程控制的重要控制參數(shù)[2]。在進水水質(zhì)變化的過程中，通過曝氣閥門開度保持溶解氧的穩(wěn)定，對生產(chǎn)的自動控制和降低曝氣單元的能耗具有重大的現(xiàn)實意義[3-6]。

本文以紹興水處理發(fā)展有限公司三期曝氣系統(tǒng)為對象，選擇使用基于氣態(tài)動態(tài)反饋控制原理的精確曝氣分配與控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了溶解氧自動控制的穩(wěn)定運行，并達到節(jié)能降耗的目的。

1 精確曝氣分配與控制系統(tǒng)的原理和控制策略

1.1 紹興水處理三期曝氣池溶解氧單元控制策略

系統(tǒng)以溶解氧信號為觸發(fā)信號，空氣流量信號為控制信號，當(dāng)溶解氧處于設(shè)定值±0.5mg/L以內(nèi)時，空氣流量計及時采集所控轄區(qū)供氣需求量，反饋至閥門控制器對閥門開度進行小范圍調(diào)整，控制溶解氧恒定；當(dāng)溶解氧值超過或低于設(shè)定范圍時，就地控制器及時調(diào)整閥門開度，使溶解氧值回復(fù)到控制范圍內(nèi)。單個曝氣控制單元示意如圖1所示。

1.2 曝氣量的控制策略

因為三期進水水量、水質(zhì)不斷變化，生化過程對應(yīng)其氣量需求亦實時改變，因此需對鼓風(fēng)機的氣量供給進行相應(yīng)的控制。紹興污水處理廠三期供氣系統(tǒng)采用5臺KA44SV-GL315型HV-TUBRO鼓風(fēng)機，運行方式為4用1備，具體控制策略為由系統(tǒng)計算合適的鼓風(fēng)機壓力設(shè)定值并將壓力設(shè)定信號提供給鼓風(fēng)機管理系統(tǒng)（MCP），使得鼓風(fēng)機處于恒定壓力狀態(tài)下運行，風(fēng)管上的閥門處于給定開度，從而完成氣體總量的供給。氣量控制系統(tǒng)選配壓力設(shè)定優(yōu)化控制器，壓力優(yōu)化控制器動態(tài)的太極各就地控制模塊計算壓損信號，以風(fēng)管上的靜壓值為對此信號，動態(tài)給定MCP優(yōu)化的壓力設(shè)定信號，由MCP完成鼓風(fēng)機壓力優(yōu)化控制，如圖2所示。

2 精確曝氣分配與控制系統(tǒng)運行分析

2.1 溶解氧控制效果對比分析

為了驗證該系統(tǒng)對氣量分配控制效果評價的科學(xué)性，在進水水質(zhì)水量實時變動情況下，曲線顯示1#曝氣池與2#曝氣池末廊道在同一時間段內(nèi)溶解氧濃度的變化，1#曝氣池開啟精確曝氣系統(tǒng)，2#曝氣池關(guān)閉精確曝氣系統(tǒng)如圖3所示。紅色曲線為1#曝氣池，藍色曲線為2#曝氣池。

由圖3可以發(fā)現(xiàn)，在同一時間段，1#曝氣池內(nèi)溶解氧控制效果較理想，溶解氧曲線波動較小，基本穩(wěn)定在3.5mg/L的范圍內(nèi)，上下波動基本處于±0.5mg/L范圍內(nèi)。2#曝氣池末端廊道溶解氧曲線波動較大較不穩(wěn)定，溶解氧值與設(shè)定值有較大差異，這種不穩(wěn)定會造成風(fēng)量消耗增大并對處理效果產(chǎn)生影響，無法保證系統(tǒng)工藝穩(wěn)定運行。

2.2 節(jié)能效果對比分析

對比分析兩組曝氣池總管風(fēng)量在同一時間段的變化曲線，1#曝氣池開啟精確曝氣系統(tǒng)，2#曝氣池關(guān)閉精確曝氣系統(tǒng)，1#曝氣池的精確曝氣分配與控制系統(tǒng)風(fēng)量波動較小，供風(fēng)量也處于較低水平，節(jié)氣效果明顯，節(jié)氣效果一般在25%～50%。

3 結(jié)語

根據(jù)4個多月初步調(diào)試數(shù)據(jù)的監(jiān)測分析和統(tǒng)計結(jié)果顯示，紹興水處理三期曝氣池自使用精確曝氣分配與控制系統(tǒng)后，在穩(wěn)定控制溶解氧濃度，滿足工藝運行要求的同時，節(jié)氣效果在25%～50%，降低了曝氣單元的能耗，節(jié)省曝氣單元運行費用，實現(xiàn)了節(jié)能的目的。

該系統(tǒng)在紹興污水廠三期曝氣池的成功調(diào)試和運行，論證了精確曝氣分配與控制系統(tǒng)對于采用鼓風(fēng)曝氣的活性污泥法工藝具有良好的適用性和有效性，對于公司一期和二期曝氣池的智能控制具有一定的指導(dǎo)和借鑒意義。

參考文獻

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