污水處理廠曝氣量控制的電氣自動化控制技術

肖娥

（貴州中煙工業(yè)有限責任公司遵義卷煙廠，貴州 遵義 563000）

隨著我國經濟的發(fā)展，污水處理廠針對曝氣量控制，開始應用電力自動化控制技術，可以優(yōu)化曝氣量控制，保障企業(yè)的生產安全和穩(wěn)定發(fā)展。污水處理廠主要負責處理污水，是組成排水系統(tǒng)的關鍵所在，只有擁有完善的排水系統(tǒng)，才能實現(xiàn)環(huán)境保護。但是，污水處理廠還為社會環(huán)境的不同方面在提供后備保障。另外，隨著當前我國污的水處理標準不斷提高，污水處理領域對曝氣量控制的策略也愈發(fā)多樣化。

1 曝氣量控制

曝氣量控制在污水處理工藝中是一個重要的調節(jié)參數(shù)，其控制質量與污水處理結果之間存在直接關系。而曝氣量在一般情況下必須控制在特定范圍內，如果曝氣量一旦出現(xiàn)過高的情況，那么污水的處理成本也會隨之提升，同時效率降低。而曝氣量控制過低則會導致氧濃度下降，出現(xiàn)無法完全反應消化反應的情況。而緒類菌體則會得到大量的繁殖機會，此時的水質將會加速惡化。

2 電氣自動化控制技術在曝氣量控制中的應用

而當前在污水處理中，對于曝氣量控制策略非常多，主要包括分時段恒曝氣量控制、恒曝氣量控制、恒溶解氧分布控制、精準化曝氣控制。

2.1 恒曝氣量的控制

該方式主要是站在曝氣池供氣量恒定的前提下制定控制策略，而恒曝氣量控制在當前的污水處理廠中是主要的處理方式，并且在實際應用該控制方式時，其步驟較為簡潔，非常適合應用在生產工藝和進水量穩(wěn)定的企業(yè)中，能夠得到更加理想的效果。而該控制方式則是安裝空氣流量計來實現(xiàn)，利用PLC 控制的反饋信號為輸出信號，以此調節(jié)空氣管線上的電動閥門。在曝氣量達到設定值時，能夠保持恒定狀態(tài)。如圖1 所示為恒曝氣量控制示意圖。

圖1 污水處理廠恒曝氣量控制示意圖

2.2 分時段恒曝氣量的控制

該控制技術主要是對一天內不同時間段制定優(yōu)化策略，并且該優(yōu)化策略具有非常強的規(guī)律性，適合應用在城市污水處理廠中，但是，實際操作環(huán)節(jié)較為復雜，并且該方式與時間段之間存在直接關聯(lián)，在不同時間段應用的效果不同。除此之外，還需要注意準確調節(jié)閥，每個時段的曝氣量均需嚴格計算，可以確保不同時段內的曝氣量出現(xiàn)變化，同時，統(tǒng)一時間內的曝氣量為恒定。基于1h 作為一個時間段，可以劃分為24 個整時間段，通過對于水量規(guī)律進行分析，同時設定流量、曝氣量。但是，這一形式在操作方面具有一定難度，因為不同時段存在較大的變化規(guī)律，時間、天氣等因素均會產生影響，所以工作人員要掌握規(guī)律變化，同時，還需設定最好曝氣量值，并根據情況隨時進行調整，因此，該方式的工作量和工作難度相對較大，這導致在實際應用分時段恒曝氣量控制的過程中，其實際應用效果與預期之間的差異相對較大。而在設定最優(yōu)曝氣值時，要通過曲線數(shù)值修正，基于此方式，才可以實現(xiàn)曝氣值運行控制的最優(yōu)化目的。如圖2所示為分時段恒曝氣量控制圖。

圖2 污水處理廠的分時段恒曝氣量控制面板

2.3 恒溶解氧分布控制

隨著我國儀表技術的發(fā)展，溶解氧檢測儀表在污水處理廠的應用力度不斷加大，溶解氧作為工藝參數(shù)，參與曝氣量的自動控制已經非常普遍。恒溶解氧分布控制能夠實時監(jiān)控溶解氧含量，該方法的工作流程是在反應器上應用溶解氧檢測儀表，由儀表來反映池中的溶解氧含量。但是，由于污水處理廠非常大，所以，一個儀表完全無法反映所有區(qū)域，所以需要分片管理曝氣池。

2.4 溶解氧串級控制

溶解氧串級控制方法主要是從控制器著手，通過設定溶解氧的動態(tài)參數(shù)，從而完成曝氣值的自動調節(jié)目的。其中，主控制器主要是采集出水的氨氮信號實現(xiàn)溶解氧的定值分配，并且在分配前需設定溶解氧定值，同時，對各個區(qū)域的曝氣值進行全面調節(jié)。另外，出水口的氨氮作為主控制器、輸入信號，主要是由溶解氧定值進行控制，因為生化系統(tǒng)出現(xiàn)變化，在實際應用時，可能會干擾污水處理，并且注意干擾無法徹底清除，導致后續(xù)可能會出現(xiàn)較大的氨氮波動量，影響污水處理廠的正常運行。當前，我國對該技術的研究已經進入下一個階段，而發(fā)展方向也開始逐漸改變，更加集中在進水參數(shù)引入控制器方面的研究。

2.5 精準化曝氣量控制

精準化曝氣控制在所有的控制策略中更加復雜，但該控制策略具有十分突出的自動化水平以及較高的精準度，并且經濟效益更好，所以，是一種有效的控制策略。精準化曝氣控制是通過利用電氣自動化技術、污水處理技術、計算機技術等，結合多種技術，利用數(shù)字建模實現(xiàn)綜合處理的目的。而精準化曝氣控制的流程是以水質檢測信號為前期參照，提前制定策略方法和調節(jié)方式，同時，利用計算機實現(xiàn)動態(tài)調整，通過自動閥門起到能控制作用。精準化曝氣控制相較于其他的控制方式更加自動化，并且擁有較高的技術含量，但由于該策略對技術手段具有較高要求，所以，當前部分污水處理廠無法達到技術要求，在應用力度和普及程度上存在不足。

3 自動化控制系統(tǒng)在污水處理廠中的應用

3.1 DCS 自動化控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)中具有多臺獨立微機，而各個微機之間可以通過網絡架構連接，同時，系統(tǒng)中還具有工程師、操作員以及控制站等內容，各部分之間連接之后相互合作、協(xié)調、配合來完成控制工作。而DCS 自動化控制系統(tǒng)在污水處理廠中的應用優(yōu)勢體現(xiàn)為實時控制、協(xié)調性強等。

3.2 工業(yè)現(xiàn)場控制系統(tǒng)

相較于DCS 自動化控制系統(tǒng)來說，工業(yè)現(xiàn)場控制系統(tǒng)應用在污水處理廠中的復雜程度更高，該系統(tǒng)的各個設備之間主要是采用多向串聯(lián)、多連接點的連接方式，這一方式可以提高各設備的能力，從而使新資源信息共享的目的。但是，因為不同的污水處理廠所擁有的設備兼容性不同，所以系統(tǒng)內部非常缺乏一套統(tǒng)一規(guī)劃體系，導致無法實現(xiàn)整體化的協(xié)調目的，因此，該系統(tǒng)的應用范圍相對較窄。

4 結語

綜上所述，污水處理廠的自動控制得到了飛速的發(fā)展，但是，在當前仍舊還未實現(xiàn)最優(yōu)控制。污水處理廠通過應用電氣自動化控制系統(tǒng)，具有非常理想的效果。本文通過分析五項應用技術，可以在一定程度上滿足污水處理廠的曝氣值控制需求，從而提高污水處理技術，促進我國現(xiàn)階段污水處理事業(yè)的進一步發(fā)展，使我國能夠建設成為環(huán)境友好型社會和資源節(jié)約型社會。