基于BBR工藝的精準曝氣系統(tǒng)研究

尹建達 孫世鵬 張文超

滄州市供水排水集團有限公司，中國·河北 滄州 061000

1 BBR 改造

BBR 生化處理系統(tǒng)主要由混合池、BBR 設(shè)備、BBR 限氧曝氣池及沉淀池組合而成。該工藝結(jié)合了附著型生物處理（生物膜）和懸浮型生物（活性污泥）處理技術(shù)，引入了優(yōu)勢化培養(yǎng)的芽孢桿菌菌屬，配套投加的營養(yǎng)液為芽孢桿菌的繁殖和優(yōu)勢化培養(yǎng)提供了微量元素，保證BBR 工藝系統(tǒng)內(nèi)芽孢桿菌接種后無需反復(fù)投加補充，有效地解決了脫氮、除磷和消除惡臭等諸多污水處理的難題。污水經(jīng)過預(yù)處理系統(tǒng)（粗格柵、細格柵、旋流沉砂池等）去除污水中的漂浮物以及砂粒，保證后續(xù)水泵設(shè)施及其他污水處理設(shè)施的正常運行。

經(jīng)預(yù)處理后的污水自流入混合池，在混合池內(nèi)進水與混合液回流、污泥回流水均勻混合后進入BBR 設(shè)備，在BBR 設(shè)備中實現(xiàn)芽孢桿菌的生長繁殖，并且通過芽孢桿菌的吸附及分解去除污水中部分有機物、氨氮、總氮、硝酸鹽。污水經(jīng)BBR 設(shè)備自流進入后端限氧曝氣池，通過對溶解氧、污泥濃度等條件的控制，使芽孢桿菌優(yōu)勢化培養(yǎng)，發(fā)揮其高效去除有機物、氨、磷的能力。

BBR 限氧曝氣池的出水自流入后端沉淀池，對泥水混合物進行充分泥水分離，同時沉淀池中污泥回流到前端混合池中，提高系統(tǒng)內(nèi)污泥濃度，從而提高系統(tǒng)處理能力。經(jīng)沉淀后的上清液進入消毒池進行消毒處理后達標排放。系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥輸送至污泥處理系統(tǒng)進行處理[1]。

2 精準曝氣控制系統(tǒng)

根據(jù)BBR 改造后運行中的實際數(shù)據(jù)，匯總出不同DO段的最優(yōu)化風量值，將DO 值在0～6 范圍內(nèi)，微分成為若干小段，每一段給出風量的上下限，再根據(jù)進水量配以適當?shù)南禂?shù)作為控制權(quán)重。這樣在指定預(yù)期的DO 值與進水量后，就能夠確定需要的總風量[2]。然后再將4 個平行好氧池的8個電動閥開度進行均衡調(diào)控。在不同風量比例條件下，每個生化池的閥門開度由于與風機遠近距離差別較大，因此閥門開度與單池的風量無法實現(xiàn)線性變化。最好的控制方式是采用微分的方式進行歸納控制，在不同的風量范圍，每個閥門的開度比例大致不變。判斷出總風量后，根據(jù)總風量確定4個平行好氧池的8 個電動閥開度。

3 精準曝氣改造效果對比

3.1 能耗對比

從2020年進行篩選，最終選定2020年5月20日—6月12日這24 天作為對比數(shù)據(jù)，雙方運行參數(shù)如下：

①2021年2月21日—3月16日：

進水水量：67302m3；COD 濃度：321；MLSS：7720；DO：A1.76；B1.79；C1.74；D1.76。

②2020年5月20日—6月12日：

進水水量：74216m3；COD 濃度：337；MLSS：7262；DO：A1.90；B1.90；C1.89；D1.93。

③2021年24日：

MCC3 總電耗=深度穩(wěn)定電耗（恒定）-BBR 工藝電耗（新增）=458675-26400=432275kW·h。

④2020年24日：

MCC3 總電耗-深度穩(wěn)定電耗（12000kW·h，水量增加電耗）=515440-12000=503440kW·h。

503440-432275=711665kW·h÷24 天=2965kW·h/天×0.52 元/（kW·h）=1542 元/天。因此，對比節(jié)省電量2965kW·h/天，節(jié)約電費1542 元/天。

3.2 系統(tǒng)穩(wěn)定性對比

項目改造完成后，目前已可以對生化池的曝氣精確度實施精確控制，由PLC 設(shè)置溶解氧控制值，風機通過自動計算，風機頻率變化和調(diào)節(jié)閥門開度進行調(diào)節(jié)控制，使生化池溶解氧通過最大限度圍繞設(shè)定值進行控制，偏差很小，可控制在±0.2 范圍內(nèi)。因此大大降低了曝氣的偏差，可根據(jù)工藝變化要求對溶解氧進行準確控制和校正。

3.3 曝氣平衡度對比

除了目前能夠達到的曝氣設(shè)定值和實際曝氣值之間存在很好的配合度之外，四個好氧池均勻穩(wěn)定度也有相當程度的提高，目前可以通過調(diào)節(jié)四序列8 閥門的開閉程度，配合風機風量的控制，最大限度地將四序列溶解氧實際值圍繞在設(shè)定值周圍，四序列溶氧值保持相對平衡，近期每條序列溶氧控制偏差可保持在±0.1 左右，且越來越穩(wěn)定。最終通過自動化程序?qū)娘L機的啟停和頻率以及閥門開度的控制達到及時調(diào)節(jié)曝氣氣量，以較為節(jié)約的方式滿足水質(zhì)及工藝運行要求的目的[3]。

3.4 工程控制合理性對比

BBR 工藝主要以總氮的去除為重要目的，這就需要對曝氣末端即硝化液回流處的溶解氧控制更為精細，從而達到更高的脫氮效果的目的。此次改造已通過更合理的溶氧儀表位置的變更，能夠通過更為精準的控制硝化液回流端溶解氧的幅度，提高總氮的去除效果，從而達到節(jié)約碳源的目的[4]。

4 結(jié)論

進行的精準曝氣系統(tǒng)的控制改造經(jīng)過不斷優(yōu)化調(diào)整，已經(jīng)完全能夠滿足該污水處理廠的風量控制，芽孢桿菌的掛膜效率穩(wěn)定提高。從控制效果來看，風量追蹤精度在芽孢桿菌要求的限氧條件下穩(wěn)定控制在90%以上，DO 控制較手工調(diào)控更加及時、穩(wěn)定。通過大量同期數(shù)據(jù)比對，精準曝氣系統(tǒng)完全能夠滿足AAO 與BBR 結(jié)合的改造工藝，在出水各項指標不斷提升的未來，市政污水處理廠的精準曝氣改造必將成為大勢所趨。