隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保的重視，污水處理廠的監(jiān)管也越來(lái)越嚴(yán)格了。很多時(shí)候， 為了確保出水水質(zhì)的全面穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，需實(shí)現(xiàn)對(duì)各項(xiàng)工藝控制參數(shù)進(jìn)行精確控制，其中生物處理曝氣環(huán)節(jié)是一個(gè)非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。
在某種程度上，曝氣量的控制決定著整個(gè)系統(tǒng)對(duì)廢水的處理效果和污水處理廠能耗水平。因?yàn)槠貧饬枯^小時(shí)將會(huì)抑制系統(tǒng)中的硝化反應(yīng)，此外還會(huì)引起曝氣池中絲狀菌繁殖，導(dǎo)致污泥膨脹；而曝氣量較大時(shí)，不僅會(huì)使曝氣電耗，同時(shí)強(qiáng)烈的空氣攪拌還會(huì)打碎污泥絮體從而影響出水水質(zhì)。此外，如果處理工藝有硝化液回流時(shí)，回流的硝化液也會(huì)把氧帶入缺氧區(qū)，從而影響反硝化效果。由于污水廠的進(jìn)水水質(zhì)和水溫等條件有較大的波動(dòng)性，這也就要求我們應(yīng)及時(shí)調(diào)整曝氣量，以應(yīng)對(duì)這種變化，精確曝氣技術(shù)也因此受到了青睞。
隨著污水處理廠在線監(jiān)測(cè)儀表及相關(guān)技術(shù)設(shè)備性能提高，精確曝氣控制也是成為現(xiàn)實(shí)甚至取得了不錯(cuò)的效果。根據(jù)小編查閱的資料顯示， 污水處理廠應(yīng)用精確曝氣控制技術(shù)后不僅改善和穩(wěn)定了出水水質(zhì)，曝氣系統(tǒng)的能耗也降低了20%左右（不同資料數(shù)據(jù)可能有偏差，僅供參考）。接下來(lái)，小編就給大家詳細(xì)介紹一下精確曝氣技術(shù)。
精確曝氣技術(shù)原理和特點(diǎn)
目前國(guó)內(nèi)很多污水處理廠對(duì)于曝氣的控制還停留在手動(dòng)控制的基礎(chǔ)上，一般是操作人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)通過(guò)開(kāi)啟和關(guān)閉一定數(shù)量的鼓風(fēng)機(jī)和曝氣器來(lái)調(diào)節(jié)溶解氧。一旦運(yùn)行情況發(fā)生變化，就需要操作人員反復(fù)調(diào)試，如果調(diào)整不及時(shí)不僅影響了處理效果而且增加了曝氣電耗。
精確曝氣是通過(guò)在線儀表實(shí)時(shí)采集溶解氧、水量、氣量和鼓風(fēng)機(jī)壓力、功率等信號(hào)，然后通過(guò)內(nèi)置的智能化控制系統(tǒng)計(jì)算實(shí)時(shí)需氧量，再通過(guò)控制系統(tǒng)控制鼓風(fēng)機(jī)、閥門的開(kāi)度，動(dòng)態(tài)調(diào)整供應(yīng)氣量，使其氣水比接近理論氣水比，做到按需供氣。精確曝氣可以使生物系統(tǒng)運(yùn)行和出水水質(zhì)更加穩(wěn)定，同時(shí)比人工控制更加節(jié)能。
傳統(tǒng)的鼓風(fēng)曝氣機(jī)存在如下不足：
由于時(shí)間延遲，即從開(kāi)始曝氣到池內(nèi)溶解氧DO變化需要一段時(shí)間，這就容易造成DO的控制波動(dòng)很大；
耗能高。為了保證安全運(yùn)行，生物池DO值只能保持在較高的數(shù)值上，造成了過(guò)大的曝氣量的浪費(fèi)。
而與傳統(tǒng)曝氣方式相比，精確曝氣具有如下特點(diǎn)：
穩(wěn)定地控制生物池中的溶解氧濃度?？刂凭瓤蓛?yōu)化在工藝要求的溶解氧設(shè)定值的±0.5mg/L，提高生化處理效率，提高達(dá)標(biāo)率。
解決生物池曝氣不均衡的問(wèn)題。合理的分配氣量，大大減少了閥門及鼓風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)頻率，控制鼓風(fēng)機(jī)在穩(wěn)定的功率下供氣，保障曝氣系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
提高污水廠的自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)污水廠最重要過(guò)程參數(shù)溶解氧濃度的可控，保證實(shí)施運(yùn)行后完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。
縮短污水處理廠的工藝運(yùn)行調(diào)節(jié)時(shí)間。
顯著提高污水處理廠的抗負(fù)荷沖擊能力。
降低污水廠工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高污水廠的運(yùn)行效率。
目前比較成熟的精確控制技術(shù)可以分為兩種：“前饋+反饋+生物處理模塊”和“反饋調(diào)節(jié)+性能優(yōu)越的硬件系統(tǒng)”。
前饋+反饋+生物處理模塊
這種控制方式是以國(guó)際水協(xié)的活性污泥模型為基礎(chǔ)，根據(jù)污水廠歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)和在線儀表檢測(cè)到的水質(zhì)水量的變化，預(yù)測(cè)曝氣池所需的曝氣量，再結(jié)合曝氣池中實(shí)際溶解氧、水溫、MLSS及水壓等指標(biāo)，來(lái)調(diào)節(jié)空氣流量分配和鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量。
該控制模式較為完美，但需要采集較多的指標(biāo)，對(duì)儀表的性能穩(wěn)定性有較高的要求，并且生物模塊也難以準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)曝氣池所需供氣量。
反饋調(diào)節(jié)+性能優(yōu)越的硬件系統(tǒng)
該控制模式省去前饋和生物處理模塊，解決了對(duì)在線儀表過(guò)多依賴和生物模塊的準(zhǔn)確度問(wèn)題。但是該系統(tǒng)需要較高的對(duì)閥門和鼓風(fēng)機(jī)的控制能力，即該系統(tǒng)要能在較短的時(shí)間內(nèi)將閥門的開(kāi)度和鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量調(diào)整到能滿足水質(zhì)變化后曝氣池所需的供氣量和節(jié)能的目的。
精確曝氣技術(shù)的具體應(yīng)用
白龍港污水處理廠作為一座特大型污水處理廠，設(shè)計(jì)處理規(guī)模為280萬(wàn)m³／d，一級(jí)A提標(biāo)結(jié)束后，廠內(nèi)共有42條生物處理線，面對(duì)如此眾多的生產(chǎn)線，手動(dòng)控制溶解氧顯然不現(xiàn)實(shí)。
基于前饋／生物處理模塊／反饋的精確曝氣技術(shù)需要多種儀表協(xié)同工作，而白龍港污水處理廠生產(chǎn)線眾多，如果儀表精度差，那么控制效果不能穩(wěn)定保證，因此白龍港污水處理廠選擇基于末端DO控制方式同時(shí)搭配流量計(jì)和空氣閥門的VACOMASS精確曝氣控制系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)近一年的試運(yùn)行，控制效果比較理想，末端溶解氧可以穩(wěn)定控制在設(shè)定范圍內(nèi)，同時(shí)極大地減輕了人工調(diào)整的負(fù)擔(dān)，這種技術(shù)具有一定的節(jié)能效果。
精確曝氣控制依舊存在難點(diǎn)
實(shí)施精確曝氣雖然有不同的策略，在工程實(shí)際中也有一定的應(yīng)用。但是，從整體來(lái)看對(duì)污水處理廠的精確曝氣控制還存在如下儀器設(shè)備和技術(shù)上的問(wèn)題：
一是設(shè)備硬件和維護(hù)要求較高
精確曝氣系統(tǒng)需要配備閥門和溶解氧測(cè)定儀、氣體流量計(jì)、水流量計(jì)等儀表，其控制精度要求較高，若控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)后的曝氣量不能與理論需要的曝氣量一致，則容易造成出水水質(zhì)超標(biāo)。
隨著運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)，閥門和儀表可能出現(xiàn)較大偏差，需要頻繁校正，同時(shí)精確曝氣系統(tǒng)需要定期維護(hù)，因此對(duì)從業(yè)人員的技術(shù)要求較高，其需要具備一定的儀表自動(dòng)化知識(shí)。
二是無(wú)法實(shí)現(xiàn)空氣量精確匹配
大部分精確曝氣系統(tǒng)需要通過(guò)儀表采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行反饋，然后調(diào)整空氣閥門，而大部分空氣閥門調(diào)節(jié)存在一定誤差，同時(shí)儀表也存在較大的誤差，導(dǎo)致實(shí)際計(jì)算的氣量可能與理論氣量相差較大，難以精確提供空氣量。
當(dāng)空氣管路由一路主管細(xì)分成多路支管時(shí)，調(diào)整其中一路的閥門，其他支路曝氣量往往會(huì)出現(xiàn)較大變化，導(dǎo)致其他系統(tǒng)需要連鎖調(diào)整。
三是難以建立生物曝氣系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型
由于進(jìn)水水量、水質(zhì)為隨機(jī)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(shù)學(xué)模型，也就難以準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)下一周期需氣量。
四是在線監(jiān)測(cè)儀表的監(jiān)測(cè)和閥門、鼓風(fēng)機(jī)控制調(diào)節(jié)的滯后性
水質(zhì)在線測(cè)定儀如在線DO儀，在對(duì)溶解氧測(cè)定的過(guò)程是需要一定時(shí)間的，而好氧池的水體又是不斷流動(dòng)的，這就造成了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的滯后性。與此同時(shí)，控制系統(tǒng)對(duì)閥門、鼓風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)也不是瞬時(shí)完成的，這也形成了一定滯后性。
這些滯后程度還會(huì)產(chǎn)生一定的累加效應(yīng)，如果滯后過(guò)大溶解氧就會(huì)產(chǎn)生較大的波動(dòng)，曝氣控制精確的程度大打折扣。解決這一問(wèn)題不僅要開(kāi)發(fā)出性能更好的在線監(jiān)測(cè)儀表、閥門和鼓風(fēng)機(jī)，還需要對(duì)控制系統(tǒng)的程序進(jìn)一步優(yōu)化。
結(jié)語(yǔ)
曝氣控制是廢水生物處理工藝中重要的控制變量，在一定程度上決定著出水水質(zhì)和污水廠能耗水平。但是，目前限于技術(shù)水平和設(shè)備的性能的制約，現(xiàn)有的精確曝氣控制系統(tǒng)很難完美地長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)現(xiàn)精確曝氣。但隨著相關(guān)儀器設(shè)備，如在線DO、氨氮、空氣流量計(jì)、空氣閥門、曝氣設(shè)備等性能的不斷提高，精確曝氣控制的精確程度將會(huì)有很大的突破。
目前，在配備精確曝氣系統(tǒng)污水處理廠中，為充分發(fā)揮曝氣控制的性能，可以從兩方面著手：
①要加強(qiáng)對(duì)工藝管理人員的系統(tǒng)培訓(xùn)。工藝管理人員除掌握基本操作以外，還應(yīng)熟悉控制系統(tǒng)的原理、細(xì)節(jié)，在完成系統(tǒng)日常維護(hù)的同時(shí)能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行一定的調(diào)整；
②加強(qiáng)對(duì)在線儀表、設(shè)備的維護(hù)。在線儀表的準(zhǔn)確性是控制系統(tǒng)控制效果的前提，閥門、鼓風(fēng)機(jī)及曝氣器（盤）的性能穩(wěn)定的發(fā)揮對(duì)控制效果也極為關(guān)鍵，出現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)能及時(shí)解決。
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