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生化法污水处理过程中曝气量的控制
2020/8/25
鼓风曝气体系电耗一般占全厂电耗的60%左右，是全厂节能的关键。最根本的节能办法是提高曝气操控功率，降低氧的耗费，从而减小风量。
进行气量操控是曝气体系作用最明显的节能办法，据美国环境保护署对美国12个处理设施的调查成果显示，以溶解氧（DO）为目标操控风量时可节电33%。依据风机风量与能耗的关系可知，电耗随气量改动很大，因而进行气量操控节能作用明显，并且功率越大作用越明显，当然气量并不是能够恣意减小，它将遭到许多要素的影响。
从处理工艺的角度看，曝气体系有必要进行操控，因为曝气体系假如操作不当，曝气量过小，二次沉积池可能因为缺氧而产生污泥堕落，即池底污泥厌氧分解，产生许多气体，促使污泥上浮。当曝气时间长或曝气量过大时，在曝气池中将产生高度硝化作用，使混合液中硝酸盐浓度较高。这时，在沉积池中可能因为反硝化而产生许多N2，而使污泥上浮。
总结国内现有污水处理厂的运转后发现，主动化设备投入较低，能耗高，并且体系大多在投产时没能到达规划运转要求，或在运转一段时间后改为部分主动、部分手动的运转状况，特别是曝气体系。剖析原因主要有以下几个方面：
1、溶解氧操控的难点
污水水质的多变和生物处理体系中生化反响的复杂性，决议了污水处理的溶解氧（DO）检测操控是一个大滞后体系，检测出成果再进行参数处理和调整，往往已滞后几个小时乃至几天，形成许多不合格水的排出。这种体系的特色是污水生物处理体系的运转办理具有适当的技能难度，要求办理者具有较好的环境工程常识基础和适当丰厚的运转办理经验。
别的，溶解氧目标并不能直接反映生物反响的氧气需求量，它仅仅反映了反响池中氧气的剩余程度，无法依据它的数值和改动直接核算气量。
传统的PID操控虽然在工程上广泛采用，但只能处理线性体系的调理问题。曝气体系中PID能够完成对流量的操控，但对水质处理作用的操控能力有限。溶解氧（DO）操控时，PID参数的整定需求依据时节、水质的改动等实际情况不断调整。从操控理论的角度来看，污水的生物处理进程具有大滞后、非线性、随机性和多变量的特色，树立的模型也是经验的、有条件的，因而，单纯依靠理论模型树立的经典操控办法并不能很好地满足溶解氧（DO）调理的需求，形成鼓风机和阀门调理频繁、超调量大，使得设备寿命降低、能耗过高。
2、流量操控的重要性
空气质量流量是直接影响曝气处理作用的目标，从工程的角度看，诺大的反响池往往需求许多组曝气设备，包括空气管路、曝气头或曝气器等，实际运转中，这些设备能否安稳的工作、能否及时地发现和按捺毛病，会影响到曝气进程的安稳和均衡，影响到生物反响作用和电耗。不安稳的流量散布会扰乱溶解氧检测参数的实在意义，使得本来就容易产生振动的溶解氧操控变得愈加难以驾御。
曝气池通常是几百或几千平米的活动水池，空气管路经过总管和支管将压缩空气输送到池底的曝气设备，比如空气由A分别输送到B、C、D、E、F。在曝气体系规划中，曝气量应按照需求均匀的散布，实际上，因为管道压力损失，B方位和F方位的空气压力和流量存在差异，当总气量因为水质或水量改动而调整时，B方位和F方位的压差和流量差也会产生改动，这会形成曝气散布的误差，并且这种误差也是改动的；别的，在体系进行时，假如某方位（如D）的曝气设施阻塞或破漏，会形成该方位压力和流量的改动，一起会引起整个空气管路的压力和流量从头散布，其他各点（B、C、E、F）的空气流量也会相应改动，引起曝气散布的误差。上述运转中的曝气散布不均往往是躲藏性的，水面上很难发现。
曝气散布不均使得溶解氧愈加困难。因为在工程中，溶解氧只能检测某点（通常是曝气池出口），不能反映出氧量的散布，溶解氧操控的一个条件是溶解氧值实在地反映曝气池生物反响的环境状况，当曝气散布不均时，这一条件不实在，操控作用也不会抱负。
因而，空气流量的操控是曝气操控中十分重要的一环，假如在B、C、D、E、F方位装置流量检测设备和调理阀门，并树立操控环节，流量误差就会在运转中被纠正，溶解氧的操控也会愈加有用。
1）污水输入量为随机变量，其外部环境具有许多不确定要素，因而难以树立曝气生物体系的精确数学模型；
2）曝气体系的参数维数高、强耦合，高度非线性；
3）溶解氧存在大时滞，体系平衡难以在较短时间内到达；
4）污水处理工艺中需求许多熟练操作人员的实践经验和常识；
5）曝气流量散布的安稳和均匀是操控处理作用和节能的基础。
因而，处理好曝气体系操控应从两方面加以改进，一是处理曝气池空气流量的平衡和安稳问题，二是寻求适合溶解氧操控空气流量的操控战略。
进行气量操控是曝气体系作用最明显的节能办法，据美国环境保护署对美国12个处理设施的调查成果显示，以溶解氧（DO）为目标操控风量时可节电33%。依据风机风量与能耗的关系可知，电耗随气量改动很大，因而进行气量操控节能作用明显，并且功率越大作用越明显，当然气量并不是能够恣意减小，它将遭到许多要素的影响。
从处理工艺的角度看，曝气体系有必要进行操控，因为曝气体系假如操作不当，曝气量过小，二次沉积池可能因为缺氧而产生污泥堕落，即池底污泥厌氧分解，产生许多气体，促使污泥上浮。当曝气时间长或曝气量过大时，在曝气池中将产生高度硝化作用，使混合液中硝酸盐浓度较高。这时，在沉积池中可能因为反硝化而产生许多N2，而使污泥上浮。
别的，曝气量的散布是否均衡和安稳也是影响处理作用和能耗的一个重要原因。在曝气体系运转时，因为种种干扰，曝气量的散布会产生改动，比如，一个当地曝气头阻塞，气体流量会减少，一起，也会形成其它当地流量增大，相反，曝气头破损，气体流量会大增，一起会形成其它当地流量锐减。这些都会使生物反响不平衡，处理质量下降。为到达处理作用，不得不调整曝气量，而此刻某一点的溶解氧的改动亦不能准确反映生物池的处理状况，使得以溶解氧为目标的操控变得不安稳，能耗增加。
一、职业现状的不足
总结国内现有污水处理厂的运转后发现，主动化设备投入较低，能耗高，并且体系大多在投产时没能到达规划运转要求，或在运转一段时间后改为部分主动、部分手动的运转状况，特别是曝气体系。剖析原因主要有以下几个方面：
1、主动化技能与工艺技能未能有机结合。我国污水处理厂起步时，主动化体系成套引进国外产品和技能，以后虽然硬件体系在国内采购，操控技能并没有被体系的吸收。国内污水处理职业的主动化专业力量较低，许多兴修的污水处理工程的主动化体系是由冶金、化工、轻工等领域工程师规划、编程和调试的，对污水处理工艺了解较少，不能结合具体工艺进行操控战略规划，一般采用套用本职业现有技能的作法，如本职业PID调理及其整定参数等，因而，运转作用并不抱负。
2、自控体系训练不到位。许多污水处理厂运转人员没有得到操控体系供货商体系的训练，除了根本操作以外，没有从理论上对比如曝气体系调理技能的叙述，使得办理人员只能在工作中从头摸索。
3、运转经验未得到利用。污水处理厂很重要的一点，是在长时间运转之后，能够总结日常规律，并且相对安稳，对于办理者，这些规律往往比昂贵的自控设备有用，但是在污水厂建设中，许多规划并没有给办理者留有充分的调整空间，并且这些有用的经验也缺少应用到其他污水设施建设的途径。
二、操控战略的不足
1、溶解氧操控的难点
污水水质的多变和生物处理体系中生化反响的复杂性，决议了污水处理的溶解氧（DO）检测操控是一个大滞后体系，检测出成果再进行参数处理和调整，往往已滞后几个小时乃至几天，形成许多不合格水的排出。这种体系的特色是污水生物处理体系的运转办理具有适当的技能难度，要求办理者具有较好的环境工程常识基础和适当丰厚的运转办理经验。
别的，溶解氧目标并不能直接反映生物反响的氧气需求量，它仅仅反映了反响池中氧气的剩余程度，无法依据它的数值和改动直接核算气量。
传统的PID操控虽然在工程上广泛采用，但只能处理线性体系的调理问题。曝气体系中PID能够完成对流量的操控，但对水质处理作用的操控能力有限。溶解氧（DO）操控时，PID参数的整定需求依据时节、水质的改动等实际情况不断调整。从操控理论的角度来看，污水的生物处理进程具有大滞后、非线性、随机性和多变量的特色，树立的模型也是经验的、有条件的，因而，单纯依靠理论模型树立的经典操控办法并不能很好地满足溶解氧（DO）调理的需求，形成鼓风机和阀门调理频繁、超调量大，使得设备寿命降低、能耗过高。
2、流量操控的重要性
空气质量流量是直接影响曝气处理作用的目标，从工程的角度看，诺大的反响池往往需求许多组曝气设备，包括空气管路、曝气头或曝气器等，实际运转中，这些设备能否安稳的工作、能否及时地发现和按捺毛病，会影响到曝气进程的安稳和均衡，影响到生物反响作用和电耗。不安稳的流量散布会扰乱溶解氧检测参数的实在意义，使得本来就容易产生振动的溶解氧操控变得愈加难以驾御。
曝气池通常是几百或几千平米的活动水池，空气管路经过总管和支管将压缩空气输送到池底的曝气设备，比如空气由A分别输送到B、C、D、E、F。在曝气体系规划中，曝气量应按照需求均匀的散布，实际上，因为管道压力损失，B方位和F方位的空气压力和流量存在差异，当总气量因为水质或水量改动而调整时，B方位和F方位的压差和流量差也会产生改动，这会形成曝气散布的误差，并且这种误差也是改动的；别的，在体系进行时，假如某方位（如D）的曝气设施阻塞或破漏，会形成该方位压力和流量的改动，一起会引起整个空气管路的压力和流量从头散布，其他各点（B、C、E、F）的空气流量也会相应改动，引起曝气散布的误差。上述运转中的曝气散布不均往往是躲藏性的，水面上很难发现。
曝气散布不均使得溶解氧愈加困难。因为在工程中，溶解氧只能检测某点（通常是曝气池出口），不能反映出氧量的散布，溶解氧操控的一个条件是溶解氧值实在地反映曝气池生物反响的环境状况，当曝气散布不均时，这一条件不实在，操控作用也不会抱负。
因而，空气流量的操控是曝气操控中十分重要的一环，假如在B、C、D、E、F方位装置流量检测设备和调理阀门，并树立操控环节，流量误差就会在运转中被纠正，溶解氧的操控也会愈加有用。
三、剖析结论
曝气体系的特色如下：1）污水输入量为随机变量，其外部环境具有许多不确定要素，因而难以树立曝气生物体系的精确数学模型；
2）曝气体系的参数维数高、强耦合，高度非线性；
3）溶解氧存在大时滞，体系平衡难以在较短时间内到达；
4）污水处理工艺中需求许多熟练操作人员的实践经验和常识；
5）曝气流量散布的安稳和均匀是操控处理作用和节能的基础。
因而，处理好曝气体系操控应从两方面加以改进，一是处理曝气池空气流量的平衡和安稳问题，二是寻求适合溶解氧操控空气流量的操控战略。
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