隨著(zhù)國家對環(huán)保的重視，污水處理廠(chǎng)的監管也越來(lái)越嚴格了。很多時(shí)候， 為了確保出水水質(zhì)的全面穩定達標，需實(shí)現對各項工藝控制參數進(jìn)行精確控制，其中生物處理曝氣環(huán)節是一個(gè)非常關(guān)鍵的環(huán)節。
在某種程度上，曝氣量的控制決定著(zhù)整個(gè)系統對廢水的處理效果和污水處理廠(chǎng)能耗水平。因為曝氣量較小時(shí)將會(huì )抑制系統中的硝化反應，此外還會(huì )引起曝氣池中絲狀菌繁殖，導致污泥膨脹；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，從而影響反硝化效果。由于污水廠(chǎng)的進(jìn)水水質(zhì)和水溫等條件有較大的波動(dòng)性，這也就要求我們應及時(shí)調整曝氣量，以應對這種變化，精確曝氣技術(shù)也因此受到了青睞。
隨著(zhù)污水處理廠(chǎng)在線(xiàn)監測儀表及相關(guān)技術(shù)設備性能提高，精確曝氣控制也是成為現實(shí)甚至取得了不錯的效果。根據小編查閱的資料顯示， 污水處理廠(chǎng)應用精確曝氣控制技術(shù)后不僅改善和穩定了出水水質(zhì)，曝氣系統的能耗也降低了20%左右（不同資料數據可能有偏差，僅供參考）。接下來(lái)，小編就給大家詳細介紹一下精確曝氣技術(shù)。
精確曝氣技術(shù)原理和特點(diǎn)
目前國內很多污水處理廠(chǎng)對于曝氣的控制還停留在手動(dòng)控制的基礎上，一般是操作人員根據經(jīng)驗通過(guò)開(kāi)啟和關(guān)閉一定數量的鼓風(fēng)機和曝氣器來(lái)調節溶解氧。一旦運行情況發(fā)生變化，就需要操作人員反復調試，如果調整不及時(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(xiàn)儀表實(shí)時(shí)采集溶解氧、水量、氣量和鼓風(fēng)機壓力、功率等信號，然后通過(guò)內置的智能化控制系統計算實(shí)時(shí)需氧量，再通過(guò)控制系統控制鼓風(fēng)機、閥門(mén)的開(kāi)度，動(dòng)態(tài)調整供應氣量，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運行和出水水質(zhì)更加穩定，同時(shí)比人工控制更加節能。
傳統的鼓風(fēng)曝氣機存在如下不足：
由于時(shí)間延遲，即從開(kāi)始曝氣到池內溶解氧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。為了保證安全運行，生物池DO值只能保持在較高的數值上，造成了過(guò)大的曝氣量的浪費。
而與傳統曝氣方式相比，精確曝氣具有如下特點(diǎn)：
穩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定值的±0.5mg/L，提高生化處理效率，提高達標率。
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(mén)及鼓風(fēng)機的調節頻率，控制鼓風(fēng)機在穩定的功率下供氣，保障曝氣系統的安全穩定運行。
提高污水廠(chǎng)的自動(dòng)化水平，實(shí)現污水廠(chǎng)最重要過(guò)程參數溶解氧濃度的可控，保證實(shí)施運行后完全實(shí)現自動(dòng)化控制。
縮短污水處理廠(chǎng)的工藝運行調節時(shí)間。
顯著(zhù)提高污水處理廠(chǎng)的抗負荷沖擊能力。
降低污水廠(chǎng)工作人員的勞動(dòng)強度，提高污水廠(chǎng)的運行效率。
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“反饋調節+性能優(yōu)越的硬件系統”。
前饋+反饋+生物處理模塊
這種控制方式是以國際水協(xié)的活性污泥模型為基礎，根據污水廠(chǎng)歷史運行數據和在線(xiàn)儀表檢測到的水質(zhì)水量的變化，預測曝氣池所需的曝氣量，再結合曝氣池中實(shí)際溶解氧、水溫、MLSS及水壓等指標，來(lái)調節空氣流量分配和鼓風(fēng)機風(fēng)量。
該控制模式較為完美，但需要采集較多的指標，對儀表的性能穩定性有較高的要求，并且生物模塊也難以準確地預測曝氣池所需供氣量。
反饋調節+性能優(yōu)越的硬件系統
該控制模式省去前饋和生物處理模塊，解決了對在線(xiàn)儀表過(guò)多依賴(lài)和生物模塊的準確度問(wèn)題。但是該系統需要較高的對閥門(mén)和鼓風(fēng)機的控制能力，即該系統要能在較短的時(shí)間內將閥門(mén)的開(kāi)度和鼓風(fēng)機的風(fēng)量調整到能滿(mǎn)足水質(zhì)變化后曝氣池所需的供氣量和節能的目的。
精確曝氣技術(shù)的具體應用
白龍港污水處理廠(chǎng)作為一座特大型污水處理廠(chǎng)，設計處理規模為280萬(wàn)m³／d，一級A提標結束后，廠(chǎng)內共有42條生物處理線(xiàn)，面對如此眾多的生產(chǎn)線(xiàn)，手動(dòng)控制溶解氧顯然不現實(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(chǎng)生產(chǎn)線(xiàn)眾多，如果儀表精度差，那么控制效果不能穩定保證，因此白龍港污水處理廠(chǎng)選擇基于末端DO控制方式同時(shí)搭配流量計和空氣閥門(mén)的VACOMASS精確曝氣控制系統，經(jīng)過(guò)近一年的試運行，控制效果比較理想，末端溶解氧可以穩定控制在設定范圍內，同時(shí)極大地減輕了人工調整的負擔，這種技術(shù)具有一定的節能效果。
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)際中也有一定的應用。但是，從整體來(lái)看對污水處理廠(chǎng)的精確曝氣控制還存在如下儀器設備和技術(shù)上的問(wèn)題：
一是設備硬件和維護要求較高
精確曝氣系統需要配備閥門(mén)和溶解氧測定儀、氣體流量計、水流量計等儀表，其控制精度要求較高，若控制系統調節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。
隨著(zhù)運行時(shí)間延長(cháng)，閥門(mén)和儀表可能出現較大偏差，需要頻繁校正，同時(shí)精確曝氣系統需要定期維護，因此對從業(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。
二是無(wú)法實(shí)現空氣量精確匹配
大部分精確曝氣系統需要通過(guò)儀表采集的數據進(jìn)行反饋，然后調整空氣閥門(mén)，而大部分空氣閥門(mén)調節存在一定誤差，同時(shí)儀表也存在較大的誤差，導致實(shí)際計算的氣量可能與理論氣量相差較大，難以精確提供空氣量。
當空氣管路由一路主管細分成多路支管時(shí)，調整其中一路的閥門(mén)，其他支路曝氣量往往會(huì )出現較大變化，導致其他系統需要連鎖調整。
三是難以建立生物曝氣系統的精確數學(xué)模型
由于進(jìn)水水量、水質(zhì)為隨機變量，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的精確數學(xué)模型，也就難以準確地預測下一周期需氣量。
四是在線(xiàn)監測儀表的監測和閥門(mén)、鼓風(fēng)機控制調節的滯后性
水質(zhì)在線(xiàn)測定儀如在線(xiàn)DO儀，在對溶解氧測定的過(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，這就造成了監測數據的滯后性。與此同時(shí)，控制系統對閥門(mén)、鼓風(fēng)機的調節也不是瞬時(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，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(xiàn)監測儀表、閥門(mén)和鼓風(fēng)機，還需要對控制系統的程序進(jìn)一步優(yōu)化。
結語(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(zhù)出水水質(zhì)和污水廠(chǎng)能耗水平。但是，目前限于技術(shù)水平和設備的性能的制約，現有的精確曝氣控制系統很難完美地長(cháng)時(shí)間的實(shí)現精確曝氣。但隨著(zhù)相關(guān)儀器設備，如在線(xiàn)DO、氨氮、空氣流量計、空氣閥門(mén)、曝氣設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污水處理廠(chǎng)中，為充分發(fā)揮曝氣控制的性能，可以從兩方面著(zhù)手：
①要加強對工藝管理人員的系統培訓。工藝管理人員除掌握基本操作以外，還應熟悉控制系統的原理、細節，在完成系統日常維護的同時(shí)能對系統進(jìn)行一定的調整；
②加強對在線(xiàn)儀表、設備的維護。在線(xiàn)儀表的準確性是控制系統控制效果的前提，閥門(mén)、鼓風(fēng)機及曝氣器（盤(pán)）的性能穩定的發(fā)揮對控制效果也極為關(guān)鍵，出現問(wèn)題應能及時(shí)解決。
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