解析一體化污水曝氣量的控制難點(diǎn),！
鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)電耗一般占全廠電耗的60%左右,，是全廠節(jié)能的關(guān)鍵,。最根本的節(jié)能措施是提高曝氣控制效率，降低氧的浪費(fèi),，從而減小風(fēng)量,。進(jìn)行氣量控制是曝氣系統(tǒng)效果明顯的節(jié)能方法，據(jù)美國(guó)環(huán)境保護(hù)署對(duì)美國(guó)12個(gè)處理設(shè)施的調(diào)查結(jié)果顯示,，以溶解氧（DO）為指標(biāo)控制風(fēng)量時(shí)可節(jié)電33%,。根據(jù)風(fēng)機(jī)風(fēng)量與能耗的關(guān)系可知,，電耗隨氣量變化很大，因此進(jìn)行氣量控制節(jié)能效果明顯,，而且功率越大效果越明顯,，當(dāng)然氣量并不是可以任意減小，它將受到許多因素的影響,。
一體化污水曝氣從處理工藝的角度看,，曝氣系統(tǒng)必須進(jìn)行控制，因?yàn)槠貧庀到y(tǒng)如果操作不當(dāng),，曝氣量過(guò)小,，二次沉淀池可能由于缺氧而發(fā)生污泥腐化，即池底污泥厭氧分解,，產(chǎn)生大量氣體,，促使污泥上浮。當(dāng)曝氣時(shí)間長(zhǎng)或曝氣量過(guò)大時(shí),，在曝氣池中將發(fā)生高度硝化作用,，使混合液中硝酸鹽濃度較高。這時(shí),，在沉淀池中可能由于反硝化而產(chǎn)生大量N2,，而使污泥上浮。
另外,，曝氣量的分布是否均衡和穩(wěn)定也是影響處理效果和能耗的一個(gè)重要原因。在曝氣系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),，由于種種干擾,，曝氣量的分布會(huì)發(fā)生變化，比如,，一個(gè)地方曝氣頭堵塞,，氣體流量會(huì)減少，同時(shí),，也會(huì)造成其它地方流量增大,，相反，曝氣頭破損,，氣體流量會(huì)大增,，同時(shí)會(huì)造成其它地方流量銳減。這些都會(huì)使生物反應(yīng)不平衡,，處理質(zhì)量下降,。為達(dá)到處理效果，不得不調(diào)整曝氣量,，而此時(shí)某一點(diǎn)的溶解氧的變化亦不能準(zhǔn)確反映生物池的處理狀態(tài),，使得以溶解氧為指標(biāo)的控制變得不穩(wěn)定,，能耗增加。
總結(jié)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有污水處理廠的運(yùn)行后發(fā)現(xiàn),，自動(dòng)化設(shè)備投入較低,，能耗高，而且系統(tǒng)大多在投產(chǎn)時(shí)沒(méi)能達(dá)到設(shè)計(jì)運(yùn)行要求,，或在運(yùn)行一段時(shí)間后改為部分自動(dòng),、部分手動(dòng)的運(yùn)行狀態(tài)，特別是曝氣系統(tǒng),。分析原因主要有以下幾個(gè)方面：
1,、自動(dòng)化技術(shù)與工藝技術(shù)未能有機(jī)結(jié)合。我國(guó)污水處理廠起步時(shí),，自動(dòng)化系統(tǒng)成套引進(jìn)國(guó)外產(chǎn)品和技術(shù),，以后雖然硬件系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)采購(gòu)，控制技術(shù)并沒(méi)有被系統(tǒng)的吸收,。國(guó)內(nèi)污水處理行業(yè)的自動(dòng)化力量較低,，很多興建的污水處理工程的自動(dòng)化系統(tǒng)是由冶金、化工,、輕工等領(lǐng)域工程師設(shè)計(jì),、編程和調(diào)試的，對(duì)污水處理工藝了解較少,，不能結(jié)合具體工藝進(jìn)行控制策略設(shè)計(jì),，一般采用套用本行業(yè)現(xiàn)有技術(shù)的作法，如本行業(yè)PID調(diào)節(jié)及其整定參數(shù)等,，因此,，運(yùn)行效果并不理想。
2,、自控系統(tǒng)培訓(xùn)不到位,。很多污水處理廠運(yùn)行人員沒(méi)有得到控制系統(tǒng)供應(yīng)商系統(tǒng)的培訓(xùn)，除了基本操作以外,，沒(méi)有從理論上對(duì)諸如曝氣系統(tǒng)調(diào)節(jié)技術(shù)的講述,，使得管理人員只能在工作中重新摸索。
3,、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)未得到利用,。污水處理廠很重要的一點(diǎn)，是在長(zhǎng)期運(yùn)行之后,，可以總結(jié)日常規(guī)律,，而且相對(duì)穩(wěn)定，對(duì)于管理者,，這些規(guī)律往往比昂貴的自控設(shè)備有用,，但是在污水廠建設(shè)中,，很多設(shè)計(jì)并沒(méi)有給管理者留有充分的調(diào)整空間，而且這些有用的經(jīng)驗(yàn)也缺乏應(yīng)用到其他污水設(shè)施建設(shè)的途徑,。
一體化污水曝氣污水水質(zhì)的多變和生物處理系統(tǒng)中生化反應(yīng)的復(fù)雜性,，決定了污水處理的溶解氧（DO）檢測(cè)控制是一個(gè)大滯后系統(tǒng)，檢測(cè)出結(jié)果再進(jìn)行參數(shù)處理和調(diào)整,，往往已滯后幾個(gè)小時(shí)甚至幾天,，造成大量不合格水的排出。這種系統(tǒng)的特點(diǎn)是污水生物處理系統(tǒng)的運(yùn)行管理具有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)難度,，要求管理者具有較好的環(huán)境工程知識(shí)基礎(chǔ)和相當(dāng)豐富的運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn),。
另外，溶解氧指標(biāo)并不能直接反映生物反應(yīng)的氧氣需求量,，它只是反映了反應(yīng)池中氧氣的剩余程度,，無(wú)法根據(jù)它的數(shù)值和變化直接計(jì)算氣量。
傳統(tǒng)的PID控制雖然在工程上廣泛采用,，但只能解決線性系統(tǒng)的調(diào)節(jié)問(wèn)題,。曝氣系統(tǒng)中PID能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)流量的控制，但對(duì)水質(zhì)處理效果的控制能力有限,。溶解氧（DO）控制時(shí),，PID參數(shù)的整定需要根據(jù)季節(jié)、水質(zhì)的變化等實(shí)際情況不斷調(diào)整,。從控制理論的角度來(lái)看,，污水的生物處理過(guò)程具有大滯后、非線性,、隨機(jī)性和多變量的特點(diǎn),，建立的模型也是經(jīng)驗(yàn)的、有條件的,，因此，單純依靠理論模型建立的經(jīng)典控制方法并不能很好地滿(mǎn)足溶解氧（DO）調(diào)節(jié)的需要,，造成鼓風(fēng)機(jī)和閥門(mén)調(diào)節(jié)頻繁,、超調(diào)量大，使得設(shè)備壽命降低,、能耗過(guò)高,。一體化污水曝氣空氣質(zhì)量流量是直接影響曝氣處理效果的指標(biāo)，從工程的角度看,，諾大的反應(yīng)池往往需要許多組曝氣設(shè)備,，包括空氣管路、曝氣頭或曝氣器等,，實(shí)際運(yùn)行中,，這些設(shè)備能否穩(wěn)定的工作,、能否及時(shí)地發(fā)現(xiàn)和抑制故障，會(huì)影響到曝氣過(guò)程的穩(wěn)定和均衡,，影響到生物反應(yīng)效果和電耗,。不穩(wěn)定的流量分布會(huì)擾亂溶解氧檢測(cè)參數(shù)的真實(shí)意義，使得本來(lái)就容易產(chǎn)生振蕩的溶解氧控制變得更加難以駕御,。
曝氣池通常是幾百或幾千平米的流動(dòng)水池,，空氣管路通過(guò)總管和支管將壓縮空氣輸送到池底的曝氣設(shè)備，比如空氣由A分別輸送到B,、C,、D、E,、F,。在曝氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，曝氣量應(yīng)按照需要均勻的分布,，實(shí)際上,，由于管道壓力損失，B位置和F位置的空氣壓力和流量存在差異,，當(dāng)總氣量由于水質(zhì)或水量變化而調(diào)整時(shí),，B位置和F位置的壓差和流量差也會(huì)發(fā)生改變，這會(huì)造成曝氣分布的偏差,，而且這種偏差也是變化的,；另外，在系統(tǒng)進(jìn)行時(shí),，如果某位置（如D）的曝氣設(shè)施堵塞或破漏,，會(huì)造成該位置壓力和流量的改變，同時(shí)會(huì)引起整個(gè)空氣管路的壓力和流量重新分布,，其他各點(diǎn)（B,、C、E,、F）的空氣流量也會(huì)相應(yīng)改變,，引起曝氣分布的偏差。上述運(yùn)行中的曝氣分布不均往往是隱藏性的,，水面上很難發(fā)現(xiàn),。
曝氣分布不均使得溶解氧更加困難。因?yàn)樵诠こ讨?，溶解氧只能檢測(cè)某點(diǎn)（通常是曝氣池出口）,，不能反映出氧量的分布，溶解氧控制的一個(gè)條件是溶解氧值真實(shí)地反映曝氣池生物反應(yīng)的環(huán)境狀態(tài),，當(dāng)曝氣分布不均時(shí),，這一條件不真實(shí),，控制效果也不會(huì)理想。
因此,，空氣流量的控制是曝氣控制中十分重要的一環(huán),，如果在B、C,、D,、E、F位置安裝流量檢測(cè)設(shè)備和調(diào)節(jié)閥門(mén),，并建立控制環(huán)節(jié),，流量偏差就會(huì)在運(yùn)行中被糾正，溶解氧的控制也會(huì)更加有效,。一體化污水曝氣系統(tǒng)的特點(diǎn)如下：
1）污水輸入量為隨機(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,；
2）曝氣系統(tǒng)的參數(shù)維數(shù)高,、強(qiáng)耦合，高度非線性,；
3）溶解氧存在大時(shí)滯,，系統(tǒng)平衡難以在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到；
4）污水處理工藝中需要大量熟練操作人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和知識(shí),；
5）曝氣流量分布的穩(wěn)定和均勻是控制處理效果和節(jié)能的基礎(chǔ),。
因此，解決好曝氣系統(tǒng)控制應(yīng)從兩方面加以改善,，一是解決曝氣池空氣流量的平衡和穩(wěn)定問(wèn)題,，二是尋求適合溶解氧控制空氣流量的控制策略。
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