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汙水處理曝氣量（liàng）的控製難點

汙水處理曝氣量（liàng）的控製難點

發布日期（qī）：2022/3/25 15:42:56
鼓風曝氣係統電耗一般（bān）占全廠電耗的60%左右，是全廠節能（néng）的關鍵。最根（gēn）本的節能措施是提高曝氣控製效率，降低氧的浪費，從而減小風量。

進行（háng）氣量控製是曝氣係統效果最顯著（zhe）的節（jiē）能方法，據（jù）美國環（huán）境（jìng）保護署（shǔ）對美國12個處理設施的調查結果顯示，以溶解氧（DO）為指標控（kòng）製風量時可節電33%。根據風機風量與能耗的關係可知，電耗隨氣量（liàng）變化很大，因此進行氣量控製節能（néng）效果（guǒ）顯著，而且功率越（yuè）大效果越明（míng）顯，當然氣量並不是可以任意減小，它將受到許多因素的影響。
從處理工藝的角度看，曝氣係統必須進行控製，因為曝氣係統如果操作（zuò）不當，曝氣量過小，二（èr）次沉澱池可能由（yóu）於缺氧而發（fā）生汙泥腐化，即池底（dǐ）汙泥（ní）厭氧分解，產生大量氣體，促使汙泥上浮。當曝（pù）氣時間長或曝（pù）氣量過大時，在曝氣池中將發生高度（dù）硝化作用，使混合液中硝（xiāo）酸鹽濃度較高（gāo）。這時，在沉澱池中可能由於反（fǎn）硝化而產生（shēng）大（dà）量N2，而使汙泥上浮。
另外，曝氣量的分布是否均衡和穩定也是影響處理效（xiào）果和能耗的一個重（chóng）要原因。在曝氣係統運行時（shí），由於種種幹擾，曝氣量的分布會發生變化，比如，一個地方曝氣頭（tóu）堵塞，氣體（tǐ）流量會減少，同（tóng）時，也會造成其它地方流量增大，相反，曝氣頭破損，氣體流量（liàng）會大增，同時會造成其（qí）它地方流量銳減。這些都會使生物反應不平衡，處理質量下降。為達到處理效果，不得不調整曝氣量，而（ér）此時某一點的溶解氧的變化亦不能（néng）準確反映生物池的處理狀態，使得以溶解氧為指標（biāo）的控製變得不穩定，能耗增加。

一、行業現（xiàn）狀的不足


總結國內現有汙水（shuǐ）處理廠的運行後發現，自動化設備投入較低，能耗高，而且係統大多在投產時沒能達到設計運行要求，或在運行一段時間（jiān）後改為（wéi）部分自動、部分手動的運行（háng）狀態，特別是（shì）曝氣係統。分析原因主要有以下幾個方麵：
1、自動化技術與工藝技（jì）術未能有機結合。我國汙水（shuǐ）處理廠起步時，自動化係統成套（tào）引進國外產品和技（jì）術，以後雖然硬件係統（tǒng）在國內采（cǎi）購，控製技術並沒有被係統的吸收。國內汙水處理行業的自（zì）動化專業力量較低，很多興建的汙水處理工程的自動化係統是由冶金、化工、輕工等領域工程師設計、編程和調試（shì）的，對汙水處理工藝了解較（jiào）少，不能結合具體工藝進行控製策略設計（jì），一般采用套用本行業現有技術的作法，如本行（háng）業PID調節及其整（zhěng）定參數等，因（yīn）此，運（yùn）行（háng）效果並不理想。
2、自控係統培訓不到位。很多（duō）汙水處（chù）理廠運行人員沒有得（dé）到控製係（xì）統供應商（shāng）係統的培訓（xùn），除（chú）了基本（běn）操作以外，沒有從理論上對諸如曝氣係統調節技術的（de）講述，使得管理人員隻能在工作中重新摸索。
3、運行經驗未得到（dào）利用（yòng）。汙水處理廠很重要的一（yī）點，是在長期運行之後，可以總結日常規律（lǜ），而且相對穩定（dìng），對於管理者，這些規律往往比昂貴的自控設備有用，但是在汙水廠建設中，很多設計並沒有給管理者留有充分的（de）調整空（kōng）間，而且這些（xiē）有用的經驗也缺乏應用到其他汙（wū）水設施建（jiàn）設的途徑。



二、控（kòng）製策略的不足


1、溶解氧控製的難點
汙水（shuǐ）水質的多變和生物處理（lǐ）係（xì）統（tǒng）中生化反應的複雜性，決定了汙水處理的（de）溶解氧（DO）檢測控製是一個大滯後係（xì）統，檢測出結果再進行參數處理和調整，往往已滯後幾個小時甚至幾天，造成大量（liàng）不（bú）合格水（shuǐ）的排（pái）出。這（zhè）種係統的特點是汙水生物處理係統的運（yùn）行管理具有相當的技（jì）術難（nán）度，要求管理者具有較好（hǎo）的（de）環境工程知識基礎和（hé）相當豐富的運行管理經驗。
另外（wài），溶（róng）解氧指標並不能直接反映生（shēng）物反應的氧氣需求量，它隻（zhī）是反映了反應池中氧氣的剩餘（yú）程度，無法根據它的數值和變化直接計算（suàn）氣量。
傳統的PID控（kòng）製雖然在工程（chéng）上廣泛采（cǎi）用，但隻能解決線性係統的調節問題。曝（pù）氣（qì）係（xì）統中PID能夠實現對流量的控製（zhì），但對水質處（chù）理效果的控製能力有限。溶解氧（DO）控製時，PID參（cān）數（shù）的整定需要根據季節、水（shuǐ）質的（de）變化等實際情況不斷調整。從控（kòng）製理論的（de）角度來看，汙水的（de）生物處理過（guò）程具有大滯後、非線性、隨（suí）機性（xìng）和（hé）多變量的（de）特點，建立的模型也是經驗的、有條件的，因此，單純依靠（kào）理論（lùn）模型（xíng）建立的經典控製方法並不能很好地滿足溶解氧（DO）調節的需要，造成鼓風機和閥門調節頻繁、超調量大，使得設備壽命降低、能耗過高。
2、流量控（kòng）製的重要性
空氣質量流量是直接影響曝氣處理效果的指標，從工程的角度看（kàn），諾大的反應池往往需要許多組曝氣設備，包括空氣管路、曝氣頭（tóu）或（huò）曝氣器等（děng），實際運行中，這些設備能否穩定（dìng）的工作、能否及時地發現和抑製故障，會影響到曝氣過程的穩定（dìng）和均衡，影響到生物反應效果和電耗。不穩定的（de）流量分布會擾亂溶解氧檢測參數的真實意義，使得本來就容易（yì）產生振蕩的溶解氧（yǎng）控製變得更加難以駕（jià）禦。
曝氣池通常（cháng）是幾百或幾千平米的流動水池，空（kōng）氣管路通過總管和支（zhī）管將壓縮空氣輸送到池底的曝氣設備，比如空氣由A分別（bié）輸送到B、C、D、E、F。在曝氣係統設計中，曝氣量應按照需要均勻的分布，實際上，由（yóu）於管道壓力損失，B位置和F位置的（de）空氣壓力和流量（liàng）存在差異，當總氣量由於水質或水量變化而調整時，B位置和F位置的壓差（chà）和流量差也會發生改變，這（zhè）會造成曝氣分布的偏差，而且這種偏差（chà）也是變化的；另外，在係統（tǒng）進行時，如果某（mǒu）位置（如D）的曝氣設施堵塞或破（pò）漏，會（huì）造成該位置壓力和流（liú）量的（de）改變，同（tóng）時會引起整個空氣管路的壓力和流量重新分布，其他（tā）各點（diǎn）（B、C、E、F）的空氣流量也會相應改變，引（yǐn）起曝氣（qì）分布的偏（piān）差。上述運行中的曝氣分布不均往往是隱藏性（xìng）的（de），水麵（miàn）上很難發現。
曝氣分布不均使得溶解氧更加困（kùn）難。因為在工程中，溶解氧隻能（néng）檢測（cè）某點（通常是曝氣池出口），不能反映（yìng）出氧量的分布，溶解（jiě）氧控製的一個條（tiáo）件是溶解氧（yǎng）值真實地反映曝（pù）氣池生物反（fǎn）應的環境（jìng）狀態，當曝（pù）氣分布不均時，這（zhè）一條件不真實，控製效果（guǒ）也不會理想。
因此，空氣流量（liàng）的控製是曝氣控製中十分重（chóng）要的（de）一環，如果在B、C、D、E、F位置安裝（zhuāng）流量檢（jiǎn）測設備和調節閥門，並建（jiàn）立控製環節（jiē），流量偏差就會在（zài）運行中被糾正，溶解氧的控（kòng）製也會更加有效（xiào）。

三、分析結（jié）論


曝（pù）氣係統的特點如下：
1）汙水輸入量為隨機變量，其外部環境具有許多不確定因素，因此難以建立曝（pù）氣生物係統的精確數（shù）學（xué）模型；
2）曝氣係統的參數維數高、強耦合，高度非線性；
3）溶解氧存在大時滯，係統平衡難以在較短時間內（nèi）達到；
4）汙水處（chù）理工藝中需要大量熟練操作人員的實踐經驗和知識；
5）曝氣流量分布的穩（wěn）定和均勻是控製處理效果和節能的基礎。
因此（cǐ），解決好曝氣係統控製應從兩方麵加以（yǐ）改善，一是解決曝氣池空（kōng）氣流量的平衡和穩（wěn）定問題，二是尋求適合（hé）溶解氧控製空（kōng）氣流量的控製策（cè）略（luè）。

MBR設計階（jiē）段需要注意的幾個問題

高密度沉澱池工藝及設計參數

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