汙水（shuǐ）處理曝氣量控製難點

　　鼓風曝氣係統電耗一般占全（quán）廠電耗的60%左右，是全廠節能的關鍵。最根本的節能措施是提高曝氣控製效（xiào）率，降低氧的浪費，從而減小風量。

　　進行氣量控（kòng）製是（shì）曝氣係統效果最顯著的節能（néng）方法，據美國（guó）環境保護署（shǔ）對美國12個處理設施（shī）的（de）調查結果顯示，以溶解氧（yǎng）(DO)為指標控製風量時可節電33%。根據（jù）風機風量（liàng）與能耗的關係可知，電耗隨氣量變化很大，因此進行氣量控製節能效（xiào）果顯著，而且功（gōng）率越（yuè）大效果越（yuè）明顯，當然氣（qì）量並不是可以任意減小，它將受到許多（duō）因素的影響（xiǎng）。

　　從處理工藝的角度看，曝氣係統必（bì）須進行控製，因為曝氣（qì）係統如果操作不當，曝氣（qì）量過（guò）小，二次沉澱池可能由於缺氧而發生汙泥（ní）腐化（huà），即池底汙泥厭氧（yǎng）分解，產生大量氣體，促使汙泥上浮（fú）。當曝氣時間長（zhǎng）或曝（pù）氣量過大時，在曝氣（qì）池中將發生高度硝化（huà）作用，使混合液中硝酸鹽濃度（dù）較高。這時，在沉澱池中可能由於反（fǎn）硝化而（ér）產生大（dà）量N2，而使汙泥上浮。

　　另外，曝氣量的（de）分布是否均衡和（hé）穩定（dìng）也（yě）是（shì）影響處理效果和能耗的一個重要原因。在曝氣係統運行時，由於（yú）種種幹擾，曝氣量的分布會發生變化，比如，一（yī）個地方（fāng）曝氣頭堵塞，氣體流量會減少，同時，也會造成其它地方流（liú）量增大（dà），相反，曝氣頭破損，氣體流量（liàng）會大增，同時會造成其它地（dì）方（fāng）流量（liàng）銳（ruì）減。

　　這（zhè）些都會使生物反應不平衡，處理質量下降。為達到處理效（xiào）果，不得不調整曝氣（qì）量，而此時某一點的溶解氧的變化亦不能準確反映生物池的處理狀態，使得以溶解（jiě）氧為指標的（de）控製變（biàn）得不穩定，能耗增加。

　　一、行（háng）業現狀的不足

　　總結國內現有汙水處（chù）理廠的運行（háng）後發現，自（zì）動化設備投入較低，能耗高，而且係統大多在投產時沒能達（dá）到設計運行要求，或在運行一段時間後改為部分自動（dòng）、部分手動的運（yùn）行狀態，特別是曝氣（qì）係統。分析（xī）原因（yīn）主要有以下幾個方（fāng）麵：

　　1、自動化（huà）技術與工藝技術未（wèi）能有機結合。我國汙水處理廠起步時，自動化係統（tǒng）成套引進國外產品和技術（shù），以後雖然硬件係統在國內采（cǎi）購，控製技術並沒有被係統的（de）吸收。國內汙水處理行業的自動化專業力（lì）量（liàng）較低，很多興建的汙水（shuǐ）處理工程的自動化係統是由（yóu）冶金、化工、輕工等領（lǐng）域工程師設計、編程和調試的，對（duì）汙水處理工藝了解較少，不能結合具體工藝（yì）進行控製策略設計，一般采用套用本行業現有技術的作法，如本行（háng）業PID調節及其整定參數等（děng），因此（cǐ），運行效果並不理想。

　　2、自控係統培訓（xùn）不到位。很多汙水處理（lǐ）廠運行人員沒有得到控製係統供應商係統的培訓，除了基本操作（zuò）以外，沒有從理論上（shàng）對諸如曝氣係統調（diào）節技術的講述，使（shǐ）得管（guǎn）理人員隻能在工作中重新摸索。

　　3、運行經驗未得到利（lì）用。汙水處理廠很重要的一點，是在長期運行之後，可（kě）以總（zǒng）結（jié）日常規律（lǜ），而且相對穩（wěn）定，對於管理者，這些規律往（wǎng）往比昂貴的自控設備有（yǒu）用，但是在汙水廠建設中，很多（duō）設（shè）計並沒有給管理者留有充分的調整（zhěng）空間，而且這些有用的經驗也缺乏應用到其他汙水設施建設的途徑。

　　二、控製策略的不足（zú）

　　1、溶解氧控製的難點

　　汙水水質（zhì）的多（duō）變和（hé）生物處理係統中生化反應的複雜性，決定了汙水處理的溶解氧（yǎng）(DO)檢測控製是一個大滯後係統，檢測（cè）出結果再進行參數處理和調整，往往已滯後（hòu）幾個小時甚至幾天，造成大量不合格水的排出。這種係統的特點是汙水生物處（chù）理係統的運行管理（lǐ）具有相當的技術難（nán）度，要求管理者具有較（jiào）好的環境工（gōng）程知識基礎和相當豐富的運（yùn）行管理經驗（yàn）。

　　另外，溶解氧指（zhǐ）標並（bìng）不能直接反映生物反應的（de）氧氣需求量（liàng），它隻是反映了反應池中氧氣的剩餘程度，無法根據它的數值和變化（huà）直（zhí）接計算氣量。

　　傳統（tǒng）的PID控製雖然在工程上廣泛采用，但隻能解決線性係統的調節問題。曝氣係統中PID能夠實現對流量的控製，但對水質處（chù）理效果的控製能力有限。溶（róng）解氧(DO)控製時，PID參數（shù）的（de）整定需要根據季節、水質的變化等實際（jì）情況不斷調整。從控（kòng）製理論的角度來看，汙水的生物（wù）處理過程具（jù）有大滯（zhì）後、非（fēi）線性、隨機（jī）性和多（duō）變量的特（tè）點，建立的模型也是經（jīng）驗的、有條（tiáo）件的，因（yīn）此，單純依靠理論模型（xíng）建（jiàn）立的經典控製方（fāng）法並不能很好地滿足溶解（jiě）氧(DO)調節的需要（yào），造成鼓風機和閥門（mén）調節頻繁、超調量大，使得（dé）設備壽命降低、能耗過高。

　　2、流量控製的重（chóng）要性

　　空氣質量流（liú）量是直接影響曝（pù）氣處理效果的指標，從工程的角度看，諾大的反（fǎn）應池往往（wǎng）需要許多組曝氣設備，包括空氣（qì）管路、曝氣頭或曝氣器等，實際運行中，這些設備能否穩定的工作、能否及時地發現和抑製故障，會影響到曝氣過程的穩定和均（jun1）衡，影（yǐng）響到生物反應效果和電耗。不穩定的流量（liàng）分布會（huì）擾亂溶（róng）解氧檢測參數的真實意義，使得本來（lái）就容易（yì）產生振蕩的溶解氧控製變得更加難以駕禦。

　　曝氣池通常是幾百或幾千（qiān）平米（mǐ）的流動水池，空氣管路通過（guò）總管和（hé）支管將壓縮空氣輸送到池底的曝氣設（shè）備，比如空氣（qì）由A分別輸送到B、C、D、E、F。在曝氣係統設計中，曝氣量應（yīng）按照需要均勻（yún）的分布，實際上，由於管道壓力損失，B位置和F位置的空氣壓力和流量存在差異，當總氣量由於水質或水量變化而（ér）調整時，B位置和F位（wèi）置的壓差和流量差也會發生改變，這會造成曝氣分布的偏差，而且這種（zhǒng）偏差（chà）也是變化的;另（lìng）外，在係統進行（háng）時，如果某位置(如D)的曝氣設施堵塞或破（pò）漏，會造成該位（wèi）置壓（yā）力和流量的改變，同（tóng）時會引起整個空氣管路（lù）的壓力和流量重新分（fèn）布（bù），其他各點（diǎn）(B、C、E、F)的空氣流量也會相應改（gǎi）變，引起（qǐ）曝氣分布（bù）的偏差。上述運行中的曝氣分布不均往往是隱藏性的，水（shuǐ）麵上很難（nán）發現。

　　曝氣分布不均使得溶解氧（yǎng）更加困難。因為在工程中，溶解氧隻能（néng）檢測某點(通常是曝氣池出（chū）口)，不能反映出氧量的分布，溶解氧（yǎng）控製的一個條件是溶解氧值真實地反映曝（pù）氣（qì）池生物反應的環（huán）境狀態，當曝氣分布不均（jun1）時，這（zhè）一條件不真（zhēn）實，控製效果也不會理想。

　　因此，空氣流量（liàng）的控製是（shì）曝氣控製中十分重要的一環，如果在B、C、D、E、F位置安裝流量檢測設備和調節閥門，並建立（lì）控製環節，流量偏差就會在（zài）運行中（zhōng）被糾正，溶解（jiě）氧的控（kòng）製也會更（gèng）加有效。

　　三、分析結論（lùn）

　　曝氣係統的特點如下：

　　1)汙水輸入量為隨機變量，其外部環境（jìng）具有許多不確定因素，因此難以建立曝氣生物係統的精（jīng）確數（shù）學模型;

　　2)曝氣係統的（de）參數維數高、強耦合，高度（dù）非線性;

　　3)溶解氧存在大時滯，係統平（píng）衡難以在較短時間內達（dá）到;

　　4)汙水（shuǐ）處理工藝中需要大量熟練操作人員（yuán）的（de）實踐經驗和知識（shí）;

　　5)曝（pù）氣流量分布的穩定和均勻是控製處理效果和節能的基礎。

　　因此，解決好曝氣係統控製應從兩方麵加以改善，一是解決曝氣（qì）池空氣流量的平衡和穩定問題，二是尋求適合溶解氧控製空氣流量的控製策略。