鼓風節能技術在污水處理中應用的可行性分析

方李忠

摘 要：在污水處理工藝中運用智能模型的鼓風流量控制系統，通過精確控制鼓風風量減少能耗，從經濟、環境、社會效益方面進行了分析，鼓風精確控制系統的節能改造對污水廠的節能運行具有重大意義。

關鍵詞：控制系統 溶解氧 節能降耗

中圖分類號：X703.3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）07（b）-0092-01

一般污水處理工藝為了保證曝氣充分，經常輸送過多的鼓風風量，造成了能耗的浪費，所以對污水處理工程中的鼓風節能技術進行研究就十分必要，合理采用先進的計算機技術和控制技術，結合現代管理平臺軟件，優化處理鼓風風量，達到節能降耗。

1 技術的可行性

控制溶解氧數值采用神經網絡模型，由于該模型結構穩定，數據真實，利用間接測量的思路，在變量不相關的情況下，得出變量溶解氧濃度DO的變化規律，使DO能夠實時跟蹤設定值[1]。根據預測值的浮動變化和溶解氧的DO值誤差變化要求，優化鼓風配氣調節閥，在系統運行狀態穩定的前提下，減少DO值的波動，視系統運行狀況進行曝氣，利用MATLAB算法得到一個比較合理的階段性DO預測值[2]。鼓風風量精確控制系統通過鼓風風量信號作為主控制信號、溶解氧為輔助控制信號，結合智能控制算法，實現溶解氧DO穩定精確控制，運用數學處理軟件仿真演算，由PLC系統進行參數調整[3]，鼓風風量精確控制系統是鼓風流量控制閥、空氣流量計、壓力控制器和智能控制裝置組成的一個集成曝氣控制系統。

2 經濟效益的可行性

2.1 經濟技術指標

鼓風曝氣節能技術應用達到的技術指標：（1）DO值在線監測與設定值之間差值控制在±5%范圍以內的數據達到75%以上，生物池DO波動相應減少；（2）與常規方法比較，鼓風風量節氣量不低于15%，節能達到10%～15%。

2.2 投資設備估算

為配合鼓風風量精確控制系統，在原有設備的基礎上增加設備如下：在線超聲波液位計和氨氮檢測儀各一臺，控制站已有備用點進行采集，在分控室增加一臺鼓風風量精確控制系統電腦，使鼓風風量精確控制系統與現場PLC進行實時數據傳遞，設備改造費用約280萬。

2.3 成本效益分析

鼓風曝氣精確控制系統調節后，基本實現了穩定控制溶解氧D0值，經現場數據采集，節能曝氣的噸水耗電量變化如表1所示。

鼓風曝氣控制系統運行，有效減少生物池溶解氧D0值的波動，在出水達標前提下，節省每噸水耗電至0.21度/噸左右，使鼓風機的曝氣量節約10%～20%，達到鼓風節能效果。

引進鼓風節能技術每年可節約250萬度，按用電標準0.6度計算，年節約費用150萬，項目改造投入資金少，節能效果顯著，經濟效益可觀，投資回報率快，項目投資改造后兩年即可回收成本。

3 環境效益的可行性

鼓風流量精確控制系統運用智能控制策略和手段，實現精確控制鼓風機組風量，能夠根據生物處理過程需要提供，減小生物池中D0值的波幅，既保證污水處理達標排放，又能節約曝氣氣量，降低能耗[4]。在采用了鼓風曝氣流量精確控制后，其環境效益如下：（1）節約電能消耗10%左右，符合國家節能減排的要求，間接減少二氧化碳在大氣中的排放量，有利于能源的節約和高效利用。（2）溶解氧D0值在2.2的上下小幅波動，生物池中穩定的溶解氧值，使生物菌群高效工作，保證出水水體水質穩定達標[5]。

4 社會效益的可行性

好氧微生物的活性依賴于曝氣，因此鼓風曝氣是污水處理中重要的一步。國內對鼓風曝氣的節能控制運用時間不長，對節能技術的掌握有待提高。通過鼓風節能技術實施，即達到了節約能源的目標，又為國內許多高能耗污水處理廠提供借鑒，對保護環境、實現經濟可持續發展具有重大意義。

5 結語

從鼓風流量精確控制系統工程的生物池曝氣段看，基本上達到了穩定控制溶解氧和降低能耗的目標，通過對運行數據的分析，配合現代的計算機技術，建立高效而準確的數學模型，實時調節鼓風曝氣控制閥門開度，減少了溶解氧值DO的波動，波動量僅為以前的10%～20%，溶解氧DO值維持穩定，有助微生物群落生長環境穩定，使其處于高效處理環境中，可以節約5%～15%曝氣量；穩定溶解氧DO，降低DO設定值，假如出水水質保證的情況下能降低15%，那么就降低鼓風能耗10%，同時減少鼓風機組的頻繁啟停，降低了設備損耗，節約設備維護成本。鼓風流量精確控制系統的應用，有效改善了污水處理廠的高耗能問題，對于采用鼓風曝氣的活性污泥法工藝具有良好的適用性和有效性。

參考文獻

[1]黃兆龍.曝氣生物濾池污水處理工藝中的自控系統設計[J].微計算機信息，2005（2）：3-5.

[2]石辛民.模糊控制及MATLAB仿真[M].北京：清華大學出版社，2008.

[3]譚晶.污水處理廠節能控制策略的研究和工程應用[D].上海：上海交通大學，2010.

[4]唐受印，汪大暈.廢水處理工程[M].北京：化學工業出版社，2001.

[5]鄭家麟，梁敬斌，王達.曝氣生物濾池在生活污水處理中的技術應用[J].冶金動力，2008（1）：79-82.