電氣自動(dòng)化控制技術(shù)在污水處理廠曝氣量控制的應(yīng)用

孫冬陽

摘 要：電氣自動(dòng)化的控制技術(shù)能夠?qū)ξ鬯幚韽S中的好氧曝氣量起到控制性的作用，這些控制技術(shù)也因其自身具備節(jié)能、高效的優(yōu)勢，受到了人們愈來愈多的關(guān)注。本文便以曝氣量的控制內(nèi)容作為出發(fā)點(diǎn)，并就電氣自動(dòng)化的相關(guān)控制技術(shù)在曝氣量控制中的運(yùn)用辦法作出探究，以期為各位讀者提供參考。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化控制技術(shù)；污水處理廠；曝氣量控制；應(yīng)用

電氣自動(dòng)化技術(shù)包含了自動(dòng)化的控制技術(shù)、電子技術(shù)以及電力系統(tǒng)所依賴的IT技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，而曝氣量作為污水處理廠中對好氧工藝進(jìn)行調(diào)節(jié)的可靠參數(shù)值，對于實(shí)現(xiàn)污水處理也有著重大效用。據(jù)此，本文對于污水處理廠中曝氣量控制運(yùn)用在電氣自動(dòng)化控制技術(shù)中的具體方法分析，也有著十分深刻的現(xiàn)實(shí)意義。

一、曝氣量控制的相關(guān)概述

曝氣量指的是對污水處理廠內(nèi)好氧工藝展開調(diào)節(jié)最為需要的參數(shù)數(shù)值，當(dāng)曝氣量的數(shù)值較低時(shí)，即容易造成生化系統(tǒng)中溶解氧的濃度驟然降低，并且在消化反應(yīng)被有效抑制時(shí)，絲狀菌會出現(xiàn)大量的繁殖，進(jìn)而導(dǎo)致污泥膨脹和出水的水質(zhì)超標(biāo)。當(dāng)曝氣量的控制量超過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值時(shí)，活性污泥的絮體則會被擊碎，從而也會致使水質(zhì)超標(biāo)，因此，曝氣量的控制對于污水水質(zhì)的處理有著極為重要的影響作用。

二、電氣自動(dòng)化控制技術(shù)運(yùn)用于曝氣量控制中的具體方法

電氣自動(dòng)化的控制技術(shù)在污水處理廠的曝氣量控制中的應(yīng)用方法是多樣的，簡要概括起來主要有以下方法：

（一）關(guān)于橫曝氣量的控制方法

橫曝氣量的控制指的是通過對曝氣池內(nèi)部供氣量保持恒定的供應(yīng)，制定出一些合適的策略。此種方法在污水處理廠的應(yīng)用是較為普遍的。但是由于該項(xiàng)方法在策略的制定上并不能對進(jìn)水的水質(zhì)、水量、曝氣池內(nèi)溶解氧、晝夜溫度以及其他能夠產(chǎn)生的因素起到一個(gè)綜合考慮的效果，所以該方式也更加適用于水質(zhì)、進(jìn)水量以及相關(guān)生產(chǎn)工藝更為穩(wěn)定的處理環(huán)境中。而要實(shí)現(xiàn)恒曝氣量的控制，則需要通過安裝空氣流量計(jì)的方法完成，首先布設(shè)好空氣流量的裝置，將其輸出的信號作為由PLC所控制的信號，接著將PID的控制器引入其中，利用對風(fēng)機(jī)或是已經(jīng)在空氣管線上安裝好的電動(dòng)閥門實(shí)施控制任務(wù)，從而使供氣量能夠達(dá)到預(yù)先的PLC設(shè)定值，并且使之保持一個(gè)穩(wěn)定、恒定的控制狀態(tài)。

（二）恒溶解氧的分布控制方法

溶解氧的串級控制也是電氣自動(dòng)化技術(shù)在曝氣量控制中的重要應(yīng)用內(nèi)容。這種操作方式是隨著儀表、儀器的逐步完善而發(fā)展起來的新型技術(shù)，主要依賴于關(guān)于溶解氧的檢測儀器的功能。該儀器能夠?qū)λ杼幚淼奈鬯归_普遍的適用，并且溶解氧物質(zhì)也可以作為一項(xiàng)重要的參數(shù)內(nèi)容，能夠在曝氣量的控制中進(jìn)行參與，并且起到一定的控制效用。目前，該方法也在企業(yè)管理的工作中得到了越來越廣泛的運(yùn)用。

對污水需氧生物進(jìn)行處理的工藝手段是多樣的，在不同的曝氣系統(tǒng)中也有所區(qū)分。以常見的推流式來說，技術(shù)人員將溶解氧儀器安裝在其反應(yīng)器的末端位置上，便可以實(shí)現(xiàn)對于曝氣系統(tǒng)的狀態(tài)探測。但是通常情況下，一臺溶解氧儀器是無法滿足整個(gè)曝氣系統(tǒng)的狀態(tài)反應(yīng)的，所以在具體環(huán)境中，通常采用將曝氣池區(qū)域進(jìn)行分段隔開后者劃分開的方式來完成小范圍的反應(yīng)檢測。這種分布方式也能夠?qū)崿F(xiàn)在一定數(shù)量范圍內(nèi)的關(guān)于溶解氧的過程檢測，并及時(shí)建立起溶解氧的曲線模型，以此實(shí)現(xiàn)管理者對于不同區(qū)域的曝氣調(diào)節(jié)閥對于PID的控制調(diào)節(jié)。值得注意的是，因?yàn)槿芙庋醯姆治鰴z測儀器具有一定的滯后性特點(diǎn)，因而在對PID的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定時(shí)，技術(shù)人員要認(rèn)真予以考慮，將PID的調(diào)節(jié)死區(qū)數(shù)值設(shè)置的更為合理，以此保障調(diào)閥的動(dòng)作能夠適應(yīng)各項(xiàng)工藝調(diào)節(jié)的要求，并且對調(diào)節(jié)閥的頻繁變動(dòng)起到一個(gè)有效減少的效果。

（三）分時(shí)段的恒曝氣量控制方式

該方式主要指的是在曝氣量控制的前提下所制定出的一項(xiàng)優(yōu)化策略。分時(shí)段的曝氣量控制針對的是在一天中不同時(shí)段的進(jìn)水量與水質(zhì)具有規(guī)律性的變化，并且作出及時(shí)的控制，這項(xiàng)方法也被廣泛地運(yùn)用于城市的污水處理中。而要實(shí)現(xiàn)分時(shí)段的曝氣控制，首先需要在不同的時(shí)間段內(nèi)，根據(jù)所設(shè)定的不同調(diào)節(jié)流量，通過PID調(diào)節(jié)方式的實(shí)施，完成自動(dòng)控制曝氣量的目的。

在對調(diào)節(jié)閥進(jìn)行操作調(diào)節(jié)的過程中，需要遵循一定的原則。簡單來說有以下方面：其一，調(diào)節(jié)量要根據(jù)時(shí)間段來完成曝氣量的設(shè)定，并且完成整點(diǎn)調(diào)節(jié)。其二，調(diào)節(jié)過程中，需要對實(shí)踐段進(jìn)行選定，那么可以選定的整點(diǎn)時(shí)間段（0：00-23：00）則可以有24個(gè)，為了避免在此過程中調(diào)節(jié)閥的頻繁動(dòng)作而給設(shè)備造成損害，那么在對流量值進(jìn)行設(shè)定時(shí)，需要做到有意義的對應(yīng)。其三，在設(shè)定過程中，這項(xiàng)控制策略也存在顯著的缺點(diǎn)，這項(xiàng)缺點(diǎn)集中體現(xiàn)在對曝氣量的控制工作上，要取得正確的曝氣量數(shù)值則需要技術(shù)人員在不斷的生產(chǎn)實(shí)踐中，將好氧區(qū)的DO在各個(gè)工藝階段的內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，對于不同的天氣、不同時(shí)間以及不同季節(jié)的規(guī)律變化都要做到認(rèn)真歸納。才能保證以此制定出最為正確、最優(yōu)化的曝氣設(shè)定值。在得出曝氣量數(shù)值后，工作人員也要對曝氣量所設(shè)定的曲線進(jìn)行不斷地修正，以此保障整個(gè)曝氣量得到最為優(yōu)質(zhì)、節(jié)能的使用控制效果。

（四）溶解氧的串級控制方法

關(guān)于溶解氧的串級控制指的是通過對主控制器、從控制器進(jìn)行引入的方式，實(shí)現(xiàn)設(shè)定溶解的氧動(dòng)態(tài)參數(shù)的設(shè)定任務(wù)。而這個(gè)隊(duì)曝氣量進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)的行為，主要是通過控制器完成。主控制器將收集到的水體氨氮信號以及其他信息進(jìn)行匯總，并對各個(gè)曝氣池內(nèi)設(shè)定的溶解氧數(shù)值進(jìn)行分配確定，再對各個(gè)區(qū)域內(nèi)部的曝氣閥實(shí)施PID控制調(diào)節(jié)。該方法主要將出水口的氨氮當(dāng)做是主控制器進(jìn)行信號傳輸?shù)拇壙刂疲怯捎诖藭r(shí)的生化系統(tǒng)也出現(xiàn)了較大變化，所以這也是一種對于事后展開干擾的一項(xiàng)控制策略，帶給出水氨氮具有波動(dòng)性大的特點(diǎn)。當(dāng)前這項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際工作中的研究與應(yīng)用趨勢已經(jīng)逐漸走上讓進(jìn)水參數(shù)引入到控制器之中，以此實(shí)現(xiàn)事前控制的效果這一方向，導(dǎo)致出水的指標(biāo)波動(dòng)狀況也往往較為平穩(wěn)。

（五）精準(zhǔn)化的曝氣量控制方法

此種方法是一種具有自動(dòng)化、精準(zhǔn)化、經(jīng)濟(jì)化的控制手段，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)與污水處理技術(shù)相互結(jié)合起來，以此完成綜合性的智能控制任務(wù)。其控制方式主要是通過構(gòu)建數(shù)學(xué)模型而實(shí)現(xiàn)，并通過將水質(zhì)監(jiān)測的內(nèi)容作為反饋信號，以此完成對于控制策略的預(yù)先選擇，并且同步實(shí)現(xiàn)各個(gè)曝氣池內(nèi)的溶解氧與空氣的流量值等分配任務(wù)的確定。對各個(gè)池內(nèi)的溶解氧與曝氣量進(jìn)行調(diào)節(jié)的方法主要是通過電動(dòng)的調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制，而總曝氣量的控制也需要投入一定數(shù)量的鼓風(fēng)機(jī)、導(dǎo)葉開度或者是變頻器，并將壓力信號視為分配與安全的限制條件，由此可見。通過以上過程中對于控制儀表儀器中個(gè)性參數(shù)的控制，再利用這些參數(shù)數(shù)值經(jīng)過PLC后傳入到計(jì)算機(jī)建立的數(shù)學(xué)模型中，經(jīng)過科學(xué)的計(jì)算與分析后，計(jì)算機(jī)再下達(dá)出控制的指令，通過上述一系列操作過程，便實(shí)現(xiàn)了對于曝氣的精準(zhǔn)化控制。

結(jié)束語：

電氣自動(dòng)化的相關(guān)技術(shù)在污水處理廠曝氣量控制中的運(yùn)用是十分高效的。通過一系列應(yīng)用方法的落實(shí)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對于曝氣量的直接控制工作，同時(shí)也促進(jìn)了污水水質(zhì)處理任務(wù)得到圓滿的完成，進(jìn)而為企業(yè)獲取更為優(yōu)異的自動(dòng)化生產(chǎn)力與獲得更好的處理質(zhì)量創(chuàng)造有利條件。

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