曝氣精確控制系統在污水生化處理系統中的應用分析

錢 承

（光大環保技術裝備（常州）有限公司，江蘇 常州 213011）

隨著水污染問題的日益嚴重，國家對于環境保護的重視程度也越來越高，污水處理已經成為城市建設的重要部分。在現代城市的發展過程中，環境治理以及污水處理仍未得到全面解決。通過調查和研究發現，污水處理需要采用生物處理和物理處理相結合的技術，即使用曝氣精確控制系統。但是該系統存在設備要求高、校驗時間長等問題。因此在污水處理過程中，應制定精確合理的方案，從而推廣該控制系統在污水處理系統中的應用。

1 曝氣精確控制系統的控制原理以及現狀分析

曝氣精確控制系統主要采用基于PLC控制的多參數自控系統，通過在線監測和計算所需的曝氣量，將信號傳遞給鼓風曝氣系統。精確曝氣系統主要通過在線環境監測氧參數檢測儀、電動空氣調節閥以及壓力和液位等產生的反饋信號，再配合實時的曝氣量進行精確計算。曝氣精確控制系統主要由九部分組成：1、曝氣器；2、分區控制器；3、溶解氧測定儀；4、調節閥；5、曝氣空氣總管；6、加權運算器；7、過程控制器和邏輯控制器；8、變頻控制器；9、鼓風機組合套件，如圖1所示。對于控制系統的功能而言，主要包含三個模塊：曝氣流量配氣模塊、生物處理過程模塊以及曝氣流量控制回路[1]。

圖1 控制系統組成圖

為了實現污水處理的低成本及節能減排，有必要在污水處理過程中進行準確地曝氣控制。目前，對于生化池的曝氣控制，主要從以下幾個方面進行研究：首先是模糊控制，該系統主要是針對存在滯后或者隨機干擾的系統，它不需要精確的數學模型，但需要設計者有實操經驗，以保證控制效果穩定；其次是神經網絡控制，它是一種模仿人腦工作方式的數學模型，主要應用于模式識別和控制與優化方面；然后是智能專家監控系統，該系統主要是模擬人類專家解決領域問題，具有一定的學習能力，即使儀表損壞也可以控制任務；最后是精確曝氣流量控制系統，該系統可以根據歷史數據，利用一定的數學模型計算出不同情況下生物池需要的空氣量，它是一套集成的智能控制系統。目前使用的曝氣精確控制系統是采用專用的控制器來實現模型的計算，然后將結果輸出到控制器，實現輸出控制，但是該方法的可靠性無法保證，關于模型的計算也較為復雜，而且控制系統和執行器的價格昂貴，短期內無法實現廣泛普及[2]。因此，充分了解曝氣精確控制系統現存的問題以及在污水生化處理中的應用非常有意義。

2 曝氣精確控制系統在污水生化處理過程中存在的問題

2.1 曝氣精確控制系統的設備要求高、校驗時間長

精確的曝氣控制技術需要在硬件條件較高的設備中才能發揮最大作用，例如空氣線性調節閥(如菱形調節閥)、高質量DO儀等。但硬件條件越高，其設施投資就會越大，這對新建或擴建的污水處理廠存在一定困難，因而曝氣精確控制系統的有效性難以實現。此外，在常規的曝氣控制過程中，對于硬件設備的維護和工作人員技能的要求也較高，這些問題的出現，會直接影響曝氣精準控制的精確性，從而影響系統的整體運行。

針對目前污水處理廠對曝氣精準控制的現狀，部分污水處理廠會采用活性污泥數學模型進行精準曝氣系統的運用。但是，由于包含的關鍵參數依靠污水廠周期的數據，從而增加了曝氣精準控制中的校驗時長，而且在曝氣精確控制的過程中，有些污水廠的水質不達標，增加了水質排放壓力，從而導致無法進行有效的精準曝氣控制。

2.2 曝氣精確控制系統中的自動控制與精確控制缺乏協調性

在污水處理廠進行曝氣精準控制的過程中，相關部門應結合曝氣精準控制的經驗，基于污水的實際情況，制定合理方案，提升曝氣精準控制的有效性。但是，目前很多污水處理廠都存在缺乏曝氣精準控制的經驗，缺乏對污水處理實際運行管理的認識以及自動控制與精確控制相互脫節的問題。而且，一些曝氣精準控制人員缺乏對曝氣精確控制系統的相關技術與理念的全面考慮，導致無法實現自動控制與精確控制之間的協調，從而影響了曝氣精確控制的精準性。

3 曝氣精確控制系統在污水生化處理系統中的應用

3.1 調整控制模式，實現水量控制

所謂的水量控制，即控制生化池的進水量，使其達到最適合的處理水量。生化池適合采用進水泵對其進行變頻控制，以實現水量的增大或減小。如果處理水量大時，可以連續運行；處理水量小時，可以交替運行，從而降低能耗。控制模式的調整具有很多優點，首先使每組生產線都提高了工作效率，也可以穩定地處理污水，而且對于污水所需要的活性污泥也會按照需求進行配給，整體的工藝運行非常穩定且連續；其次，水量控制模式的控制原理簡單且投入少，不需要昂貴的空氣線性調節閥和空氣流量計等，只需要簡單的具有變頻功能且控制點位少的進水泵即可；然后，水量控制可以消減能耗，很多固定能耗設備，如生化池的攪拌機和推流器等可以完全停下，實現最大化節能；最后，對于管路閥門的要求也有所降低。

3.2 合理調整儀表信號，降低信號干擾

污水處理過程中儀表如果受到周邊環境的影響，會出現電極磨損、信號干擾等現象。因此，要想大幅度降低或者避免這些現象，需要采取以下措施：首先，對采集的儀表數據進行尖峰處理，然后再提取一段時間內數據的平均值，利用該平均值進行曝氣控制，即可對各種信號干擾產生對抗性，從而避免系統的振蕩；其次，對歷史控制數據進行整理歸檔，做好數據的保留工作，自控程序可以使以前成功穩定運行的自控數據代替部分故障儀表采集的數據，使其進行正常的曝氣精準控制和運行；最后，可以運用回歸法或積分等數學工具對運行的數據進行處理，這樣可以有效解決探頭精度下降、校對期間探頭無法使用等難題[3]。

4 結論

曝氣精確控制系統在污水處理過程中具有重要作用，對于曝氣精確控制系統，需要高質量地維護和管理。該系統的設計需要結合污水處理廠的實際情況，將自動控制與精確控制結合運行。精確曝氣控制雖然在污水處理廠中的應用還存在一定問題，工作人員的技術水平和設備性能也有一定制約，但該控制系統在污水生化處理過程中所產生的節能效益是客觀存在的。因此，污水處理廠可以依據自身的實際情況，充分利用現有設備，調整適合實際的控制模式，提升曝氣精確控制系統在污水處理中的應用，推進污水處理向零能耗發展。