污水廠中曝氣系統(tǒng)能耗約占全廠能耗的50%-70%，是降低污水廠污水處理成本費用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。眾所周知，污水廠運行控制特性不同于其它反應(yīng)系統(tǒng)，污水處理過程屬于“非線性、大滯后”系統(tǒng)，目前常見的生物池曝氣控制回路采用DO-閥門調(diào)節(jié)或PID定值調(diào)節(jié)，這種控制方式經(jīng)實踐證明存在很大缺欠。常規(guī)的PID控制不但存在較大的滯后效應(yīng)，而且控制過程易引起系統(tǒng)振蕩。據(jù)不完全調(diào)查，國內(nèi)采用此種控制方式實現(xiàn)穩(wěn)定運行的案例很少。很多污水廠由開始的“自動”逐漸變成“半自動”，甚至到最后變成手動“衡量控制”。因此，近些年大家開始關(guān)注和嘗試采用“精確曝氣”技術(shù)，但是在實施過程中存在或者出現(xiàn)了一些問題。精確曝氣控制原理圖見下圖。
目前國內(nèi)已經(jīng)有多家公司提供精確曝氣系統(tǒng)的服務(wù)，盡管在技術(shù)細節(jié)、控制方式及原理有較大不同，但是基本原理是相似的，即實現(xiàn)“按需曝氣”，采用閉環(huán)控制系統(tǒng)，不但采集生物池DO等工藝在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，甚至也采集NH3-N等水質(zhì)指標作為反饋控制信號參與系統(tǒng)控制。此外在前饋方面，采集進水流量Q、進水水質(zhì)指標，如COD、NH3-N等。這樣形成了一個“前饋-后饋”閉環(huán)控制回路。在閉環(huán)控制方面，劉總建議將NH3-N甚至PO4-P引入控制回路。他認為，DO只是一個工藝指標，而我們控制的實際上是出水水質(zhì)指標�？刂葡到y(tǒng)不但對生物池每個反應(yīng)區(qū)域進行單獨的DO控制，而且對出水NH3-N進行反饋控制。
“精確曝氣”技術(shù)成效面臨各種考驗，甚至有人認為精確曝氣屬于“商業(yè)炒作”，之所以出現(xiàn)以上情況和現(xiàn)象，劉智曉博士認為有以下四個方面的原因。
一是目前污水廠自控系統(tǒng)的方案設(shè)計環(huán)節(jié)與精確曝氣技術(shù)的要求上存在脫節(jié)，也就是設(shè)計院的自控方案往往采用傳統(tǒng)的“DO-閥門開度”調(diào)節(jié)方式，設(shè)計之初并沒有考慮嵌入精確曝氣技術(shù)。主要因為精確曝氣技術(shù)往往掌握在一些專業(yè)公司，同時業(yè)主也往往缺乏這方面的經(jīng)驗或者不想增加這部分投資，因此按常規(guī)的曝氣控制方式很難穩(wěn)定地實現(xiàn)精確曝氣進而實現(xiàn)節(jié)能目的。對于改造項目，在原有系統(tǒng)上嵌入基于精確曝氣算法的新的鼓風曝氣控制回路，實施起來確實不易。因此劉博士建議，盡量在污水廠設(shè)計、設(shè)備采購時將精確曝氣技術(shù)融入整個污水廠投資范圍內(nèi)。
二是精確曝氣技術(shù)要依賴高質(zhì)量的硬件設(shè)備，如空氣線性調(diào)節(jié)閥（如菱形調(diào)節(jié)閥），高質(zhì)量的DO儀等，而這部分投資較大，無論是對新建或?qū)Ω脑於源_實都需要斟酌，而常規(guī)的電動調(diào)節(jié)蝶閥無法做到曝氣量的精確控制。
三是精確曝氣系統(tǒng)需要高素質(zhì)的運營維護，很多污水廠即使擁有硬件，但管理往往跟不上，也是導(dǎo)致精確曝氣系統(tǒng)不能實現(xiàn)既定功能的重要原因。因此，污水廠實施并實現(xiàn)精確曝氣的預(yù)定功效，以上條件缺一不可。
四是精確曝氣技術(shù)依賴比較可靠的控制算法及軟件編程，而目前基于精確曝氣的算法和實現(xiàn)方式很多，不同公司的算法也是“各顯神通”，甚至“獨辟蹊徑”，感覺確實有些“眼花繚亂”，實際上這些不同的實施方式基于控制原理方面存在很大差異，因此在實施效果、控制過程穩(wěn)定性方面肯定不同。目前，污水廠主流的精確曝氣系統(tǒng)還是基于生物池DO設(shè)定值的精確控制，實際上這種控制存在非常大的工藝、技術(shù)缺欠。因此，目前國際上先進的一些控制系統(tǒng)正逐漸采用基于NH3-N、NO3-N、TP等在線水質(zhì)儀表參與過程控制，當然這需要高質(zhì)量高穩(wěn)定性的傳感器和維護水準。
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