汙水處理曝氣量的控製難點
鼓（gǔ）風曝（pù）氣係統電耗一（yī）般占全廠電耗的60%左右，是全廠節能的關鍵。***根（gēn）本的節能措施是提高（gāo）曝氣控製效率，降（jiàng）低氧的浪費，從而減小風量。
進行氣量控製（zhì）是曝氣（qì）係統效果***顯（xiǎn）著的（de）節能方法，據美國環境保（bǎo）護署對美國12個處理設施的調查結果（guǒ）顯示，以溶解氧（DO）為指標控製風量時可（kě）節電33%。根據風機風量與能耗的關係可知，電耗隨（suí）氣量變（biàn）化很大，因（yīn）此進行氣（qì）量控製節能（néng）效果顯著，而且功率（lǜ）越大效果越明顯，當然氣量並不是可以任意減小（xiǎo），它將受（shòu）到許多（duō）因素（sù）的影（yǐng）響（xiǎng）。
從處理工（gōng）藝的角度看，曝（pù）氣係統必須進行控製（zhì），因為曝氣係統如果（guǒ）操作不當，曝氣量過小，二（èr）次沉澱（diàn）池可能由於缺氧而發生汙泥腐化，即池底汙泥厭氧分解，產生大量氣體，促使汙泥上浮。當曝氣時間長或曝氣量過（guò）大時，在曝氣池中將發生高度（dù）硝化作用，使（shǐ）混合液中硝酸鹽濃度較高。這時，在沉澱池中可能（néng）由（yóu）於反硝化而產生大量N2，而使汙泥上（shàng）浮。另外，曝氣量的分布是否均衡（héng）和穩（wěn）定也是影響處理效（xiào）果和能耗的一個重要原因。在曝氣係統運行時，由於種種幹擾，曝氣量的分布會發生變化，比如，一個地方曝氣頭堵（dǔ）塞，氣體流量會減少，同時，也會造成其它地方流量增大，相反，曝氣頭破損，氣體流量會大增，同時會造成其它（tā）地方（fāng）流量銳減。這些都會使生物反應（yīng）不平衡，處理質量下降。為達到處理效果，不得（dé）不調整（zhěng）曝氣量，而此時某一點的溶解氧的變化亦不能準確反映生物（wù）池的處理（lǐ）狀態，使得以溶解氧（yǎng）為指標的控製變得（dé）不穩定（dìng），能耗（hào）增加。總結（jié）國（guó）內現有汙水處理廠的（de）運行後發現，自動化設備投入較低，能耗高，而且係統大多在投產時沒能達到設計運行要求，或在運行一段時間後改為部分自動、部分手動（dòng）的運（yùn）行狀態，特別是曝氣係統。分析原因主要有以下幾個方麵：1、自動化技術與工藝技術未能有機結合。我國汙水處理廠起步（bù）時，自動化係統成套引進國外產品和（hé）技術，以後雖然硬件係統（tǒng）在國內采購，控（kòng）製技術並沒有被係統的吸收。國內汙水處理行業的（de）自動化（huà）***力量較低，很多興建的汙水處理工（gōng）程的自動化（huà）係（xì）統是由冶（yě）金、化工、輕工等領域工程師設計、編程和調試的，對汙水處（chù）理工（gōng）藝了解較少，不（bú）能結合具體工藝進行（háng）控製策略設計，一般采用套用本行業現有技（jì）術的作法，如本行業PID調節及其整（zhěng）定（dìng）參數等，因此，運行效果並不（bú）理想。2、自控係統培訓不到位。很多汙水處（chù）理廠運行人員（yuán）沒有得到控製係統供應商係統的培訓，除了基本操（cāo）作以外，沒有從理論上對諸如曝氣係統調節技術（shù）的講述，使得管理人員隻能在工作中（zhōng）重新摸索。3、運行經（jīng）驗未得（dé）到利用。汙水處理廠很重要的一（yī）點，是在長期運行之後，可以總結日（rì）常（cháng）規律，而且相對穩定，對於（yú）管理者，這些規律往往比昂貴的自控設備有用，但是在汙（wū）水廠建設中，很多設計並沒有給管理者留有充（chōng）分的調整空間，而且這些有用的經驗也缺乏應用到其他汙水設施建設（shè）的途徑（jìng）。汙水水質的（de）多變和生物處理係（xì）統中（zhōng）生化反應的（de）複雜性（xìng），決定了汙水處理的溶解氧（DO）檢測控製（zhì）是一個大滯後係（xì）統，檢測出結果再進行參數處理和調整，往往已（yǐ）滯後（hòu）幾個小時甚至幾天，造成大（dà）量不合格水的排出。這種係（xì）統的（de）特點是汙水生物處理（lǐ）係統的運行管（guǎn）理具有相當的技（jì）術難度，要求管理者具有較好的環境工程知（zhī）識（shí）基礎和相當豐（fēng）富的運行管理經驗。另外，溶（róng）解氧指標並不能直接（jiē）反映生物反應的氧氣需求量，它隻是反（fǎn）映了反應池中氧氣的剩餘（yú）程度，無法根據它的數值（zhí）和變化直接計算氣量。傳統的PID控製雖然在工程上廣泛采用（yòng），但（dàn）隻能解決線性係（xì）統的調節問題。曝氣係統中（zhōng）PID能夠實現對流量的控（kòng）製，但對水質處理效果的控（kòng）製能力有限。溶解氧（DO）控製時，PID參數的整定需要根據季節、水質的變化等實際情況不（bú）斷調整。從控（kòng）製（zhì）理論的角度來（lái）看（kàn），汙水的生物處（chù）理過程具有大滯後、非線性、隨（suí）機性和多變量的特點，建立的模型也是經驗的、有條（tiáo）件的（de），因此，單純依靠理論模型建立的經典控製（zhì）方法並不能很好地滿足溶解氧（DO）調節的需要，造成鼓風（fēng）機和（hé）閥門調節頻繁、超調量大，使得（dé）設備壽命（mìng）降低、能耗過高。2、流量控（kòng）製的（de）重（chóng）要性空氣質量流量是直接影響曝氣處理效果的指標，從工程的角度看，諾大的反（fǎn）應池（chí）往（wǎng）往需要許多（duō）組曝氣設備，包括空氣管路、曝氣頭或曝氣器等，實際運行中（zhōng），這些設備能否穩定的工作、能否及時地發現和抑（yì）製故障，會影響到曝氣過程的穩定和（hé）均衡，影響到生物反應效果和電耗。不穩定的流量分布（bù）會擾（rǎo）亂溶解氧檢測參數的真實意義，使得本來就容易產生（shēng）振蕩的溶（róng）解氧控（kòng）製變得更加難以（yǐ）駕禦。曝氣（qì）池通常是幾百或幾千平米的流動水池，空氣管路通過總管和支管（guǎn）將壓縮空氣輸送到池底的曝氣設備，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（liàng）應按照需要均勻的分（fèn）布，實際上，由（yóu）於管道壓力損（sǔn）失，B位置和F位置（zhì）的（de）空（kōng）氣壓（yā）力和流量存在差異，當總氣量由於水質或水量變（biàn）化而調（diào）整時，B位置和F位置的壓（yā）差和流量差也會發生改變，這會造成曝氣分布的偏差，而且這種偏差也（yě）是變化的；另外，在係統進（jìn）行時，如果某位置（zhì）（如D）的曝氣設施堵塞或破漏，會造成該位置壓力和流量的改變，同（tóng）時會引起整個空氣管路（lù）的壓力和流量重新分布（bù），其（qí）他各點（B、C、E、F）的空氣流量也會相應改變，引起（qǐ）曝氣分布的偏差。上述運行中的曝（pù）氣分布不均往往是隱藏性的，水麵上很難發現。曝氣分布不（bú）均使得溶（róng）解氧更加困難。因為在工程（chéng）中，溶解氧隻能檢測某點（通常是（shì）曝氣池（chí）出口（kǒu）），不能反映（yìng）出氧量的分布，溶解氧控製的一個（gè）條件是溶解氧值真實（shí）地（dì）反映曝氣池生物反應的環境狀態，當曝氣分布不均時，這一條件不真實，控製效果也不會理想。因此，空（kōng）氣流量的控製是曝氣控製中十分重要的一環（huán），如果（guǒ）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，流量偏差就會在運行（háng）中被糾正，溶解氧的控製也會（huì）更加有效（xiào）。1）汙水輸入量為隨機變量（liàng），其（qí）外部環境具有許多不（bú）確定因素，因（yīn）此難以建立曝氣生物係統的精確數學模型；2）曝氣係統的參數維數高、強耦合，高（gāo）度非線性；3）溶解氧存在大時滯，係統（tǒng）平衡難以在較短時間內達到；4）汙水處理工藝中需要大量熟練操作人員的實踐經（jīng）驗和知識；5）曝氣流量分布的穩定和均勻是控製處理效（xiào）果和節能（néng）的基礎。因此，解決好曝氣係（xì）統控製應從兩方麵加（jiā）以改善，一是解決曝氣（qì）池空氣（qì）流量的平衡和穩定問題，二（èr）是尋求適合（hé）溶解氧控製空氣流量的控製策略。
