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    汙水廠節能降耗:精確曝氣是關鍵

    中國水網近期舉辦的第八期專家精品解答活動正開展得如火如荼。在活動中,許多網友提出汙水廠如何節能降耗等相關問題,首創愛華運營總監劉智曉指出,精確曝氣係統是汙水廠節能降耗的關鍵。劉智曉指出,汙水廠中曝氣係統能耗約占全廠能耗的50%-70%,是汙水廠節能降耗的關鍵環節。

    眾所周知,汙水廠運行控製特性不同於其它反應係統,汙水處理過程屬於“非線性、大滯後”係統,目前常見的生物池曝氣控製回路采用DO-閥門調節或PID定值調節,這種控製方式經實踐證明存在很大缺欠。常規的PID控製不但存在較大的滯後效應,而且控製過程易引起係統振蕩。據不完全調查,國內采用此種控製方式實現穩定運行的案例很少。很多汙水廠由開始的“自動”逐漸變成“半自動”,甚至到後變成手動“衡量控製”。因此,近些年大家開始關注和嚐試采用“精確曝氣”技術,但是在實施過程中存在或者出現了一些問題。精確曝氣量控製原理圖“精確曝氣”技術成效麵臨各種考驗,甚至有人認為精確曝氣屬於“商業炒作”,之所以出現以上情況和現象,劉智曉博士認為有以下四個方麵的原因。

    一是目前汙水廠自控係統的方案設計環節與精確曝氣技術的要求上存在脫節,也就是設計院的自控方案往往采用傳統的“DO-閥門開度”調節方式,設計之初並沒有考慮嵌入精確曝氣技術。主要因為精確曝氣技術往往掌握在一些專業公司,同時業主也往往缺乏這方麵的經驗或者不想增加這部分投資,因此按常規的曝氣控製方式很難穩定地實現精確曝氣進而實現節能目的。對於改造項目,在原有係統上嵌入基於精確曝氣算法的新的鼓風曝氣控製回路,實施起來確實不易。因此劉博士建議,盡量在汙水廠設計、設備采購時將精確曝氣技術融入整個汙水廠投資範圍內。

    二是精確曝氣技術要依賴高質量的硬件設備,如空氣線性調節閥(如菱形調節閥),高質量的DO儀等,而這部分投資較大,無論是對新建或對改造而言確實都需要斟酌,而常規的電動調節蝶閥無法做到曝氣量的精確控製。

    三是精確曝氣技術依賴比較可靠的控製算法及軟件編程,而目前基於精確曝氣的算法和實現方式很多,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於控製原理方麵存在很大差異,因此在實施效果、控製過程穩定性方麵肯定不同。目前,汙水廠主流的精確曝氣係統還是基於生物池DO設定值的精確控製,實際上這種控製存在非常大的工藝、技術缺欠。因此,目前國際上的一些控製係統正逐漸采用基於NH3-N、NO3-N、TP等在線水質儀表參與過程控製,當然這需要高質量高穩定性的傳感器和維護水準。

    四是精確曝氣係統需要高素質的運營維護,很多汙水廠即使擁有硬件,但管理往往跟不上,也是導致精確曝氣係統不能實現既定功能的重要原因。

    因此,汙水廠實施並實現精確曝氣的預定功效,以上條件缺一不可。另外,目前國內已經有多家公司提供精確曝氣係統的服務,盡管在技術細節、控製方式及原理有較大不同,但是基本原理是相似的,即實現“按需曝氣”,采用閉環控製係統,不但采集生物池DO等工藝在線監測數據,甚至也采集NH3-N等水質指標作為反饋控製信號參與係統控製。此外在前饋方麵,采集進水流量Q、進水水質指標,如COD、NH3-N等。這樣形成了一個“前饋-後饋”閉環控製回路。在閉環控製方麵,劉總建議將NH3-N甚至PO4-P引入控製回路。他認為,DO隻是一個工藝指標,而我們控製的實際上是出水水質指標。控製係統不但對生物池每個反應區域進行單獨的DO控製,而且對出水NH3-N進行反饋控製。除了此種方式的“精確控製”曝氣方式外,也有一些國外的公司推出了基於ASM2、ASM2D等活性汙泥數學模型的精確曝氣係統,這些係統在國內有應用案例,但是這種係統較依賴一些生化過程動力學參數及化學計量學係數的提取及準確設定,其中有幾個關鍵參數需要定期測定、校準。而這些關鍵參數依賴汙水廠長周期的運行數據作為支撐,所以實際運行數據的準確性影響該係統是否能真正發揮作用。因此此種係統到底應用效果如何,尚待時間驗證。後劉智曉強調,即使擁有精確曝氣係統,也需要強化運營維護及管理,而不能僅僅單純依賴自控係統。再的控製係統,沒有高質量的維護和管理也是不能持久的。因此,真正具有效果的控製係統一定是“自動”和“手動”相結合的。

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