曝气精确控制系统在污水生化处理系统中的应用分析

钱 承

（光大环保技术装备（常州）有限公司，江苏 常州 213011）

随着水污染问题的日益严重，国家对于环境保护的重视程度也越来越高，污水处理已经成为城市建设的重要部分。在现代城市的发展过程中，环境治理以及污水处理仍未得到全面解决。通过调查和研究发现，污水处理需要采用生物处理和物理处理相结合的技术，即使用曝气精确控制系统。但是该系统存在设备要求高、校验时间长等问题。因此在污水处理过程中，应制定精确合理的方案，从而推广该控制系统在污水处理系统中的应用。

1 曝气精确控制系统的控制原理以及现状分析

曝气精确控制系统主要采用基于PLC控制的多参数自控系统，通过在线监测和计算所需的曝气量，将信号传递给鼓风曝气系统。精确曝气系统主要通过在线环境监测氧参数检测仪、电动空气调节阀以及压力和液位等产生的反馈信号，再配合实时的曝气量进行精确计算。曝气精确控制系统主要由九部分组成：1、曝气器；2、分区控制器；3、溶解氧测定仪；4、调节阀；5、曝气空气总管；6、加权运算器；7、过程控制器和逻辑控制器；8、变频控制器；9、鼓风机组合套件，如图1所示。对于控制系统的功能而言，主要包含三个模块：曝气流量配气模块、生物处理过程模块以及曝气流量控制回路[1]。

图1 控制系统组成图

为了实现污水处理的低成本及节能减排，有必要在污水处理过程中进行准确地曝气控制。目前，对于生化池的曝气控制，主要从以下几个方面进行研究：首先是模糊控制，该系统主要是针对存在滞后或者随机干扰的系统，它不需要精确的数学模型，但需要设计者有实操经验，以保证控制效果稳定；其次是神经网络控制，它是一种模仿人脑工作方式的数学模型，主要应用于模式识别和控制与优化方面；然后是智能专家监控系统，该系统主要是模拟人类专家解决领域问题，具有一定的学习能力，即使仪表损坏也可以控制任务；最后是精确曝气流量控制系统，该系统可以根据历史数据，利用一定的数学模型计算出不同情况下生物池需要的空气量，它是一套集成的智能控制系统。目前使用的曝气精确控制系统是采用专用的控制器来实现模型的计算，然后将结果输出到控制器，实现输出控制，但是该方法的可靠性无法保证，关于模型的计算也较为复杂，而且控制系统和执行器的价格昂贵，短期内无法实现广泛普及[2]。因此，充分了解曝气精确控制系统现存的问题以及在污水生化处理中的应用非常有意义。

2 曝气精确控制系统在污水生化处理过程中存在的问题

2.1 曝气精确控制系统的设备要求高、校验时间长

精确的曝气控制技术需要在硬件条件较高的设备中才能发挥最大作用，例如空气线性调节阀(如菱形调节阀)、高质量DO仪等。但硬件条件越高，其设施投资就会越大，这对新建或扩建的污水处理厂存在一定困难，因而曝气精确控制系统的有效性难以实现。此外，在常规的曝气控制过程中，对于硬件设备的维护和工作人员技能的要求也较高，这些问题的出现，会直接影响曝气精准控制的精确性，从而影响系统的整体运行。

针对目前污水处理厂对曝气精准控制的现状，部分污水处理厂会采用活性污泥数学模型进行精准曝气系统的运用。但是，由于包含的关键参数依靠污水厂周期的数据，从而增加了曝气精准控制中的校验时长，而且在曝气精确控制的过程中，有些污水厂的水质不达标，增加了水质排放压力，从而导致无法进行有效的精准曝气控制。

2.2 曝气精确控制系统中的自动控制与精确控制缺乏协调性

在污水处理厂进行曝气精准控制的过程中，相关部门应结合曝气精准控制的经验，基于污水的实际情况，制定合理方案，提升曝气精准控制的有效性。但是，目前很多污水处理厂都存在缺乏曝气精准控制的经验，缺乏对污水处理实际运行管理的认识以及自动控制与精确控制相互脱节的问题。而且，一些曝气精准控制人员缺乏对曝气精确控制系统的相关技术与理念的全面考虑，导致无法实现自动控制与精确控制之间的协调，从而影响了曝气精确控制的精准性。

3 曝气精确控制系统在污水生化处理系统中的应用

3.1 调整控制模式，实现水量控制

所谓的水量控制，即控制生化池的进水量，使其达到最适合的处理水量。生化池适合采用进水泵对其进行变频控制，以实现水量的增大或减小。如果处理水量大时，可以连续运行；处理水量小时，可以交替运行，从而降低能耗。控制模式的调整具有很多优点，首先使每组生产线都提高了工作效率，也可以稳定地处理污水，而且对于污水所需要的活性污泥也会按照需求进行配给，整体的工艺运行非常稳定且连续；其次，水量控制模式的控制原理简单且投入少，不需要昂贵的空气线性调节阀和空气流量计等，只需要简单的具有变频功能且控制点位少的进水泵即可；然后，水量控制可以消减能耗，很多固定能耗设备，如生化池的搅拌机和推流器等可以完全停下，实现最大化节能；最后，对于管路阀门的要求也有所降低。

3.2 合理调整仪表信号，降低信号干扰

污水处理过程中仪表如果受到周边环境的影响，会出现电极磨损、信号干扰等现象。因此，要想大幅度降低或者避免这些现象，需要采取以下措施：首先，对采集的仪表数据进行尖峰处理，然后再提取一段时间内数据的平均值，利用该平均值进行曝气控制，即可对各种信号干扰产生对抗性，从而避免系统的振荡；其次，对历史控制数据进行整理归档，做好数据的保留工作，自控程序可以使以前成功稳定运行的自控数据代替部分故障仪表采集的数据，使其进行正常的曝气精准控制和运行；最后，可以运用回归法或积分等数学工具对运行的数据进行处理，这样可以有效解决探头精度下降、校对期间探头无法使用等难题[3]。

4 结论

曝气精确控制系统在污水处理过程中具有重要作用，对于曝气精确控制系统，需要高质量地维护和管理。该系统的设计需要结合污水处理厂的实际情况，将自动控制与精确控制结合运行。精确曝气控制虽然在污水处理厂中的应用还存在一定问题，工作人员的技术水平和设备性能也有一定制约，但该控制系统在污水生化处理过程中所产生的节能效益是客观存在的。因此，污水处理厂可以依据自身的实际情况，充分利用现有设备，调整适合实际的控制模式，提升曝气精确控制系统在污水处理中的应用，推进污水处理向零能耗发展。