鼓風曝氣系統(tong)電耗一般占全廠(chang)電耗的(de)(de)60%左右，是全廠(chang)節能的(de)(de)關鍵。最(zui)根(gen)本的(de)(de)節能措施(shi)是提高曝氣控制效率，降低氧的(de)(de)浪(lang)費，從而(er)減小風量(liang)。

　　進(jin)行氣量(liang)控(kong)(kong)制(zhi)是曝氣系統(tong)效(xiao)果最顯(xian)著的節(jie)(jie)能方法，據美(mei)國環境保護署對美(mei)國12個處理(li)設施的調查(cha)結果顯(xian)示，以(yi)溶(rong)解(jie)氧(DO)為指標控(kong)(kong)制(zhi)風(feng)量(liang)時(shi)可節(jie)(jie)電33%。根(gen)據風(feng)機風(feng)量(liang)與能耗的關(guan)系可知，電耗隨氣量(liang)變化很大(da)，因此進(jin)行氣量(liang)控(kong)(kong)制(zhi)節(jie)(jie)能效(xiao)果顯(xian)著，而且功率越(yue)大(da)效(xiao)果越(yue)明(ming)顯(xian)，當然氣量(liang)并不(bu)是可以(yi)任意減(jian)小，它將受到(dao)許多(duo)因素的影響。

　　從處理工藝的角度看，曝(pu)(pu)氣(qi)系(xi)統必須進行控(kong)制，因為曝(pu)(pu)氣(qi)系(xi)統如果(guo)操作不當，曝(pu)(pu)氣(qi)量過(guo)(guo)小，二次沉淀(dian)池可能由于(yu)缺氧而(er)發生(sheng)污(wu)泥腐(fu)化，即池底污(wu)泥厭氧分解，產生(sheng)大量氣(qi)體(ti)，促使污(wu)泥上浮。當曝(pu)(pu)氣(qi)時間(jian)長或曝(pu)(pu)氣(qi)量過(guo)(guo)大時，在曝(pu)(pu)氣(qi)池中將發生(sheng)高(gao)度硝化作用(yong)，使混合液中硝酸鹽濃度較高(gao)。這時，在沉淀(dian)池中可能由于(yu)反(fan)硝化而(er)產生(sheng)大量N2，而(er)使污(wu)泥上浮。

　　另外，曝(pu)氣(qi)量(liang)的分布(bu)是(shi)否均衡和(he)穩定也是(shi)影響處理效(xiao)果和(he)能耗的一(yi)個重要原因。在(zai)曝(pu)氣(qi)系統運(yun)行時(shi)，由于(yu)種種干擾，曝(pu)氣(qi)量(liang)的分布(bu)會發生變化，比如(ru)，一(yi)個地方曝(pu)氣(qi)頭堵塞，氣(qi)體流(liu)量(liang)會減少(shao)，同(tong)時(shi)，也會造成其它地方流(liu)量(liang)增大，相反(fan)，曝(pu)氣(qi)頭破損(sun)，氣(qi)體流(liu)量(liang)會大增，同(tong)時(shi)會造成其它地方流(liu)量(liang)銳(rui)減。

　　這(zhe)些(xie)都會使生物反(fan)應(ying)不(bu)平衡，處(chu)理(li)質量下降。為(wei)(wei)達到處(chu)理(li)效果，不(bu)得不(bu)調(diao)整曝氣量，而此(ci)時某一點的溶解(jie)氧(yang)的變(bian)化亦不(bu)能準確反(fan)映(ying)生物池的處(chu)理(li)狀態，使得以溶解(jie)氧(yang)為(wei)(wei)指標的控制變(bian)得不(bu)穩定，能耗增加。

　　一、行業(ye)現狀(zhuang)的不足

　　總結國內現有(you)污水處理廠(chang)的運(yun)行后發(fa)現，自動化設(she)備投(tou)入較(jiao)低(di)，能耗高，而且系(xi)統(tong)大多在(zai)投(tou)產時(shi)沒能達到(dao)設(she)計運(yun)行要求，或在(zai)運(yun)行一段時(shi)間后改(gai)為(wei)部分(fen)自動、部分(fen)手動的運(yun)行狀態，特(te)別是曝(pu)氣系(xi)統(tong)。分(fen)析原因主要有(you)以下幾個方(fang)面：

　　1、自(zi)(zi)動化(hua)技術與工藝技術未能有(you)機結合。我國(guo)(guo)污水處理(li)(li)(li)廠起步時，自(zi)(zi)動化(hua)系統(tong)成套引(yin)進國(guo)(guo)外(wai)產(chan)品和(he)技術，以后(hou)雖(sui)然硬件系統(tong)在國(guo)(guo)內采購，控制技術并沒有(you)被系統(tong)的(de)吸收。國(guo)(guo)內污水處理(li)(li)(li)行(xing)業的(de)自(zi)(zi)動化(hua)專業力(li)量較低，很(hen)多興建的(de)污水處理(li)(li)(li)工程的(de)自(zi)(zi)動化(hua)系統(tong)是(shi)由冶金、化(hua)工、輕(qing)工等領域(yu)工程師設計、編程和(he)調試的(de)，對污水處理(li)(li)(li)工藝了解(jie)較少(shao)，不能結合具(ju)體工藝進行(xing)控制策略設計，一(yi)般采用套用本行(xing)業現有(you)技術的(de)作(zuo)法，如本行(xing)業PID調節及其(qi)整定(ding)參數等，因此(ci)，運行(xing)效(xiao)果并不理(li)(li)(li)想。

　　2、自控系(xi)(xi)統培訓不到位。很多污水處理(li)(li)廠運行人(ren)員沒有得到控制系(xi)(xi)統供應(ying)商系(xi)(xi)統的(de)培訓，除了基本操作(zuo)以外，沒有從理(li)(li)論上對諸如曝(pu)氣系(xi)(xi)統調(diao)節技術的(de)講述，使得管理(li)(li)人(ren)員只(zhi)能在工作(zuo)中重(zhong)新(xin)摸索。

　　3、運行經驗未得到利用(yong)(yong)。污(wu)水(shui)(shui)處理廠(chang)很(hen)重(zhong)要的(de)一(yi)點，是(shi)在長期運行之后，可以總結(jie)日(ri)常規(gui)律，而且相對(dui)穩定，對(dui)于管(guan)理者，這些(xie)規(gui)律往(wang)往(wang)比昂(ang)貴的(de)自控設備有(you)用(yong)(yong)，但是(shi)在污(wu)水(shui)(shui)廠(chang)建(jian)設中，很(hen)多設計并沒有(you)給管(guan)理者留(liu)有(you)充分的(de)調整空間(jian)，而且這些(xie)有(you)用(yong)(yong)的(de)經驗也缺乏應用(yong)(yong)到其(qi)他污(wu)水(shui)(shui)設施建(jian)設的(de)途徑。

　　二、控(kong)制(zhi)策略的不(bu)足

　　1、溶解氧控制的難(nan)點

　　污水(shui)水(shui)質的(de)(de)多變和生物(wu)處(chu)理系(xi)統中生化反(fan)應的(de)(de)復(fu)雜性，決定了污水(shui)處(chu)理的(de)(de)溶解(jie)氧(DO)檢測控制是一個(ge)大(da)滯后(hou)系(xi)統，檢測出結果再進(jin)行參數處(chu)理和調整(zheng)，往往已(yi)滯后(hou)幾個(ge)小(xiao)時(shi)甚至幾天，造(zao)成大(da)量不合格水(shui)的(de)(de)排(pai)出。這種系(xi)統的(de)(de)特點是污水(shui)生物(wu)處(chu)理系(xi)統的(de)(de)運行管理具(ju)有(you)相當的(de)(de)技術難度，要求管理者具(ju)有(you)較好的(de)(de)環境工(gong)程知識基礎和相當豐富的(de)(de)運行管理經驗。

　　另(ling)外(wai)，溶解氧指標并不能直接(jie)反映生物反應(ying)(ying)的(de)氧氣(qi)需求量，它只是(shi)反映了反應(ying)(ying)池中氧氣(qi)的(de)剩余程度，無法根據(ju)它的(de)數值和(he)變化直接(jie)計算氣(qi)量。

　　傳統(tong)的PID控(kong)制(zhi)雖(sui)然在工(gong)程上廣泛采(cai)用，但只能(neng)解決線性(xing)系(xi)(xi)統(tong)的調(diao)節(jie)問題。曝氣(qi)系(xi)(xi)統(tong)中PID能(neng)夠實現對流量的控(kong)制(zhi)，但對水質處(chu)理(li)效果的控(kong)制(zhi)能(neng)力有(you)限。溶解氧(DO)控(kong)制(zhi)時，PID參數的整定需要根據季節(jie)、水質的變(bian)化等實際情況不(bu)斷調(diao)整。從控(kong)制(zhi)理(li)論的角度來看，污水的生物處(chu)理(li)過程具有(you)大(da)滯(zhi)后、非線性(xing)、隨機(ji)性(xing)和(he)多(duo)變(bian)量的特點，建立(li)的模型也是經驗的、有(you)條件的，因此，單(dan)純依靠理(li)論模型建立(li)的經典控(kong)制(zhi)方法并不(bu)能(neng)很(hen)好地(di)滿足溶解氧(DO)調(diao)節(jie)的需要，造成鼓風(feng)機(ji)和(he)閥門調(diao)節(jie)頻繁、超調(diao)量大(da)，使得(de)設備(bei)壽命(ming)降低(di)、能(neng)耗過高。

　　2、流量控制的重要性

　　空(kong)氣質量流量是(shi)直接影(ying)響(xiang)(xiang)曝(pu)氣處理效(xiao)果的(de)(de)指標(biao)，從工程的(de)(de)角度(du)看(kan)，諾大(da)的(de)(de)反應池往往需要許多組曝(pu)氣設備，包括空(kong)氣管路、曝(pu)氣頭或曝(pu)氣器等(deng)，實際(ji)運行中，這些(xie)設備能(neng)(neng)否穩定的(de)(de)工作、能(neng)(neng)否及時地發現和(he)(he)抑制故障，會影(ying)響(xiang)(xiang)到曝(pu)氣過(guo)程的(de)(de)穩定和(he)(he)均衡(heng)，影(ying)響(xiang)(xiang)到生物反應效(xiao)果和(he)(he)電耗。不穩定的(de)(de)流量分布會擾亂溶解氧檢測參(can)數(shu)的(de)(de)真實意義，使得本來就容易產生振蕩的(de)(de)溶解氧控制變得更加難以駕御(yu)。

　　曝(pu)氣(qi)(qi)池通(tong)常(chang)是(shi)(shi)幾(ji)百或幾(ji)千平米的(de)(de)流(liu)(liu)動水池，空氣(qi)(qi)管路通(tong)過(guo)總管和(he)(he)(he)支管將壓縮(suo)空氣(qi)(qi)輸送到(dao)池底的(de)(de)曝(pu)氣(qi)(qi)設(she)備(bei)，比如(ru)空氣(qi)(qi)由A分別(bie)輸送到(dao)B、C、D、E、F。在曝(pu)氣(qi)(qi)系統設(she)計中，曝(pu)氣(qi)(qi)量(liang)(liang)(liang)應按照需(xu)要(yao)均(jun)勻的(de)(de)分布(bu)(bu)，實(shi)際上(shang)，由于(yu)管道壓力(li)損失(shi)，B位(wei)置(zhi)和(he)(he)(he)F位(wei)置(zhi)的(de)(de)空氣(qi)(qi)壓力(li)和(he)(he)(he)流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)存在差(cha)(cha)異，當總氣(qi)(qi)量(liang)(liang)(liang)由于(yu)水質(zhi)或水量(liang)(liang)(liang)變化(hua)而(er)調整(zheng)(zheng)時(shi)，B位(wei)置(zhi)和(he)(he)(he)F位(wei)置(zhi)的(de)(de)壓差(cha)(cha)和(he)(he)(he)流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)差(cha)(cha)也(ye)(ye)會(hui)(hui)發生改變，這會(hui)(hui)造(zao)成曝(pu)氣(qi)(qi)分布(bu)(bu)的(de)(de)偏差(cha)(cha)，而(er)且這種偏差(cha)(cha)也(ye)(ye)是(shi)(shi)變化(hua)的(de)(de);另外，在系統進行(xing)時(shi)，如(ru)果某位(wei)置(zhi)(如(ru)D)的(de)(de)曝(pu)氣(qi)(qi)設(she)施堵塞或破漏，會(hui)(hui)造(zao)成該位(wei)置(zhi)壓力(li)和(he)(he)(he)流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)改變，同時(shi)會(hui)(hui)引(yin)起整(zheng)(zheng)個(ge)空氣(qi)(qi)管路的(de)(de)壓力(li)和(he)(he)(he)流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)重新分布(bu)(bu)，其他各(ge)點(dian)(B、C、E、F)的(de)(de)空氣(qi)(qi)流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)也(ye)(ye)會(hui)(hui)相應改變，引(yin)起曝(pu)氣(qi)(qi)分布(bu)(bu)的(de)(de)偏差(cha)(cha)。上(shang)述(shu)運(yun)行(xing)中的(de)(de)曝(pu)氣(qi)(qi)分布(bu)(bu)不均(jun)往往是(shi)(shi)隱藏性的(de)(de)，水面上(shang)很難發現。

　　曝氣(qi)分(fen)布不均使得(de)溶解氧(yang)(yang)更加(jia)困難。因為在工程中，溶解氧(yang)(yang)只能檢(jian)測某(mou)點(通常是曝氣(qi)池出口)，不能反(fan)映(ying)出氧(yang)(yang)量的分(fen)布，溶解氧(yang)(yang)控(kong)制的一個條件是溶解氧(yang)(yang)值真實地反(fan)映(ying)曝氣(qi)池生物(wu)反(fan)應的環境(jing)狀態，當曝氣(qi)分(fen)布不均時(shi)，這一條件不真實，控(kong)制效果也不會理想。

　　因此(ci)，空氣流量的控制(zhi)是(shi)曝氣控制(zhi)中十分重要的一環(huan)，如(ru)果在B、C、D、E、F位置安(an)裝流量檢(jian)測設備和調(diao)節閥門，并建立控制(zhi)環(huan)節，流量偏差(cha)就(jiu)會在運行中被糾(jiu)正，溶解氧的控制(zhi)也會更加有效。

　　三、分析結論(lun)

　　曝氣(qi)系統的特點如下：

　　1)污水輸入量為(wei)隨機變量，其外部環境具有許多不確定(ding)因(yin)素，因(yin)此難以建立(li)曝氣生物系(xi)統的精確數學(xue)模型;

　　2)曝(pu)氣系統的參數維數高、強耦合(he)，高度非(fei)線性;

　　3)溶解氧存在大(da)時滯，系(xi)統平(ping)衡難以在較(jiao)短時間內達到;

　　4)污水處(chu)理工藝中需要大量熟(shu)練操作人(ren)員(yuan)的(de)實踐經(jing)驗(yan)和(he)知識;

　　5)曝氣流(liu)量分布的(de)穩定和均勻(yun)是控制處理(li)效(xiao)果和節能的(de)基礎(chu)。

　　因此，解決好曝氣系統控(kong)制應從兩(liang)方面(mian)加以(yi)改善，一(yi)是(shi)解決曝氣池空氣流量(liang)的平衡和穩定問題(ti)，二是(shi)尋求適合溶解氧控(kong)制空氣流量(liang)的控(kong)制策略。