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精确曝气控制策略:基于生物处理过程的按需曝气  

2015-12-01 09:56:44|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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污水处理过程曝气过程的优化控制一直以来是一个热点问题。基于各种理论、各种类型控制模式的商业化控制系统也是层出不穷,甚至让你眼花缭乱。对这些控制系统的使用效果也是莫衷一是。

出现这种现象,或者曝气系统的优化问题之所以在国内是大问题,我认为主要是“前后”端都存在问题。首先设计阶段,我们采用的进水水质预测出现严重偏差,导致需氧量计算的较大误差;其次风量本身计算过程又会叠加一次较大的人为因素,形成”误差“叠加。另外,设计多数采用传统的DO反馈控制,众所周知缺欠较多,实践运行很难实现预期效果。当然,后期运营管理跟不上也会导致自控系统难以发挥作用。

近些年出现的”精确曝气“、”模糊控制“等技术对过往的DO控制模式进行了改进,采用了一些新的算法和控制仪表及设备,有一些案例显示了不错的使用效果,但是不理想案例也存在。这方面的争论也不断,很热闹。

实际上,我们追求的是”按需曝气“,过度曝气或者不足都会导致处理效果的变坏。但是如何实现按需,存在很多技术上的困难。因为污水厂进水负荷是随机变化的,生化过程又是一种非稳态过程,因此很难真正实现完全意义上的数学范畴的”按需曝气“,但实际上,如果我们抛开这种关于”精确“字眼的讨论,换一种思路来思考这个问题,或许答案有所不同。

此外,在氧化沟工艺曝气控制方面,丹麦开发的交替式氧化沟曝气方式,在改善水质、降低运行能耗方面显然要优于连续流的推流式生物池。但可惜的是,这种工艺及运行控制模式在中国并没有得到更为广泛的应用,具体原因另行论述。

这里可以引出本次介绍的一种氧化沟工艺曝气控制方法,就是日本的Zhan J. X.等人最近在WaterSci. Tech.上新发表的一篇论文,介绍了一种基于生物处理过程实际氧需求量(OR)的计算方法,并给出了具体的计算公式,这个计算公式包含了BOD氧化、硝化、内源呼吸及溢出携带氧气的计算公式及参数取值范围,公式非常适用。

具体做法是实际运行中的曝气的控制采用闭环控制,要根据在线实时进水水质计算实际的氧气需求量,选取的参数可以用替代参数SS、NH3-N来替代相关性非常稳定的BOD5、TKN。

实际运行中采用间歇曝气,而不是国内常用的连续曝气,在这一点上实际是借鉴了丹麦交替式氧化沟的曝气控制模式,但是丹麦的氧化沟污水厂目前往往采用在线出水营养盐指标进行曝气的控制;而本文的控制采用了基于OR实际数量的控制,且间歇曝气。 采用OR控制模式获得的成效是很显著的,出水TN可以降低2mg/L的极限水平。

曝气能耗更大幅降低61%,全厂能耗降低21.5%。

之所以介绍这一篇研究报告,主要考虑是目前国内污水厂曝气工艺控制环节变成了一个“灰色”地带,设计院提供的控制方案很难实现;而自控供货商又没有这方面的经验;而专注于提供”精确曝气“技术和设备的公司又讳莫如深。

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