精確曝氣在污水處理中的應用

隨著國家對環保的重視，污水處理廠的監管也越來越嚴格了。很多時候， 為了確保出水水質的全面穩定達標，需實現對各項工藝控制參數進行精確控制，其中生物處理曝氣環節是一個非常關鍵的環節。

在某種程度上，曝氣量的控制決定著整個系統對廢水的處理效果和污水處理廠能耗水平。因為曝氣量較小時將會抑制系統中的硝化反應，此外還會引起曝氣池中絲狀菌繁殖，導致污泥膨脹；而曝氣量較大時，不僅會使曝氣電耗，同時強烈的空氣攪拌還會打碎污泥絮體從而影響出水水質。此外，如果處理工藝有硝化液回流時，回流的硝化液也會把氧帶入缺氧區，從而影響反硝化效果。由于污水廠的進水水質和水溫等條件有較大的波動性，這也就要求我們應及時調整曝氣量，以應對這種變化，精確曝氣技術也因此受到了青睞。

隨著污水處理廠在線監測儀表及相關技術設備性能提高，精確曝氣控制也是成為現實甚至取得了不錯的效果。根據小編查閱的資料顯示， 污水處理廠應用精確曝氣控制技術后不僅改善和穩定了出水水質，曝氣系統的能耗也降低了20%左右（不同資料數據可能有偏差，僅供參考）。接下來，小編就給大家詳細介紹一下精確曝氣技術。

01

精確曝氣技術原理和特點

 

目前國內很多污水處理廠對于曝氣的控制還停留在手動控制的基礎上，一般是操作人員根據經驗通過開啟和關閉一定數量的鼓風機和曝氣器來調節溶解氧。一旦運行情況發生變化，就需要操作人員反復調試，如果調整不及時不僅影響了處理效果而且增加了曝氣電耗。

精確曝氣是通過在線儀表實時采集溶解氧、水量、氣量和鼓風機壓力、功率等信號，然后通過內置的智能化控制系統計算實時需氧量，再通過控制系統控制鼓風機、閥門的開度，動態調整供應氣量，使其氣水比接近理論氣水比，做到按需供氣。精確曝氣可以使生物系統運行和出水水質更加穩定，同時比人工控制更加節能。

傳統的鼓風曝氣機存在如下不足：

• 由于時間延遲，即從開始曝氣到池內溶解氧DO變化需要一段時間，這就容易造成DO的控制波動很大；

• 耗能高。為了保證安全運行，生物池DO值只能保持在較高的數值上，造成了過大的曝氣量的浪費。

而與傳統曝氣方式相比，精確曝氣具有如下特點：

• 穩定地控制生物池中的溶解氧濃度?？刂凭瓤蓛灮诠に囈蟮娜芙庋踉O定值的±0.5mg/L，提高生化處理效率，提高達標率。

• 解決生物池曝氣不均衡的問題。合理的分配氣量，大大減少了閥門及鼓風機的調節頻率，控制鼓風機在穩定的功率下供氣，保障曝氣系統的安全穩定運行。

• 提高污水廠的自動化水平，實現污水廠最重要過程參數溶解氧濃度的可控，保證實施運行后完全實現自動化控制。

• 縮短污水處理廠的工藝運行調節時間。

• 顯著提高污水處理廠的抗負荷沖擊能力。

• 降低污水廠工作人員的勞動強度，提高污水廠的運行效率。

02

精確曝氣技術分類和應用

 

目前比較成熟的精確控制技術可以分為兩種：“前饋+反饋+生物處理模塊”和“反饋調節+性能優越的硬件系統”。

前饋+反饋+生物處理模塊

這種控制方式是以國際水協的活性污泥模型為基礎，根據污水廠歷史運行數據和在線儀表檢測到的水質水量的變化，預測曝氣池所需的曝氣量，再結合曝氣池中實際溶解氧、水溫、MLSS及水壓等指標，來調節空氣流量分配和鼓風機風量。

該控制模式較需要采集較多的指標，對儀表的性能穩定性有較高的要求，并且生物模塊也難以準確地預測曝氣池所需供氣量。

反饋調節+性能優越的硬件系統

該控制模式省去前饋和生物處理模塊，解決了對在線儀表過多依賴和生物模塊的準確度問題。但是該系統需要較高的對閥門和鼓風機的控制能力，即該系統要能在較短的時間內將閥門的開度和鼓風機的風量調整到能滿足水質變化后曝氣池所需的供氣量和節能的目的。

精確曝氣技術的具體應用

白龍港污水處理廠作為一座特大型污水處理廠，設計處理規模為280萬m3／d，一級A提標結束后，廠內共有42條生物處理線，面對如此眾多的生產線，手動控制溶解氧顯然不現實。

基于前饋／生物處理模塊／反饋的精確曝氣技術需要多種儀表協同工作，而白龍港污水處理廠生產線眾多，如果儀表精度差，那么控制效果不能穩定保證，因此白龍港污水處理廠選擇基于末端DO控制方式同時搭配流量計和空氣閥門的VACOMASS精確曝氣控制系統，經過近一年的試運行，控制效果比較理想，末端溶解氧可以穩定控制在設定范圍內，同時極大地減輕了人工調整的負擔，這種技術具有一定的節能效果。

03

精確曝氣控制依舊存在難點

 

實施精確曝氣雖然有不同的策略，在工程實際中也有一定的應用。但是，從整體來看對污水處理廠的精確曝氣控制還存在如下儀器設備和技術上的問題： 

一是設備硬件和維護要求較高

精確曝氣系統需要配備閥門和溶解氧測定儀、氣體流量計、水流量計等儀表，其控制精度要求較高，若控制系統調節后的曝氣量不能與理論需要的曝氣量一致，則容易造成出水水質超標。

隨著運行時間延長，閥門和儀表可能出現較大偏差，需要頻繁校正，同時精確曝氣系統需要定期維護，因此對從業人員的技術要求較高，其需要具備一定的儀表自動化知識。

二是無法實現空氣量精確匹配 

大部分精確曝氣系統需要通過儀表采集的數據進行反饋，然后調整空氣閥門，而大部分空氣閥門調節存在一定誤差，同時儀表也存在較大的誤差，導致實際計算的氣量可能與理論氣量相差較大，難以精確提供空氣量。

當空氣管路由一路主管細分成多路支管時，調整其中一路的閥門，其他支路曝氣量往往會出現較大變化，導致其他系統需要連鎖調整。

三是難以建立生物曝氣系統的精確數學模型

由于進水水量、水質為隨機變量，其外部環境具有許多不確定因素，因此難以建立曝氣生物系統的精確數學模型，也就難以準確地預測下一周期需氣量。

四是在線監測儀表的監測和閥門、鼓風機控制調節的滯后性

水質在線測定儀如在線DO儀，在對溶解氧測定的過程是需要一定時間的，而好氧池的水體又是不斷流動的，這就造成了監測數據的滯后性。與此同時，控制系統對閥門、鼓風機的調節也不是瞬時完成的，這也形成了一定滯后性。

這些滯后程度還會產生一定的累加效應，如果滯后過大溶解氧就會產生較大的波動，曝氣控制精確的程度大打折扣。解決這一問題不僅要開發出性能更好的在線監測儀表、閥門和鼓風機，還需要對控制系統的程序進一步優化。

結語

曝氣控制是廢水生物處理工藝中重要的控制變量，在一定程度上決定著出水水質和污水廠能耗水平。但是，目前限于技術水平和設備的性能的制約，現有的精確曝氣控制系統很難長時間的實現精確曝氣。但隨著相關儀器設備，如在線DO、氨氮、空氣流量計、空氣閥門、曝氣設備等性能的不斷提高，精確曝氣控制的精確程度將會有很大的突破。

目前，在配備精確曝氣系統污水處理廠中，為充分發揮曝氣控制的性能，可以從兩方面著手：

①要加強對工藝管理人員的系統培訓。工藝管理人員除掌握基本操作以外，還應熟悉控制系統的原理、細節，在完成系統日常維護的同時能對系統進行一定的調整；

②加強對在線儀表、設備的維護。在線儀表的準確性是控制系統控制效果的前提，閥門、鼓風機及曝氣器（盤）的性能穩定的發揮對控制效果也極為關鍵，出現問題應能及時解決。

陜西風熙環保設備工程有限公司（電話：029-81708531）是一家專注于廢氣處理、廢水處理等環保設備的研發生產型公司，適用于電子、化工、醫藥、化學、大專院校、疾控中心、藥檢、質檢等行業，安全高效，終身售后，更懂您的需求。