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怎么解决一体化污水处理设备厂控制难点

时间: 2020-04-17 10:19 浏览次数: 来源:中泰环保
曝气系统的特点如下
 
1 )污水进口量是随机变量,其外部环境具有很多不确定因素,难以建立曝气生物系统的正确数学模型
 
2 )曝气系统参数维数高、强耦合、高非线性
 
3 )溶解氧有很大的时滞,无法在短时间内达到系统平衡
 
4 )污水处理技术需要很多熟练作业人员的实践经验和知识
 
5 )曝气流量分布的稳定和均匀是控制处理效果和节能的基础。
 
因此,曝气系统的控制应从两方面加以改进,一是解决曝气池空气流量平衡与稳定问题,二是寻求溶解氧控制空气流量的策略。
 
吹风曝气系统的功耗一般约占全厂功耗的60%,是全厂节能的关键。 最根本的节能措施是提高曝气控制效率,减少氧气浪费,减少风量。
 
进行空气量控制是曝气系统效果最明显的节能方法,美国环境保护局对美国的12个处理设施进行了调查,结果表明以溶解氧( DO )为指标控制风量可以节约33%。 由于风扇风量与耗电量的关系,耗电量随空气量的不同而发生较大变化,因此进行空气量控制的节能效果显着,而且电力越大效果越明显,当然空气量不能任意减小,受到很多因素的影响。
 
从处理工艺的角度来看,曝气系统必须控制。 曝气系统不当,曝气量过小,二次沉淀池可能因缺氧而引起污泥腐烂,即池底污泥厌氧分解,产生大量气体,促进污泥上浮。 曝气时间过长或曝气量过大,曝气槽会产生高度硝化作用,混合液中硝酸盐浓度升高。 在这种情况下,沉淀池因反硝化而产生很多n-2,污泥有可能上浮。
 
同时,曝气量分布是否均衡稳定也是影响处理效果和能耗的重要原因之一。 在曝气系统运转时,曝气量的分布会因各种干扰而发生变化,例如,在某个场所曝气头堵塞,气体流量减少的同时,在其他场所流量也增大,相反,曝气头破损,气体流量增大的同时,在其他场所流量也急剧减少。
 
它们使生物反应不均衡,降低处理质量。 为了达到处理效果,必须调整曝气量,此时,某点的溶解氧的变化也不能正确反映生物池的处理状态,以溶解氧为指标的控制变得不稳定,能量消耗增加。
 
一、行业现状的不足
 
总结国内目前污水处理厂的运行情况,发现自动化设备投入量低、能耗高,且系统大多在生产开始时未达到设计运行要求,或者运行一段时间后部分自动、部分手动运行状态,特别是曝气系统。 分析原因主要有以下几点:
 
1 .自动化技术和技术不能有机结合。 我国污水处理厂开工时,自动化系统配套引进国外产品和技术,以后硬件系统在国内购买,但控制技术未被系统吸收。 国内污水处理行业自动化专业能力低下,所建污水处理工程自动化系统由冶金、化工、轻工业等领域的工程师设计、编程和调整,对污水处理技术了解不多,不能结合具体技术进行控制战略设计。 一般采用行业现有技术的做法,如行业PID调整及其调整参数等,运行效果不理想。
 
2 .自习系统训练不足。 很多污水处理厂的驾驶员没有接受过控制供应商系统的训练,除了基本的操作以外,由于没有曝气系统的调节技术等理论说明,管理者只能在工作中重新探索。
 
3 .没有利用运行经验。 污水处理厂的重要之处在于,长期运行后能够总结出日常规律,而且比较稳定,对于管理者来说,这些规律往往比昂贵的自控设备更有用,但在污水厂建设中,很多设计没有给管理者留下足够的调整空间,而且这些有用的经验也是应用于其他污水设施建设的途径
 
二、控制战略的不足
 
1 .溶解氧控制难点
 
污水水质的变化和生物处理系统中生化反应的复杂性决定了污水处理溶解氧( DO )的检测控制是一个较大的延迟系统,检测结果并进行参数处理和调整,往往延迟数小时至数天,导致大量不合格水的排放。 该系统的特点是污水生物处理系统的运行管理具有相当的技术难度,要求管理者在环境工程知识的基础上具备相当丰富的运行管理经验。
 
另外,溶解氧指标并不直接反映生物反应的氧需求量,只是反映反应池的氧残留量,不能根据其数值和变化直接计算气体量。
 
传统的PID控制在工程中被广泛应用,只能解决线性系统的调节问题。 在曝气系统中,PID可以控制流量,但水质处理效果的控制能力有限。 溶解氧( DO )控制时,PID参数的调整需要根据季节和水质的变化等实际情况进行调整。 从控制理论的角度来看,污水的生物处理过程具有较大的延迟、非线性、随机性和多变量特征,模型也具有经验、条件,因此仅凭理论模型建立的经典控制方法不能很好地满足溶解氧( DO )调节的需要,鼓风机和阀门调节频繁,过冲量大
 
2 .流量控制的重要性
 
空气质量流量是直接影响曝气处理效果的指标,从工程的角度来看,诺大反应池需要很多组曝气设备,在空气管道、曝气头和曝气器等实际运行中,这些设备能否稳定工作,能否及时发现和抑制故障,影响曝气过程的稳定和均衡,影响生物反应效果和功耗 不稳定的流量分布扰乱了溶解氧检测参数的真正含义,使得控制本来容易振荡的溶解氧变得更加困难。
 
曝气池通常是数百或数千平方米的流动池,空气管道通过歧管和支管将压缩空气输送到池底的曝气设备中。 例如,空气分别从a输送到b、c、d、e、f . 在曝气系统的设计中,曝气量必须根据需要均匀分布,但实际上,由于配管压力损失,b位置和f位置的空气压力和流量存在差异,总空气量根据水质和水量的变化进行调整时,b位置和f位置的差压和流量差异也发生变化,引起曝气分布的偏差, 该偏差也变化,此外,在系统的进行中,如果某个位置(例如d )的曝气设施堵塞或泄漏,则会导致该位置的压力和流量的变化,并且引起空气管路整体的压力和流量的再分布,其他各点( b、c、e、f )的空气流量也相应地变化,曝气分布的偏差 上述运转中曝气分布的不均匀常常是隐藏的,在水面上很难发现。
 
曝气分布的不均匀使溶解氧更加困难。 工程中,由于溶解氧只能检测某一点(通常为曝气槽出口),因此无法反映氧量的分布,溶解氧控制的一个条件是溶解氧值忠实地反映曝气槽的生物反应的环境状态,在曝气分布不均匀的情况下,该条件不真实,也无法期待控制效果。
 
因此,空气流量的控制是曝气控制的重要环节,在b、c、d、e、f的位置设置流量检测设备和调节阀,建立控制环节,流量偏差在运行中得到纠正,溶解氧的控制也有效。
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