2、技術(shù)工藝/裝備原理

精確曝氣系統(tǒng)將各空氣調(diào)節(jié)閥控制的曝氣區(qū)域作為一個控制單元，首先接收進(jìn)水流量、COD、氨氮、總氮等前饋信號，以及從現(xiàn)場每個受控曝氣單元采集到的DO、水溫、MLSS、液位等反饋信號，經(jīng)數(shù)據(jù)處理模塊預(yù)處理后，生物需氣量計算模塊根據(jù)處理后前饋、反饋信號，計算出各個溶解氧控制區(qū)的需氣量及總需氣量。系統(tǒng)將總氣量信號發(fā)送至鼓風(fēng)機(jī)主控柜MCP，利用鼓風(fēng)機(jī)控制模塊，自動控制鼓風(fēng)機(jī)的啟停、頻率設(shè)定，調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)輸出指定氣量。對于各個溶解氧控制區(qū)，氣量分配模塊通過對電動閥門的調(diào)節(jié)，將氣量分配至各個溶解氧控制區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)按需供氣。

3、技術(shù)工藝/裝備特點(diǎn)

1）需氣量精確計算：系統(tǒng)針對污水生物處理工藝過程進(jìn)行分析建模，通過對特定污水廠的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)或在線運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，確定該污水廠生物處理過程的一些特征參數(shù)和補(bǔ)償參數(shù)；經(jīng)過參數(shù)優(yōu)化的模型，將直接用于曝氣流量的調(diào)節(jié)，根據(jù)現(xiàn)場儀表采集的數(shù)據(jù)，給出每個曝氣單位的供氣流量。

2）鼓風(fēng)機(jī)優(yōu)化控制：系統(tǒng)采用總流量或總壓力的調(diào)節(jié)方式控制鼓風(fēng)機(jī)，根據(jù)總需氣量計算結(jié)果，通過鼓風(fēng)機(jī)主控柜自動控制每臺鼓風(fēng)機(jī)的啟停、變頻，使鼓風(fēng)機(jī)出口風(fēng)量及壓力滿足需求，避免進(jìn)水負(fù)荷高峰時的曝氣不足和進(jìn)水負(fù)荷低谷時的曝氣過量，實(shí)現(xiàn)了曝氣過程的精細(xì)化、穩(wěn)定化控制，按需曝氣節(jié)約了曝氣能耗。為了防止鼓風(fēng)機(jī)出現(xiàn)喘振，在流量調(diào)節(jié)時充分考慮調(diào)節(jié)過程、液位變化對管路壓力的沖擊影響，優(yōu)化設(shè)置流量調(diào)節(jié)步長，在達(dá)到流量調(diào)節(jié)的同時避免由壓力沖擊過大造成鼓風(fēng)機(jī)喘振。

3）曝氣流量分配控制：對有多個支管和閥門的曝氣系統(tǒng)而言，假定在某個特定的時段要求每個支管按照一組特定的流量提供曝氣，為了實(shí)現(xiàn)這組流量，必然存在多組閥門的開度的組合。類似的，系統(tǒng)既可以在較大的壓力和較小的一組閥門開度的組合下工作，也可以在較小的壓力和較大的一組閥門開度組合下工作。明顯地，較小的壓力和較大的閥門開度組合是較優(yōu)的工況點(diǎn)，其壓力損失較小，鼓風(fēng)機(jī)的功率輸出較低。曝氣流量分配模塊出色地解決了以上難題，使得氣量能夠準(zhǔn)確按照設(shè)定值進(jìn)行分配。系統(tǒng)內(nèi)置多閥門解耦控制策略，抑制單閥門調(diào)節(jié)對其它閥門的擾。系統(tǒng)基于具有專利技術(shù)的多閥門最優(yōu)開度控制策略實(shí)現(xiàn)閥門開度的快速、最優(yōu)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)曝氣量在不同曝氣控制單元的快速、精確輸配。

4）溶解氧控制模式：系統(tǒng)的溶解氧控制策略有兩種：①溶解氧控制目標(biāo)設(shè)定值為恒定值；②溶解氧控制目標(biāo)設(shè)定值為動態(tài)值。控制策略可根據(jù)污水廠的儀表配置等實(shí)際情況，由工作人員自主選擇。在溶解氧控制目標(biāo)設(shè)定值為恒定值的控制策略下，工作人員可根據(jù)經(jīng)驗或出水水質(zhì)等情況人工自主設(shè)定溶解氧控制目標(biāo)值，一旦該設(shè)定值確定，系統(tǒng)將根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)、進(jìn)水水量、生化池污泥濃度、生化池液位、該溶解氧設(shè)定值等信號，實(shí)時動態(tài)計算出各溶解氧控制區(qū)的需氣量及總需氣量，并通過調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)的啟停、進(jìn)出口導(dǎo)葉開度及各曝氣支管的電動線性調(diào)節(jié)閥的開度，使需氣量與供氣量相吻合，從而實(shí)現(xiàn)生化池各控制區(qū)的實(shí)際溶解氧在該溶解氧控制目標(biāo)設(shè)定值上下波動，直至該溶解氧設(shè)定值被修改。溶解氧控制目標(biāo)設(shè)定值為動態(tài)值的控制方式，其內(nèi)回路是溶解氧控制器，即溶解氧-曝氣量控制回路；其外回路是氨氮-溶解氧設(shè)定值控制回路，兩個回路通過溶解氧設(shè)定值關(guān)聯(lián)在一起。在該控制邏輯中，首先借助于數(shù)學(xué)模型求解將控制單元的實(shí)際氨氮值穩(wěn)定在其目標(biāo)值所需要的溶解氧水平，并將該溶解氧值設(shè)定為控制單元的溶解氧設(shè)定值；然后，通過溶解氧控制器調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)和曝氣量，使得控制單元的溶解氧穩(wěn)定在設(shè)定值附近。

5）故障應(yīng)對策略：系統(tǒng)具有豐富的故障應(yīng)對策略，當(dāng)在線儀表如DO、空氣流量計或閥門等發(fā)生故障或信號失真，或出現(xiàn)通訊故障，系統(tǒng)能夠進(jìn)行容錯處理，進(jìn)入故障處理備選方案進(jìn)行控制，允許用戶切換到安全操作模式。運(yùn)行中即使鼓風(fēng)機(jī)發(fā)生故障停機(jī)，系統(tǒng)會自動啟動備用鼓風(fēng)機(jī)接入。在備用鼓風(fēng)機(jī)無法啟動，DO正?？刂茻o法保證時，系統(tǒng)則盡量在各個系列均衡分配曝氣流量，使生化池各好氧段仍然能夠保持一定的曝氣量，防止污泥沉降。一旦鼓風(fēng)機(jī)故障解決，系統(tǒng)會自動恢復(fù)，并迅速調(diào)整到目標(biāo)DO值附近。

4、應(yīng)用工業(yè)領(lǐng)域

污水處理廠生化池曝氣控制環(huán)節(jié)

工藝/裝備流程圖

廠區(qū)/項目地全景照片及主要工藝設(shè)備照片

編輯：王秀