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精确曝气控制系统

 精确曝气控制系统系统专为污水厂溶解氧精细化控制提供整体解决方案。精确曝气控制系统是一个集成的控制系统,可以为各种复杂工艺提供多种供气方案:间歇曝气、微量曝气、正常曝气、溶解氧分布控制等。该系统帮助用户实现工艺的精细调节,适应各种工艺,并能够随着工艺变化而调整。精确曝气控制系统还可以根据曝气池当前需要的曝气量,通知鼓风机或转跌曝气机进行曝气量调节,按需曝气,节约曝气电耗。控制模型底层采用了国际通用的ASM系列活性污泥数学模型。
 
精确曝气控制系统可以为污水厂带来以下效益:
 
1. 为多种活性污泥处理工艺及其改良工艺提供精确曝气方案;
2. 提高污水处理工艺的稳定性和可靠性;
3. 按照需要曝气,根据负荷如CODcr、氨氮、硝氮等和曝气池内的溶解氧、污泥浓度计等在线信号调节风量;
4. 降低单位处理能耗,节约成本;
5. 降低运行操作人员的劳动强度;
 
 
【系统原理】
 
        精确曝气控制系统基于“前馈+模型+反馈”的多参数控制模式,能够实时精确地计算出曝气池内所需的曝气量,并通过调节鼓风机的出口风量或者转蝶曝气机的充氧率达到按需曝气或充氧,实现溶解氧的精细化控制,并降低曝气能耗,其控制原理如下图所示:
 
【产品功能】
 
功能一:精确曝气控制系统精细化控制溶解氧
 
        污水处理系统的时变性、时滞性、扰动性及非线性等特性致使传统的DO控制策略(人工手动控制和PID控制)一直无法及时准确地应对各种扰动的影响,导致在线控制中DO值呈现大幅度波动,如图2所示(2.8±2.5 mg/L)。因此,要达到精确曝气控制的目的就必须建立基于活性污泥数学模型的先进控制技术。AVS系统针对污水生物处理工艺的全过程进行分析建模,通过对特定污水厂的历史运行数据或在线运行数据进行分析处理,确定该污水厂生物处理过程的一些特征参数和补偿参数;通过仿真,检验这些特征参数的有效性。经过检验的模型,将直接用于曝气流量的调节,根据现场仪表采集的数据,给出每个曝气单位的供气流量,由执行机构负责调节,进而实现精细化控制溶解氧的目的。

图2传统控制方式溶解氧的变化趋势
 
        图3为某污水处理厂二周时间内DO浓度数据的中控室截屏,如图所示,经精确曝气控制系统控制后,DO浓度一直稳定在1.0±0.5 mg/L的范围内。

图3 精确曝气控制系统控制方式下的溶解氧变化趋势(二周)
 
        图4为某污水处理厂连续三个月的DO浓度控制曲线,证明精确曝气控制系统对DO的长期控制效果也是非常稳定的,满足标书要求。

图4 AVS系统控制方式下的溶解氧变化趋势(三个月)
 
功能二: 精确曝气控制系统对不同DO浓度目标设定值的控制效果
 
        维持好氧池内高的DO浓度有助于加快活性污泥代谢有机物的速率,而低的DO浓度有利于节能。由于好氧段水流方向上有机负荷不同,对曝气量的需求也不同。因此,实现好氧池中对不同区域内不同DO浓度的控制能力则是衡量控制系统性能的重要标准之一。精确曝气控制系统能把曝气池内DO控制在0.5--5.0 mg/L之间的任一设定值,控制精度在设定值的±0.5 mg/L范围内。为检验精确曝气控制系统对DO的控制能力,我们设置三种溶解氧目标控制值,依次为3.5、2.0和1.0 mg/L,对这三种DO浓度目标设定值的控制效果如图5所示,受控DO均能够在设定目标值一定范围内波动,分别为3.5±0.5 mg/L、2.0±0.3 mg/L和1.0±0.2 mg/L。

图5 AVS系统对不同DO目标设定值的精细化控制能力
 
功能三:精确曝气控制系统对动态DO浓度目标设定值的控制能力
 
        衡量精确曝气控制系统性能的另一个重要标准是对DO浓度目标设定值的跟踪响应时间,即DO控制区内的DO设定值改变后,精确曝气控制系统必须在很短的时间内跟踪响应,并通过调节阀门开度调整各支管的曝气量,使DO测量值在很短的时间内迅速响应到目标设定值。在精确曝气控制系统实际应用中,突然改变DO浓度目标设定值,精确曝气控制系统可以在5-10min内迅速调整支管曝气量,使DO重新稳定在目标设定值附近±0.5mg/L以内,如图6所示:

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