鼓风节能技术在污水处理中应用的可行性分析

摘 要：在污水处理工艺中运用智能模型的鼓风流量控制系统，通过精确控制鼓风风量减少能耗，从经济、环境、社会效益方面进行了分析，鼓风精确控制系统的节能改造对污水厂的节能运行具有重大意义。

关键词：控制系统 溶解氧 节能降耗

中图分类号：X703.3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）07（b）-0092-01

一般污水处理工艺为了保证曝气充分，经常输送过多的鼓风风量，造成了能耗的浪费，所以对污水处理工程中的鼓风节能技术进行研究就十分必要，合理采用先进的计算机技术和控制技术，结合现代管理平台软件，优化处理鼓风风量，达到节能降耗。

1 技术的可行性

控制溶解氧数值采用神经网络模型，由于该模型结构稳定，数据真实，利用间接测量的思路，在变量不相关的情况下，得出变量溶解氧浓度DO的变化规律，使DO能够实时跟踪设定值[1]。根据预测值的浮动变化和溶解氧的DO值误差变化要求，优化鼓风配气调节阀，在系统运行状态稳定的前提下，减少DO值的波动，视系统运行状况进行曝气，利用MATLAB算法得到一个比较合理的阶段性DO预测值[2]。鼓风风量精确控制系统通过鼓风风量信号作为主控制信号、溶解氧为辅助控制信号，结合智能控制算法，实现溶解氧DO稳定精确控制，运用数学处理软件仿真演算，由PLC系统进行参数调整[3]，鼓风风量精确控制系统是鼓风流量控制阀、空气流量计、压力控制器和智能控制装置组成的一个集成曝气控制系统。

2 经济效益的可行性

2.1 经济技术指标

鼓风曝气节能技术应用达到的技术指标：（1）DO值在线监测与设定值之间差值控制在±5%范围以内的数据达到75%以上，生物池DO波动相应减少；（2）与常规方法比较，鼓风风量节气量不低于15%，节能达到10%～15%。

2.2 投资设备估算

为配合鼓风风量精确控制系统，在原有设备的基础上增加设备如下：在线超声波液位计和氨氮检测仪各一台，控制站已有备用点进行采集，在分控室增加一台鼓风风量精确控制系统电脑，使鼓风风量精确控制系统与现场PLC进行实时数据传递，设备改造费用约280万。

2.3 成本效益分析

鼓风曝气精确控制系统调节后，基本实现了稳定控制溶解氧D0值，经现场数据采集，节能曝气的吨水耗电量变化如表1所示。

鼓风曝气控制系统运行，有效减少生物池溶解氧D0值的波动，在出水达标前提下，节省每吨水耗电至0.21度/吨左右，使鼓风机的曝气量节约10%～20%，达到鼓风节能效果。

引进鼓风节能技术每年可节约250万度，按用电标准0.6度计算，年节约费用150万，项目改造投入资金少，节能效果显著，经济效益可观，投资回报率快，项目投资改造后两年即可回收成本。

3 环境效益的可行性

鼓风流量精确控制系统运用智能控制策略和手段，实现精确控制鼓风机组风量，能够根据生物处理过程需要提供，减小生物池中D0值的波幅，既保证污水处理达标排放，又能节约曝气气量，降低能耗[4]。在采用了鼓风曝气流量精确控制后，其环境效益如下：（1）节约电能消耗10%左右，符合国家节能减排的要求，间接减少二氧化碳在大气中的排放量，有利于能源的节约和高效利用。（2）溶解氧D0值在2.2的上下小幅波动，生物池中稳定的溶解氧值，使生物菌群高效工作，保证出水水体水质稳定达标[5]。

4 社会效益的可行性

好氧微生物的活性依赖于曝气，因此鼓风曝气是污水处理中重要的一步。国内对鼓风曝气的节能控制运用时间不长，对节能技术的掌握有待提高。通过鼓风节能技术实施，即达到了节约能源的目标，又为国内许多高能耗污水处理厂提供借鉴，对保护环境、实现经济可持续发展具有重大意义。

5 结语

从鼓风流量精确控制系统工程的生物池曝气段看，基本上达到了稳定控制溶解氧和降低能耗的目标，通过对运行数据的分析，配合现代的计算机技术，建立高效而准确的数学模型，实时调节鼓风曝气控制阀门开度，减少了溶解氧值DO的波动，波动量仅为以前的10%～20%，溶解氧DO值维持稳定，有助微生物群落生长环境稳定，使其处于高效处理环境中，可以节约5%～15%曝气量；稳定溶解氧DO，降低DO设定值，假如出水水质保证的情况下能降低15%，那么就降低鼓风能耗10%，同时减少鼓风机组的频繁启停，降低了设备损耗，节约设备维护成本。鼓风流量精确控制系统的应用，有效改善了污水处理厂的高耗能问题，对于采用鼓风曝气的活性污泥法工艺具有良好的适用性和有效性。

参考文献

[1]黄兆龙.曝气生物滤池污水处理工艺中的自控系统设计[J].微计算机信息，2005（2）：3-5.

[2]石辛民.模糊控制及MATLAB仿真[M].北京：清华大学出版社，2008.

[3]谭晶.污水处理厂节能控制策略的研究和工程应用[D].上海：上海交通大学，2010.

[4]唐受印，汪大晕.废水处理工程[M].北京：化学工业出版社，2001.

[5]郑家麟，梁敬斌，王达.曝气生物滤池在生活污水处理中的技术应用[J].冶金动力，2008（1）：79-82.