污水處理優(yōu)化控制方案

摘要:本文根據(jù)一個污水處理廠案例,提出污水節(jié)能控制方案,作為節(jié)能控制方面的一個探討。把先進(jìn)的自動測量技術(shù)、信息化技術(shù)和優(yōu)化控制技術(shù)具體的應(yīng)用到污水處理行業(yè),實(shí)現(xiàn)污水行業(yè)節(jié)能減排的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞:

1污水處理案例簡述

公司污水處理廠為10000m3/d處理能力,污水先進(jìn)入回轉(zhuǎn)粗格柵后通過提升泵進(jìn)入旋轉(zhuǎn)細(xì)格柵,進(jìn)入旋流沉砂池處理后,進(jìn)入一沉池,處理后的水進(jìn)入生化池,生化池中不斷的通過鼓風(fēng)機(jī)鼓入空氣,對污水進(jìn)行處理,處理后進(jìn)入二沉池,經(jīng)過二次提升泵將水進(jìn)入曝氣濾池,同時水中加入氯,處理后進(jìn)行檢測,達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后排出。

通過對整個工藝過程的分析,為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的方針,主要通過對風(fēng)機(jī)這個用電設(shè)備進(jìn)行有效的控制來減少耗電量,實(shí)現(xiàn)水處理的節(jié)能。

2方案設(shè)計

污水處理節(jié)能方案是融合污水處理、計算機(jī)、自動化技術(shù)設(shè)計的面向污水處理廠工藝處理全過程的系統(tǒng)控制模塊,可實(shí)現(xiàn)工藝自動控制,提高整個系統(tǒng)可控性,實(shí)現(xiàn)總體的節(jié)能降耗和排放。即在工藝、設(shè)備確定情況下,通過計算機(jī)自動監(jiān)控系統(tǒng)對水處理過程實(shí)時準(zhǔn)確監(jiān)測、控制,根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)、水量的變化精確優(yōu)化控制,及時調(diào)整工作狀態(tài),減少供風(fēng)量,在確保出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)的前提下達(dá)到節(jié)能目的。

2.1污水廠水質(zhì)在線監(jiān)測

利用國內(nèi)外先進(jìn)的水質(zhì)在線分析儀、數(shù)據(jù)采集、通訊傳輸、遠(yuǎn)程監(jiān)控等技術(shù),實(shí)時掌握污水處理過程中水質(zhì)參數(shù)的狀況。為各級政府部門對分散污染點(diǎn)實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)控,進(jìn)而進(jìn)行有效管理提供準(zhǔn)確可靠的科學(xué)依據(jù)。

監(jiān)測項(xiàng)目:入口污水量、COD、TOC、NH3-N、TN、SS、出口達(dá)標(biāo)凈水流量等參數(shù)實(shí)時數(shù)值。以及政府部門監(jiān)測所需的其他水質(zhì)參數(shù)。

特點(diǎn):

①適用性強(qiáng)、數(shù)據(jù)量大、通信速度快、通信網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定。②通信網(wǎng)絡(luò)具有無限可擴(kuò)展性。③符合國家、行業(yè)有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。④數(shù)據(jù)自動采集、處理、存儲及遠(yuǎn)程傳輸。

2.2曝氣DO優(yōu)化控制

生物曝氣處理是污水處理過程中最重要的工藝處理環(huán)節(jié),溶解氧DO的動態(tài)平衡是生物處理過程最關(guān)鍵條件。通過精確地控制曝氣量來維持曝氣池內(nèi)氧含量處于最佳的范圍,就能使曝氣生化反應(yīng)效果達(dá)到最優(yōu),污水中的目標(biāo)物質(zhì)(BOD5、CODcr、總磷TP、總氮TN)含量得到最大限度的降低,此時的系統(tǒng)能耗也最少,從而使曝氣系統(tǒng)得到了優(yōu)化。

生化池現(xiàn)在通常采用的是通過鼓風(fēng)機(jī)將空氣壓入到池中,池中的微生物、好氧菌群會消耗氧氣,同時水中的溶解氧一般情況下保持在1.0-1.5%范圍內(nèi),正常的污泥、氧群存在情況下溶解氧越高,就認(rèn)為水質(zhì)處理的越好,水質(zhì)處理可通過對水質(zhì)的COD及ORP的測量值來反映。

保持高的溶解氧需要不斷的補(bǔ)充空氣,大部分的水處理企業(yè)均采用保證生化池較高的氧含量,來保證水質(zhì)處理達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),這樣做雖然能夠?qū)崿F(xiàn)達(dá)標(biāo)甚至絕大多數(shù)的優(yōu)質(zhì)排放,但是造成了電能的大量的浪費(fèi),經(jīng)過對水處理工藝及技術(shù)可行性的研究,我們認(rèn)為利用變頻對風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行優(yōu)化控制,按需分配氧氣將能在滿足處理要求的基礎(chǔ)上,很大程度的節(jié)約能源。

由于污水處理系統(tǒng)主要是控制水的含氧量,一般情況下氧含量控制在1-1.5,教科書中理論值2,實(shí)際上在水處理中,保持一定含氧量的目的是提高抗沖擊能力。因此在保持正常生化過程的前提下,氧含量越低越節(jié)約能源,同時為了防止水質(zhì)惡化對正常生化反應(yīng)帶來的沖擊,可將氧含量控制在0.8-1(1.2)之間,最大限度的節(jié)約能源。

由于ORP(氧化還原反應(yīng)電位)可以直接而迅速反映水質(zhì)(生化反應(yīng)的效果),結(jié)合出口COD值對氧含量進(jìn)行控制,在滿足正常生化過程下,控制氧含量變化量在一個盡量小的范圍內(nèi),實(shí)現(xiàn)最大限度的節(jié)能控制。

采用動態(tài)分析的方法,對AO、SBR、BAF等多種污水處理工藝中曝氣反應(yīng)進(jìn)行長期的分析研究,建立起一整套復(fù)雜的動態(tài)模型?？梢暂^為精確地模擬出實(shí)際曝氣反應(yīng)中各參量與DO的互動變化關(guān)系。并采用模糊控制技術(shù),與自動化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了完美的結(jié)合。

控制策略:專家模糊控制器EFC,DO濃度偏離較大時,采取較大的控制量輸出,以體現(xiàn)糾偏迅速;DO濃度偏離較小時,采取較慎微的控制量輸出,以減小過調(diào)并提高對e和è的分辨率,以提高調(diào)節(jié)精度。

采用變頻調(diào)速方式使風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)下移,能耗顯著降低,節(jié)省電費(fèi)15%-20%以上。

3節(jié)能性

3.1智能性

①實(shí)現(xiàn)曝氣系統(tǒng)的智能控制。保證高效處理。低成本運(yùn)行。②設(shè)備出現(xiàn)故障時,自動聲、光報警,同時做出最佳的應(yīng)急性處理;③方便、快速的查看、打印、保存實(shí)時數(shù)據(jù)、報警數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù);

3.2節(jié)能性

①污水處理能力提高、②鼓風(fēng)機(jī)耗電量降低通過對曝氣DO的優(yōu)化控制,按需分配曝氣量確保曝氣池內(nèi)氧含量處于最佳的范圍,根據(jù)估算與測試,節(jié)約電能在10%-15%以上。作者: 陳綿順