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1、AVS精確曝氣控制系統(tǒng)EnergySavingsolutionforWastewaterTreatmentPlant?AVS精確曝氣控制系統(tǒng)???????生物處理工藝是目前廣為采用的污水處理技術(shù),其過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的生化過(guò)程,曝氣控制(溶解氧控制)是其中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。不同的工藝,對(duì)曝氣控制方式也有所不同,但是在幾乎所有的采用生物處理工藝的污水廠中,曝氣始終是最重要的能耗環(huán)節(jié)。從一些國(guó)內(nèi)的污水處理廠耗電量來(lái),曝氣占據(jù)了總耗電量的50-70%,所以曝氣系統(tǒng)是整個(gè)污水廠節(jié)能降耗運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。?AVS(AerationVolumeco
2、ntrolSystem)精確曝氣系統(tǒng)是一個(gè)智能控制系統(tǒng),旨在為生物處理工藝提供精確曝氣,即實(shí)現(xiàn)精確溶解氧(DO)控制。AVS的核心是生物處理過(guò)程建模(ASM模型)和鼓風(fēng)曝氣精確配氣調(diào)節(jié),在控制過(guò)程中其模型會(huì)根據(jù)系統(tǒng)的在線數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)的優(yōu)化調(diào)整。采用AVS,能夠?yàn)槲鬯幚砥髽I(yè)帶來(lái)一下益處:◆根據(jù)真實(shí)需求實(shí)現(xiàn)節(jié)能曝氣,有助于實(shí)現(xiàn)污水廠節(jié)能運(yùn)行;◆為各種復(fù)雜工藝提供精確供氣方案,適用于多種活性污泥處理工藝及其改良工藝(AO,AAO,SBR等);◆有助于實(shí)現(xiàn)溶解氧分布控制,為工藝優(yōu)化提供支持;◆依靠模型,部分實(shí)現(xiàn)了污水處理智能控制,有助于處
3、理效果的穩(wěn)定、高效;?系統(tǒng)功能AVS在污水廠現(xiàn)場(chǎng)控制示意AVS可以使各種復(fù)雜的供氣方案得以實(shí)現(xiàn),間歇曝氣、微量曝氣、正常曝氣、溶解氧分布控制等。幫助用戶實(shí)現(xiàn)工藝的精細(xì)調(diào)節(jié)。AVS還可以根據(jù)當(dāng)前需要的曝氣量,通知鼓風(fēng)機(jī)主控(MCP)進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié),使鼓風(fēng)機(jī)節(jié)能運(yùn)行,防止發(fā)生喘震等異常情況,節(jié)約鼓風(fēng)機(jī)電耗。下圖為AVS在污水廠工藝流程中的示意:?AVS精確曝氣控制原理??生物處理過(guò)程是通過(guò)人為地維持好氧/厭氧環(huán)境,使曝氣池中的微生物持續(xù)特定的生化過(guò)程,去除或降低污水中的目標(biāo)物質(zhì),從而達(dá)到排放要求。傳統(tǒng)方法因缺乏依賴精確模型的控制策略,造成
4、過(guò)量曝氣或DO控制波動(dòng)過(guò)大,控制效果不佳,易造成去除率的波動(dòng)。AVS以精確模型為基礎(chǔ),以曝氣流量控制為目標(biāo),實(shí)現(xiàn)DO精確控制。生物處理工藝中,DO是快時(shí)標(biāo)變量,其動(dòng)力學(xué)特性是非線性和時(shí)變的,傳統(tǒng)控制方式無(wú)法及時(shí)準(zhǔn)確地應(yīng)對(duì)各種擾動(dòng)的影響,要達(dá)到精確控制必須建立可靠的動(dòng)力學(xué)模型。AVS針對(duì)污水生物處理過(guò)程建模,通過(guò)對(duì)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(guò)程的一些特征參數(shù)和補(bǔ)償參數(shù);再通過(guò)仿真,檢驗(yàn)這些特征參數(shù)的有效性。利用在線儀表或?qū)嶒?yàn)室取得的NH4-N、NO3-N以及TP等信號(hào)AVS還能對(duì)內(nèi)回流行優(yōu)
5、化調(diào)節(jié),給出最優(yōu)內(nèi)回流比設(shè)定值,原理如下圖所示:?AVS精確曝氣系統(tǒng)擾動(dòng)抑制????針對(duì)常見擾動(dòng)輸入如水量變化、水質(zhì)變化、PH值變化等,AVS通過(guò)生物處理過(guò)程模型塊和歷史數(shù)據(jù)綜合處理,得出系統(tǒng)需要的曝氣量提前進(jìn)行反操作,而不是等到DO發(fā)生變化后再進(jìn)行調(diào)節(jié);對(duì)曝氣流量調(diào)節(jié)性能和空氣壓力損失的關(guān)系進(jìn)行了平衡,得到最優(yōu)閥門開度組合(最小的壓力損失),給出鼓風(fēng)機(jī)允許的最小輸出壓力;曝氣流量控制為基本就地控制回路,由電動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥、熱值氣體流量計(jì)和模型給定的瞬時(shí)設(shè)定流量組成回路,可快速、準(zhǔn)確地根據(jù)實(shí)際的負(fù)荷波動(dòng)按需供氣,使生物池的每一部分都能
6、達(dá)到高效,從而穩(wěn)定解溶氧,達(dá)到精細(xì)控制。??AVS精確曝氣系統(tǒng)流量分配電動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥在全開的情況下壓力損失比較小,但隨著開度的減小壓力損失會(huì)逐步上升。出于優(yōu)化運(yùn)行和節(jié)能的考慮,需要盡量使電動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥在大開度工況條件下工作,對(duì)流量調(diào)節(jié)性能和空氣壓力損失的關(guān)系進(jìn)行平衡,減少因壓力損失造成的能源損耗,尋找最優(yōu)閥門開度組合(最小的壓力損失),并在此條件下給出鼓風(fēng)機(jī)允許的最小輸出壓力。液位是另一個(gè)重要因素,較低的液位意味曝氣頭出口壓力低,會(huì)誘導(dǎo)氣體從壓力低的地方釋放,使較過(guò)高的液位供氣不足,甚至?xí)l(fā)生液位過(guò)高,以至于無(wú)法曝氣。污水廠每日進(jìn)水
7、的時(shí)間分布特性導(dǎo)致生物池液位經(jīng)常產(chǎn)生波動(dòng),所以實(shí)際控制中必須考慮這個(gè)因素。AVS模型的跟蹤和校對(duì)????模型是對(duì)污水廠生物處理工藝主要特征的抽象和再現(xiàn),AVS據(jù)此可以對(duì)處理過(guò)程中各種擾動(dòng)進(jìn)行及時(shí)判度并適當(dāng)應(yīng)對(duì),以達(dá)到精確控制的效果。污水廠是一個(gè)開放的系統(tǒng),必然受到環(huán)境的影響;?除此之外,污水廠的進(jìn)水變化也具有一定的趨勢(shì)性,這些因素?zé)o一不造成了污水處理模型特征數(shù)值的變化,AVS需要能夠及時(shí)跟蹤這些變化,并對(duì)自身的模型做出響應(yīng)的調(diào)整才能保證其模型控制的精確性。在運(yùn)行的過(guò)程中,AVS不斷地將運(yùn)行數(shù)據(jù)采集到模型特征數(shù)據(jù)庫(kù)里面,利用該數(shù)據(jù)庫(kù)里
8、面的數(shù)據(jù)定期進(jìn)行模型的自整運(yùn)算,保證了模型不至于隨時(shí)間和環(huán)境的變化而偏離真實(shí)。?AVS精確曝氣系統(tǒng)組成◆流量調(diào)節(jié)閥◆電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)◆氣體流量計(jì)◆就地控制器◆AVS控制軟件◆壓力變送器◆液位計(jì)?AVS精確曝氣系統(tǒng)特點(diǎn)◆適時(shí)精確供氣,降低能