摘要：在污水處理工藝中運(yùn)用智能模型的鼓風(fēng)流量控制系統(tǒng)，通過精確控制鼓風(fēng)風(fēng)量減少能耗，從經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會效益方面進(jìn)行了分析，鼓風(fēng)精確控制系統(tǒng)的節(jié)能改造對污水廠的節(jié)能運(yùn)行具有重大意義。
一般污水處理工藝為了保證曝氣充分，經(jīng)常輸送過多的鼓風(fēng)風(fēng)量，造成了能耗的浪費(fèi)，所以對污水處理工程中的鼓風(fēng)節(jié)能技術(shù)進(jìn)行研究就十分必要，合理采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)代管理平臺軟件，優(yōu)化處理鼓風(fēng)風(fēng)量，達(dá)到節(jié)能降耗。
1技術(shù)的可行性
控制溶解氧數(shù)值采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，由于該模型結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，數(shù)據(jù)真實(shí)，利用間接測量的思路，在變量不相關(guān)的情況下，得出變量溶解氧濃度DO的變化規(guī)律，使DO能夠?qū)崟r跟蹤設(shè)定值[1]。根據(jù)預(yù)測值的浮動變化和溶解氧的DO值誤差變化要求，優(yōu)化鼓風(fēng)配氣調(diào)節(jié)閥，在系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定的前提下，減少DO值的波動，視系統(tǒng)運(yùn)行狀況進(jìn)行曝氣，利用MATLAB算法得到一個比較合理的階段性DO預(yù)測值[2]。鼓風(fēng)風(fēng)量精確控制系統(tǒng)通過鼓風(fēng)風(fēng)量信號作為主控制信號、溶解氧為輔助控制信號，結(jié)合智能控制算法，實(shí)現(xiàn)溶解氧DO穩(wěn)定精確控制，運(yùn)用數(shù)學(xué)處理軟件仿真演算，由PLC系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整[3]，鼓風(fēng)風(fēng)量精確控制系統(tǒng)是鼓風(fēng)流量控制閥、空氣流量計(jì)、壓力控制器和智能控制裝置組成的一個集成曝氣控制系統(tǒng)。
2經(jīng)濟(jì)效益的可行性
2.1經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)
鼓風(fēng)曝氣節(jié)能技術(shù)應(yīng)用達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)：(1)DO值在線監(jiān)測與設(shè)定值之間差值控制在±5%范圍以內(nèi)的數(shù)據(jù)達(dá)到75%以上，生物池DO波動相應(yīng)減少;(2)與常規(guī)方法比較，鼓風(fēng)風(fēng)量節(jié)氣量不低于15%，節(jié)能達(dá)到10%～15%。
2.2投資設(shè)備估算
為配合鼓風(fēng)風(fēng)量精確控制系統(tǒng)，在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上增加設(shè)備如下：在線超聲波液位計(jì)和氨氮檢測儀各一臺，控制站已有備用點(diǎn)進(jìn)行采集，在分控室增加一臺鼓風(fēng)風(fēng)量精確控制系統(tǒng)電腦，使鼓風(fēng)風(fēng)量精確控制系統(tǒng)與現(xiàn)場PLC進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)傳遞，設(shè)備改造費(fèi)用約280萬。
2.3成本效益分析
鼓風(fēng)曝氣精確控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)后，基本實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定控制溶解氧D0值，經(jīng)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，節(jié)能曝氣的噸水耗電量變化如表1所示。
鼓風(fēng)曝氣控制系統(tǒng)運(yùn)行，有效減少生物池溶解氧D0值的波動，在出水達(dá)標(biāo)前提下，節(jié)省每噸水耗電至0.21度/噸左右，使鼓風(fēng)機(jī)的曝氣量節(jié)約10%～20%，達(dá)到鼓風(fēng)節(jié)能效果。
引進(jìn)鼓風(fēng)節(jié)能技術(shù)每年可節(jié)約250萬度，按用電標(biāo)準(zhǔn)0.6度計(jì)算，年節(jié)約費(fèi)用150萬，項(xiàng)目改造投入資金少，節(jié)能效果顯著，經(jīng)濟(jì)效益可觀，投資回報(bào)率快，項(xiàng)目投資改造后兩年即可回收成本。
3環(huán)境效益的可行性
鼓風(fēng)流量精確控制系統(tǒng)運(yùn)用智能控制策略和手段，實(shí)現(xiàn)精確控制鼓風(fēng)機(jī)組風(fēng)量，能夠根據(jù)生物處理過程需要提供，減小生物池中D0值的波幅，既保證污水處理達(dá)標(biāo)排放，又能節(jié)約曝氣氣量，降低能耗[4]。在采用了鼓風(fēng)曝氣流量精確控制后，其環(huán)境效益如下：(1)節(jié)約電能消耗10%左右，符合國家節(jié)能減排的要求，間接減少二氧化碳在大氣中的排放量，有利于能源的節(jié)約和高效利用。(2)溶解氧D0值在2.2的上下小幅波動，生物池中穩(wěn)定的溶解氧值，使生物菌群高效工作，保證出水水體水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)[5]。
4社會效益的可行性
好氧微生物的活性依賴于曝氣，因此鼓風(fēng)曝氣是污水處理中重要的一步。國內(nèi)對鼓風(fēng)曝氣的節(jié)能控制運(yùn)用時間不長，對節(jié)能技術(shù)的掌握有待提高。通過鼓風(fēng)節(jié)能技術(shù)實(shí)施，即達(dá)到了節(jié)約能源的目標(biāo)，又為國內(nèi)許多高能耗污水處理廠提供借鑒，對保護(hù)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。
5結(jié)語
從鼓風(fēng)流量精確控制系統(tǒng)工程的生物池曝氣段看，基本上達(dá)到了穩(wěn)定控制溶解氧和降低能耗的目標(biāo)，通過對運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析，配合現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)技術(shù)，建立高效而準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，實(shí)時調(diào)節(jié)鼓風(fēng)曝氣控制閥門開度，減少了溶解氧值DO的波動，波動量僅為以前的10%～20%，溶解氧DO值維持穩(wěn)定，有助微生物群落生長環(huán)境穩(wěn)定，使其處于高效處理環(huán)境中，可以節(jié)約5%～15%曝氣量;穩(wěn)定溶解氧DO，降低DO設(shè)定值，假如出水水質(zhì)保證的情況下能降低15%，那么就降低鼓風(fēng)能耗10%，同時減少鼓風(fēng)機(jī)組的頻繁啟停，降低了設(shè)備損耗，節(jié)約設(shè)備維護(hù)成本。鼓風(fēng)流量精確控制系統(tǒng)的應(yīng)用，有效改善了污水處理廠的高耗能問題，對于采用鼓風(fēng)曝氣的活性污泥法工藝具有良好的適用性和有效性。
