【干貨】馬頭崗污水處理廠精確曝氣系統(tǒng)實(shí)施方案及應(yīng)用效果

而且由于空氣管路系統(tǒng)已經(jīng)完成施工，期望通過優(yōu)化管路設(shè)計(jì)或改造管路系統(tǒng)來減少儀表數(shù)量的道路行不通。

圖2按常規(guī)方式劃分的溶解氧控制區(qū)和儀表閥門配置（單座池）

2.3嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)對溶解氧控制提出更高要求

馬頭崗污水處理廠的出水水質(zhì)除暫時執(zhí)行一級A標(biāo)準(zhǔn)外，下一步將執(zhí)行賈魯河流域水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，例如氨氮的達(dá)標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)將規(guī)定為3mg/L以下，嚴(yán)于一級A標(biāo)準(zhǔn)。因此對生化池溶解氧的控制水平要求更高。

3工程應(yīng)對措施

3.1兩種品牌鼓風(fēng)機(jī)并網(wǎng)控制的應(yīng)對方法

考慮到鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性及安全性，最終確定二期工程6臺鼓風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)模式為：使用1臺或2臺西門子鼓風(fēng)機(jī)，設(shè)置為手動運(yùn)行狀態(tài)，即導(dǎo)葉開度固定，不隨壓力設(shè)定進(jìn)行調(diào)整，系統(tǒng)只調(diào)整處于自動狀態(tài)的另外4臺豪頓鼓風(fēng)機(jī)。

由于西門子和豪頓鼓風(fēng)機(jī)使用的PLC型號不同，而中控以及精確曝氣系統(tǒng)使用的PLC是施耐德的，為完成不同品牌PLC的內(nèi)部通訊，在鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中增加了red-lion網(wǎng)關(guān)（位于鼓風(fēng)機(jī)主控柜內(nèi)），將西門子及豪頓鼓風(fēng)機(jī)的數(shù)據(jù)采集到網(wǎng)關(guān)，通過廠區(qū)工業(yè)環(huán)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)中控PLC、精確曝氣PLC以及鼓風(fēng)機(jī)PLC三者間的數(shù)據(jù)交互。

3.2溶解氧控制分區(qū)與儀表設(shè)備配置方案的優(yōu)化

為了減少熱式氣體流量計(jì)和溶氧儀的數(shù)量，對溶解氧控制分區(qū)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，沿水流方向?qū)�單座生化池�?個好氧廊道劃分為4個溶解氧控制區(qū)。

圖3優(yōu)化溶解氧控制分區(qū)后的儀表閥門配置（單座池）

按照優(yōu)化設(shè)計(jì)的方案，每根曝氣支管仍安裝電動空氣調(diào)節(jié)閥門，而只在同一個溶解氧控制區(qū)的兩根曝氣支管中的一根上安裝熱式氣體流量計(jì)，并在該溶解氧控制區(qū)的中間位置安裝1個溶氧儀，兩根曝氣支管實(shí)現(xiàn)空氣閥的同步調(diào)節(jié)。采用此種安裝方式后，熱式氣體流量計(jì)和溶氧儀的數(shù)量可實(shí)現(xiàn)減半，從而在不影響系統(tǒng)使用效果的前提下，大大降低了儀表的采購成本。

3.3優(yōu)化溶解氧目標(biāo)設(shè)定值

借助ProSee污水廠運(yùn)行專家智能決策系統(tǒng)這一工藝仿真工具，在建模基礎(chǔ)上，以現(xiàn)場的進(jìn)水條件作為模型輸入，在各溶解氧控制區(qū)設(shè)置不同的溶解氧目標(biāo)值作為模型參數(shù)進(jìn)行仿真，以出水氨氮達(dá)標(biāo)限值為底線（暫時設(shè)置為1mg/L），給現(xiàn)場實(shí)施過程中設(shè)置溶解氧目標(biāo)設(shè)定值提供參考。然后在實(shí)施過程中結(jié)合出水水質(zhì)情況，再逐步修正，直到達(dá)到理想的效果。這一過程其實(shí)也是精確曝氣的調(diào)試階段。

表1溶解氧目標(biāo)設(shè)定值的配置

根據(jù)仿真模擬結(jié)果，在精確曝氣的具體實(shí)施中，為保證出水達(dá)標(biāo)排放，給出了建議溶解氧目標(biāo)設(shè)定值：DO1為0.2~0.5mg/L，DO2≥0.5mg/L，DO3≥0.5mg/L，DO4≥1.0mg/L。

考慮到現(xiàn)場實(shí)施和理論計(jì)算存在的差異，以及實(shí)時進(jìn)水條件的不可預(yù)知性，為保險起見，在精確曝氣實(shí)施中先按如下方案配置各溶解氧設(shè)定值：DO1=0.2mg/L，DO2=0.55mg/L，DO3=0.75mg/L，DO4=1.0mg/L。

4精確曝氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用效果

精確曝氣系統(tǒng)于2015年9月初實(shí)施完成并投入運(yùn)行，經(jīng)過近1年時間，運(yùn)行效果穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了整個曝氣系統(tǒng)的大閉環(huán)全自動運(yùn)行，生化池溶解氧得到了穩(wěn)定控制，出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，其中總氮、總磷的去除效果得到顯著改善。

4.1鼓風(fēng)機(jī)的全自動閉環(huán)控制

成功地將兩種品牌鼓風(fēng)機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行，通過鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的MCP功能實(shí)現(xiàn)了全自動控制鼓風(fēng)機(jī)的啟停和調(diào)節(jié)導(dǎo)葉開度來調(diào)節(jié)風(fēng)量，達(dá)到了按需供氣的目的；同時，精確曝氣控制系統(tǒng)內(nèi)置鼓風(fēng)機(jī)優(yōu)化控制模塊，在保證需氣量的前提下，控制單臺鼓風(fēng)機(jī)的開啟頻率不超過1次/天，有效避免了鼓風(fēng)機(jī)頻繁啟停對鼓風(fēng)機(jī)本身的影響，優(yōu)化單臺鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行時間，使所有鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行時間相一致，從而提高鼓風(fēng)機(jī)的使用壽命。鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的總輸出氣量可按精確曝氣系統(tǒng)計(jì)算的需氣量動態(tài)變化，且控制精度在1%以內(nèi)。

圖4實(shí)際總供氣量和設(shè)定總氣量對比

4.2溶解氧控制效果

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，實(shí)施精確曝氣后，二期工程各溶解氧控制區(qū)的溶解氧控制效果均能滿足要求，現(xiàn)場溶解氧控制穩(wěn)定性較實(shí)施前有大幅提高（以7#生化池中端溶解氧控制區(qū)為例）。

圖5精確曝氣實(shí)施前后7#池中端的DO控制效果對比

4.3出水水質(zhì)

2015年8月1日—15日（未實(shí)施精確曝氣）和9月1日—15日（實(shí)施精確曝氣后）的進(jìn)、出水水質(zhì)對比。

表2精確曝氣實(shí)施前后進(jìn)水水質(zhì)和水量對比

表3精確曝氣實(shí)施前后出水水質(zhì)的變化（mg/L）

在實(shí)施精確曝氣后，雖然各項(xiàng)進(jìn)水污染物濃度及進(jìn)水水量日均值較實(shí)施前均有不同程度的增加，但出水COD的日均值基本同實(shí)施前持平，出水氨氮的日均值較實(shí)施前有所上升但仍達(dá)標(biāo)，出水總氮、總磷的日均值均較實(shí)施前有所下降，尤其是總磷，其日均值的下降幅度達(dá)到67.24%。其中，出水氨氮較實(shí)施前反而有所上升的原因在于，實(shí)施精確曝氣后較實(shí)施前減少了曝氣量，造成氨氮未能被充分硝化。同樣是這個原因，卻促成了缺氧區(qū)的反硝化，導(dǎo)致硝態(tài)氮的去除得到加強(qiáng)，因此總氮去除效果得以提升。而總磷的下降，可歸因于實(shí)施精確曝氣后硝化菌在低氧環(huán)境下活性下降，從而促成與之存在競爭關(guān)系的聚磷菌占據(jù)一定優(yōu)勢，進(jìn)而強(qiáng)化了對磷的去除。

綜上，精確曝氣的實(shí)施從總體上來說對出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)是有正面作用的，但實(shí)施中需要對“低氧環(huán)境”下溶解氧的保持留有余量，以保證氨氮去除效果。

原標(biāo)題:馬頭崗污水處理廠精確曝氣系統(tǒng)的實(shí)施方案及應(yīng)用效果