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罗茨鼓风机节能曝气技术在污水处理中应用


    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。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。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,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。
    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%。
    为配合罗茨鼓风机风量精确控制系统,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。
    罗茨风机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。
    罗茨风机曝气控制系统运行,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,使鼓罗茨风机的曝气量节约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。
    罗茨风机流量精确控制系统运用智能控制策略和手段,实现精确控制鼓罗茨风机组风量,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。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。
    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。
    从罗茨鼓风机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%,同时减少鼓罗茨风机组的频繁启停,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,对于采用罗茨风机曝气的活性污泥法工艺具有良好的适用性和有效性。 
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