自动化控制系统在污水厂曝气量控制中的应用

　　摘 要：随着社会的发展，人们对环境也提出了更高的要求，对环境污染的整治工作也变得愈发重要。而污水处理成为环境污染的关键所在，曝气量的控制是重难点。本文主要对电气自动化控制技术应用在污水处理方面进行研究，分析控制曝气量的重难点，为污水处理厂曝气量控制提供参考，以期为污水处理提供参考。

　　关键词：污水处理； 控制曝气量； 电气自动化控制技术；

　　随着我国经济的发展，污水处理厂针对曝气量控制，开始应用电力自动化控制技术，可以优化曝气量控制，保障企业的生产安全和稳定发展。污水处理厂主要负责处理污水，是组成排水系统的关键所在，只有拥有完善的排水系统，才能实现环境保护。但是，污水处理厂还为社会环境的不同方面在提供后备保障。另外，随着当前我国污的水处理标准不断提高，污水处理领域对曝气量控制的策略也愈发多样化。

　　1 曝气量控制

　　曝气量控制在污水处理工艺中是一个重要的调节参数，其控制质量与污水处理结果之间存在直接关系。而曝气量在一般情况下必须控制在特定范围内，如果曝气量一旦出现过高的情况，那么污水的处理成本也会随之提升，同时效率降低。而曝气量控制过低则会导致氧浓度下降，出现无法完全反应消化反应的情况。而绪类菌体则会得到大量的繁殖机会，此时的水质将会加速恶化。

　　2 电气自动化控制技术在曝气量控制中的应用

　　而当前在污水处理中，对于曝气量控制策略非常多，主要包括分时段恒曝气量控制、恒曝气量控制、恒溶解氧分布控制、精准化曝气控制。

　　2.1 恒曝气量的控制

　　该方式主要是站在曝气池供气量恒定的前提下制定控制策略，而恒曝气量控制在当前的污水处理厂中是主要的处理方式，并且在实际应用该控制方式时，其步骤较为简洁，非常适合应用在生产工艺和进水量稳定的企业中，能够得到更加理想的效果。而该控制方式则是安装空气流量计来实现，利用PLC控制的反馈信号为输出信号，以此调节空气管线上的电动阀门。在曝气量达到设定值时，能够保持恒定状态。如图1所示为恒曝气量控制示意图。

　　图1 污水处理厂恒曝气量控制示意图

　　2.2 分时段恒曝气量的控制

　　该控制技术主要是对一天内不同时间段制定优化策略，并且该优化策略具有非常强的规律性，适合应用在城市污水处理厂中，但是，实际操作环节较为复杂，并且该方式与时间段之间存在直接关联，在不同时间段应用的效果不同。除此之外，还需要注意准确调节阀，每个时段的曝气量均需严格计算，可以确保不同时段内的曝气量出现变化，同时，统一时间内的曝气量为恒定。基于1h作为一个时间段，可以划分为24个整时间段，通过对于水量规律进行分析，同时设定流量、曝气量。但是，这一形式在操作方面具有一定难度，因为不同时段存在较大的变化规律，时间、天气等因素均会产生影响，所以工作人员要掌握规律变化，同时，还需设定最好曝气量值，并根据情况随时进行调整，因此，该方式的工作量和工作难度相对较大，这导致在实际应用分时段恒曝气量控制的过程中，其实际应用效果与预期之间的差异相对较大。而在设定最优曝气值时，要通过曲线数值修正，基于此方式，才可以实现曝气值运行控制的最优化目的。如图2所示为分时段恒曝气量控制图。

　　图2 污水处理厂的分时段恒曝气量控制面板  

　　2.3 恒溶解氧分布控制

　　随着我国仪表技术的发展，溶解氧检测仪表在污水处理厂的应用力度不断加大，溶解氧作为工艺参数，参与曝气量的自动控制已经非常普遍。恒溶解氧分布控制能够实时监控溶解氧含量，该方法的工作流程是在反应器上应用溶解氧检测仪表，由仪表来反映池中的溶解氧含量。但是，由于污水处理厂非常大，所以，一个仪表完全无法反映所有区域，所以需要分片管理曝气池。

　　2.4 溶解氧串级控制

　　溶解氧串级控制方法主要是从控制器着手，通过设定溶解氧的动态参数，从而完成曝气值的自动调节目的。其中，主控制器主要是采集出水的氨氮信号实现溶解氧的定值分配，并且在分配前需设定溶解氧定值，同时，对各个区域的曝气值进行全面调节。另外，出水口的氨氮作为主控制器、输入信号，主要是由溶解氧定值进行控制，因为生化系统出现变化，在实际应用时，可能会干扰污水处理，并且注意干扰无法彻底清除，导致后续可能会出现较大的氨氮波动量，影响污水处理厂的正常运行。当前，我国对该技术的研究已经进入下一个阶段，而发展方向也开始逐渐改变，更加集中在进水参数引入控制器方面的研究。

　　2.5 精准化曝气量控制

　　精准化曝气控制在所有的控制策略中更加复杂，但该控制策略具有十分突出的自动化水平以及较高的精准度，并且经济效益更好，所以，是一种有效的控制策略。精准化曝气控制是通过利用电气自动化技术、污水处理技术、计算机技术等，结合多种技术，利用数字建模实现综合处理的目的。而精准化曝气控制的流程是以水质检测信号为前期参照，提前制定策略方法和调节方式，同时，利用计算机实现动态调整，通过自动阀门起到能控制作用。精准化曝气控制相较于其他的控制方式更加自动化，并且拥有较高的技术含量，但由于该策略对技术手段具有较高要求，所以，当前部分污水处理厂无法达到技术要求，在应用力度和普及程度上存在不足。

　　3 自动化控制系统在污水处理厂中的应用

　　3.1 DCS自动化控制系统

　　该系统中具有多台独立微机，而各个微机之间可以通过网络架构连接，同时，系统中还具有工程师、操作员以及控制站等内容，各部分之间连接之后相互合作、协调、配合来完成控制工作。而DCS自动化控制系统在污水处理厂中的应用优势体现为实时控制、协调性强等。

　　3.2 工业现场控制系统

　　相较于DCS自动化控制系统来说，工业现场控制系统应用在污水处理厂中的复杂程度更高，该系统的各个设备之间主要是采用多向串联、多连接点的连接方式，这一方式可以提高各设备的能力，从而使新资源信息共享的目的。但是，因为不同的污水处理厂所拥有的设备兼容性不同，所以系统内部非常缺乏一套统一规划体系，导致无法实现整体化的协调目的，因此，该系统的应用范围相对较窄。

　　4 结语

　　综上所述，污水处理厂的自动控制得到了飞速的发展，但是，在当前仍旧还未实现最优控制。污水处理厂通过应用电气自动化控制系统，具有非常理想的效果。本文通过分析五项应用技术，可以在一定程度上满足污水处理厂的曝气值控制需求，从而提高污水处理技术，促进我国现阶段污水处理事业的进一步发展，使我国能够建设成为环境友好型社会和资源节约型社会。

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