Aeration Volume control System精确曝气系统.doc

AVS概述生物处理工艺是目前广为采用的污水处理技术，其过程是一个复杂的生化过程，曝气控制（溶解氧控制）是其中一个非常重要的环节。不同的工艺，对曝气控制方式也有所不同，但是在几乎所有的采用生物处理工艺的污水厂中，曝气始终是最重要的能耗环节。从一些国内的污水处理厂耗电量来，曝气占据了总耗电量的50-70%，所以曝气系统是整个污水厂节能降耗运行的关键环节。AVS（Aeration Volume control System）精确曝气系统是一个智能控制系统，旨在为生物处理工艺提供精确曝气，即实现精确溶解氧（DO）控制。AVS的核心是生物处理过程建模（ASM模型）和鼓风曝气精确配气调节，在控制过程中其模型会根据系统的在线数据进行自动的优化调整。采用AVS，能够为污水处理企业带来以下益处： 根据真实需求实现节能曝气，有助于实现污水厂节能运行； 为各种复杂工艺提供精确供气方案，适用于多种活性污泥处理工艺及其改良工艺（AO,AAO,SBR等）； 有助于实现溶解氧分布控制，为工艺优化提供支持； 依靠模型，部分实现了污水处理智能控制，有助于处理效果的稳定、高效； 系统功能（1）AVS在污水厂现场控制示意AVS可以使各种复杂的供气方案得以实现，间歇曝气、微量曝气、正常曝气、溶解氧分布控制等。帮助用户实现工艺的精细调节。AVS还可以根据当前需要的曝气量，通知鼓风机主控（MCP）进行风量调节，使鼓风机节能运行，防止发生喘震等异常情况，节约鼓风机电耗。下图为AVS在污水厂工艺流程中的示意：AVS1（2）AVS精确曝气控制原理生物处理过程是通过人为地维持好氧/厌氧环境，使曝气池中的微生物持续特定的生化过程，去除或降低污水中的目标物质，从而达到排放要求。传统方法因缺乏依赖精确模型的控制策略，造成过量曝气或DO控制波动过大，控制效果不佳，易造成去除率的波动。生物处理工艺中，DO是快时标变量，其动力学特性是非线性和时变的，传统控制方式无法及时准确地应对各种扰动的影响，要达到精确控制必须建立可靠的动力学模型。AVS以精确模型为基础，以曝气流量控制为目标，实现DO精确控制。AVS针对污水生物处理过程建模，通过对特定污水厂的历史运行数据或在线运行数据进行分析处理，确定该污水厂生物处理过程的一些特征参数和补偿参数；再通过仿真，检验这些特征参数的有效性。利用在线仪表或实验室取得的NH4-N、NO3-N以及TP等信号AVS还能对内回流行优化调节，给出最优内回流比设定值，原理如下图所示：AVS2（3）AVS精确曝气系统扰动抑制 针对常见扰动输入如水量变化、水质变化、PH值变化等，AVS通过生物处理过程模型块和历史数据综合处理，得出系统需要的曝气量提前进行反操作，而不是等到DO发生变化后再进行调节；对曝气流量调节性能和空气压力损失的关系进行了平衡，得到最优阀门开度组合（最小的压力损失），给出鼓风机允许的最小输出压力；曝气流量控制为基本就地控制回路，由电动流量调节阀、热值气体流量计和模型给定的瞬时设定流量组成回路，可快速、准确地根据实际的负荷波动按需供气，使生物池的每一部分都能达到高效，从而稳定解溶氧，达到精细控制。AVS3（4）AVS精确曝气系统流量分配 电动流量调节阀在全开的情况下压力损失比较小，但随着开度的减小压力损失会逐步上升。出于优化运行和节能的考虑，需要尽量使电动流量调节阀在大开度工况条件下工作，对流量调节性能和空气压力损失的关系进行平衡，减少因压力损失造成的能源损耗，寻找最优阀门开度组合（最小的压力损失），并在此条件下给出鼓风机允许的最小输出压力。液位是另一个重要因素，较低的液位意味曝气头出口压力低，会诱导气体从压力低的地方释放，使较过高的液位供气不足，甚至会发生液位过高，以至于无法曝气。污水厂每日进水的时间分布特性导致生物池液位经常产生波动，所以实际控制中必须考虑这个因素。（5）AVS模型的跟踪和校对模型是对污水厂生物处理工艺主要特征的抽象和再现，AVS据此可以对处理过程中各种扰动进行及时判度并适当应对，以达到精确控制的效果。污水厂是一个开放的系统，必然受到环境的影响； 除此之外，污水厂的进水变化也具有一定的趋势性，这些因素无一不造成了污水处理模型特征数值的变化，AVS需要能够及时跟踪这些变化，并对自身的模型做出响应的调整才能保证其模型控制的精确性。在运行的过程中，AVS不断地将运行数据采集到模型特征数据库里面，利用该数据库里面的数据定期进行模型的自整运算，保证了模型不至于随时间和环境的变化而偏离真实。（6）AVS精确曝气系统组成 流量调节阀 电动执行机构 气体流量计 就地控制器 压力变送器 液位计 AVS控制软件和控制柜 （7）AVS精确曝气系统特点 适时精确供气，降低能耗 三种运行模式：本地自动控制模式、人工强制控制模式、安全模式，适应范围广 良好的可靠性、可维护性、可扩展性，降低远期使用成本 接入GPRS远程通讯模块，支持远程调试、诊断、维护等服务 溶氧仪、气体流量计、电动阀门、压力传