污水处理曝气过程中溶解氧浓度智能控制系统

AVS精确曝气控制系统energysavingsolutionforwastewatertreatmentplant生物处理工艺是一种应用广泛的污水处理技术。

其过程是一个复杂的生化过程，即曝气控制（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（曝气量控制系统）精密曝气系统是一种智能控制系统，旨在为生物处理过程提供精密曝气，即实现溶解氧（do）的精确控制。

AVS的核心是生物处理过程建模（ASM模型）和精确的鼓风曝气气体分布调节。

在控制过程中，模型将根据系统的在线数据自动优化和调整。

AVS可以为污水处理企业带来以下好处：◆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准确的供气方案，适用于各种活性污泥处理工艺及其改进工艺（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；◆ 依托该模型，部分实现了污水处理的智能控制，有利于处理效果的稳定和高效；系统功能污水厂AVS现场控制示意图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：AVS精密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。

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。

曝气池溶解氧(DO)在污水处理中是一个重要运行参数，理论分析，当溶解氧达到0.3mg/L 就不会影响水中微生物的生理功能。

考虑到水质及水量变化波动情况，通常保证入口处为0.5-1mg/L ，出口处为2-3mg/L 。

按溶解氧数值控制风量是目前比较理想的控制方法。

在城市生活污水停留时间内需要氧气(或空气)数量与污水的水质指标有关，如SS(悬浮物)、COD(化学需氧量)、BOD (生物需氧量)、水量及水温等。

根据工艺理论分析，通过经验公式计算可以得到鼓风量的理论值。

在实际运行时，能够根据进水的水质和水量的变化对鼓风量作出调整。

实际工作中，需要通过实验得到污水水质指标。

测定一些指示需很多时间，如测量COD 需要数小时，测量BOD 甚至需要几天时间，这不利于进行实时控制。

实际工程应用中，对于连续流动的曝气池，只要污水在曝气池出口的溶解氧浓度保持在某一设定值，就可以不考虑水质、水量、水温等扰动的变化，从宏观上能较好地满足菌胶团繁殖和有机物分解的需要，从而保持污泥活性，保证污水的连续处理。

为达到可靠的控制，可参数间的关系是：污水中溶解氧含量的偏差与曝气量的增量(或减量)成反比，即当溶解氧值偏小时，向大调节气量；反之亦然。

当我们在实际中，曝气量值的设定是根据工艺理论值为参考的，经溶解氧反馈信号比较后，再根据偏差大小的结果随时对气量的多少进行调节，从而确保了污水的溶解氧值可以维持最初设定值内。

下面是国内污水处理厂设计当中常采用的控制方案。

图1溶解氧控制过程框图如图1所示的串级控制系统，副回路采用PI 控制策略，主回路一般采用PID 控制策略。

这样虽然比简单的单回路系统控制效果好，但是由于溶解氧控制过程是一个极其复杂的化学反应过程，非线性、大滞后。

传统的PID 参数整定方法很难确定合适的PID 参数，并且参数不具备在线调整功能，无法适应工况变化，难以取得良好的控制效果，因此本文主要研究溶解氧浓度PID 控制器参数自整定的方法进行研究。

智能曝气系统活性污泥法是水体自净的人工强化方法，是一种依靠活性污泥工作主体的去除污水中有机物的方法。

存在于活性污泥中的好氧微生物必须在有氧气存在的条件下才能起作用。

在污水处理生化系统的曝气池中，充氧效率与好氧微生物生长量成正相关性。

溶解氧的供给量要根据好氧微生物的数量、生理特性、基质性质及浓度来综合考虑。

这样，活性污泥才能处在最佳的降解有机物的状态。

曝气是采取一定的技术措施，通过曝气装置所产生的作用，使空气中的氧转移到混合液中，并使混合液处于悬浮状态。

一、曝气系统现状1、曝气池容积大，占地较多，基建费用高；2、对进水水质、水量适应性较低；3、曝气系统环节的能耗约占整个污水处理厂总能耗的40%-70%；4.、系统运行多依赖人工经验，人为因素对曝气量的控制影响较大。

二、主要作用1、充氧，向活性污泥微生物提供足够溶解氧，以满足其在代谢过程中所需的氧量；2、搅动、混合，使活性污泥在曝气池中处于搅动的悬浮状态，能够与污水充分接触；三、原理智能曝气系统-构成控制软件及算法：1. 曝气算法服务端算法(智能监控终端/PLC/软件平台)。

2. 曝气参数调试（软件平台）。

工艺设备：系统控制柜，鼓风机，气体流量计，压力变送器，电动调节阀，在线溶氧分析仪，在线污泥浓度计等。

四、特点五、应用领域市政污水处理：污水厂生物处理工艺曝气智能控制、污水厂运营节能降耗、老旧污水厂水质提标改造等。

工业污水处理：曝气工艺段溶解氧分区智能控制、好氧活性污泥工艺提质增效等。

六、智能曝气系统-应用案例控制指标：DO控制范围在±0.3mg /L以内；快速性：短时间内实现DO及鼓风机的稳定控制。

《污水处理精准曝气智能控制方法研究》一、引言随着全球经济的持续发展，环境问题越来越受到人们的关注。

污水处理作为环境保护的重要环节，其效果直接关系到水资源的再利用和生态环境的改善。

其中，曝气作为污水处理的关键工艺之一，其曝气量的控制直接影响到污水处理效率及能耗。

因此，研究污水处理中精准曝气智能控制方法，对于提高污水处理效率、降低能耗及实现绿色环保具有重要意义。

二、研究背景及意义污水处理中的曝气过程主要是通过向水中通入空气，提供微生物生长所需的氧气，同时也有助于水体的混合和悬浮物的沉降。

传统的曝气控制方法往往依赖于人工调节或简单的自动控制系统，这种方法的缺点在于无法根据水质变化和污水处理的实时需求进行精确调节，容易造成能耗浪费或处理效果不佳。

因此，开展污水处理精准曝气智能控制方法的研究，可以实时调整曝气量，提高处理效率，降低能耗，具有重要的现实意义。

三、精准曝气智能控制方法研究现状目前，国内外学者在污水处理精准曝气智能控制方面进行了大量研究。

主要包括基于传感器技术的实时监测、基于人工智能算法的智能控制等。

其中，实时监测技术可以通过监测水质参数和曝气设备的运行状态，为智能控制提供数据支持；而人工智能算法则可以根据实时数据，通过模型预测和控制策略的调整，实现精准曝气。

四、精准曝气智能控制方法研究内容1. 数据采集与处理：通过安装在水处理设备上的传感器，实时采集水质参数、曝气设备运行参数等数据，经过数据处理后为智能控制提供数据支持。

2. 模型构建：根据污水处理工艺和曝气过程的特点，建立数学模型或人工智能模型，用于预测水质变化和曝气需求。

3. 智能控制策略：基于实时数据和模型预测结果，采用人工智能算法如神经网络、模糊控制等，实现曝气量的精准控制。

4. 系统集成与优化：将数据采集、模型构建、智能控制策略等集成到一个系统中，并进行优化和调试，确保系统的稳定性和可靠性。

五、实施方法及技术路线1. 确定研究区域和污水处理厂，进行现场调研和数据收集。

污水处理过程中溶解氧的控制问题汇总溶解氧和污泥浓度有比较密切的关系，高活性污泥浓度对溶解氧的需求明显高于低活性污泥浓度对溶解氧的需求；溶解氧和原水中有机物含量的多少有关，具体表现在原水中的有机物含量越多，微生物为代谢分解这些有机物所需消耗的溶解氧就越多，相反就少了；溶解氧和原水中的一些特殊的成分也有关系，比如水中的洗涤剂的存在，使曝气池液面存在隔绝大气的隔离层，对曝气效果的提升产生影响。

问题1：我运营的污水厂属于综合性工业废水处理厂，目前生化区出现大量泡沫，电导率由原来的3ms/cm上升至8ms/cm，SVI值为200，溶解氧一直上不去，只有0.6mg/l，疑有有毒物质进入。

目前这种状况，我该如何操作是好？回答：1、不知道泡沫颜色是怎样的：如果是粘稠白色，堆高明显的话，需要考虑进水负荷过大导致的（比如说COD进水太高了），所以需要调查下进水有机物含量再作判断。

2、你所说的，溶解氧上不去和疑有有毒物质进入是相反关系，也就是说，如果有有毒物质进入的话，反而溶解氧上得去的。

问题2：在进水量MLSS曝气风量一定的时候，进水BODCOD增加，DO为什么会下降？MLSS通过排泥控制，使其不变。

回答：1、有机物浓度的增加，在去除率不变的情况下，微生物的去除能力提高了，而在处理新增的有机物时，自然要多消耗DO。

2、这里有个概念要说一下，就是同样的MLLSS，但是出于不同阶段的活性污泥，其活性是不一样的，好比10个老人和10个年轻人，干活量有差别，自然，10年轻人吃起饭来要比10个老年人多，也就是DO会多消耗。

问题3：在A/O生化法中，A段进水O段出水的PH值都在6.7左右，进水指标正常，氨氮在几十个，COD 在1000mg/L左右，致使进水负荷只能提到50吨，再提则溶解氧就不够了，溶解氧始终在2左右，是什么原因呀？回答：请确认如下可能：1、回流比过高2、曝气设备问题（比如堵塞曝气头，其他地方漏气，设备故障等）3、气温升高，溶解氧溶解度减低4、污泥浓度控制过高了5、检测溶解氧出现偏差。

环境工程设ifEnvironment Engineering Design 曝气精确控制系统(AVS)在污水生化处理系统中的应用The Application of Aeration Volume Control System(AVS)in Sewage Biochemical Treatment System赵雅然，李媛，张飞凤(中国市政工程华北设计研究总院有限公司,天津300074)ZHAO Ya-ran,LI Yuan,ZHANG Fei-feng(North China Municipal Engineering Design&Research Institute Co.Ltd.,Tianjin300074,China)【摘要】曝气精确控制系统是通过独立的供气系统和精确的电信号反馈，实时计算每个曝气池所需曝气量，并按需供气。

在降低鼓风系统电耗的同时，较好地维持曝气池DO浓度的设定值，实现节能和运行双赢。

论文对精确曝气系统进行了介绍，并以实际案例为基础，对精确曝气系统在氧化沟污水处理领域的应用进行详细分析。

[Abstract]The aeration volume control system calculates the aeration volume of each aeration tank in real time and supplies air on demand through independent aeration system and precise electrical signal feedback.While reducing the power consumption of t he blast system,the DO concentration in the aeration tank can be well maintained at a set value,so as to achieve a win-win situation in energy saving and operation.This paper introduces the aeration volume control system,and analyzes the application of the precise aeration system in the field of o xidation ditch wastewater treatment based on the actual case.【关键词】舉气精确控制系统；生化舉气池；污水处理厂[Keywords]aeration volume control system;biochemical aeration tank;sewage treatment plant【中图分类号1X703【文献标志码】B[DOI]10.13616/ki.gcjsysj.2019.05.257【文章编号】1007-9467C2019)05-0127-021概述目前，国内外污水处理普遍采用技术成熟的生物处理和物理处理相结合的技术，而其中的生化曝气池是整个处理系统的关键。