精確曝氣系統(tǒng)是專為污水廠溶解氧精細(xì)化控制提供的整體解決方案。系統(tǒng)最大的優(yōu)勢在于實(shí)現(xiàn)精細(xì)調(diào)節(jié)的同時可以適應(yīng)工藝的變化。

1、系統(tǒng)原理

基于“前饋+模型+反饋”的多參數(shù)控制模式，實(shí)時精確地計(jì)算出曝氣池內(nèi)所需要的曝氣量，通過調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量達(dá)到按需曝氣或者充氧，實(shí)現(xiàn)溶解氧的精細(xì)化控制，并降低曝氣能耗。氣體供給系統(tǒng)提供氣體，常用的氣體是空氣。氣體供給系統(tǒng)通常包括鼓風(fēng)機(jī)和氣體輸送管道等設(shè)備。曝氣器是精確曝氣系統(tǒng)的核心組件，它通常是一個容器，內(nèi)部布置有氣體分布裝置，可以將氣體均勻地釋放到水中。曝氣器通常采用微細(xì)氣泡生成技術(shù)，通過將氣體噴射或通過多孔材料進(jìn)行擴(kuò)散，使氣體充分溶解在水中。控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對溶解氧濃度的精確調(diào)控。控制系統(tǒng)通常采用傳感器來監(jiān)測水中的溶解氧濃度，并根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)值調(diào)節(jié)氣體的供給量。常見的控制策略包括反饋控制和前饋控制等。

2、系統(tǒng)功能

（1）DO精細(xì)化控制

污水處理系統(tǒng)的時變性、時滯性、擾動性和非線性等特性給傳統(tǒng)的DO控制策略帶來了挑戰(zhàn)。這些特性導(dǎo)致了控制過程的復(fù)雜性，傳統(tǒng)的控制方法往往無法及時準(zhǔn)確地應(yīng)對各種擾動的影響，從而導(dǎo)致DO值的波動。 為了解決這個問題，一種有效的方法是采用基于活性污泥數(shù)學(xué)模型的先進(jìn)控制技術(shù)。這種方法利用數(shù)學(xué)模型來描述活性污泥處理系統(tǒng)的動態(tài)行為，并基于模型進(jìn)行控制決策。 通常包括以下步驟

① 模型建立：根據(jù)污水處理系統(tǒng)的特性和運(yùn)行條件，建立適合的活性污泥數(shù)學(xué)模型。

② 模型參數(shù)辨識：通過使用實(shí)測數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行參數(shù)辨識，以獲得準(zhǔn)確的模型參數(shù)。

③ 控制策略設(shè)計(jì)：基于建立的數(shù)學(xué)模型和系統(tǒng)運(yùn)行要求，設(shè)計(jì)合適的控制策略。包括反饋控制、前饋控制、模型預(yù)測控制等方法，以實(shí)現(xiàn)對DO值的精確控制。 

④ 控制器實(shí)施：根據(jù)設(shè)計(jì)的控制策略，實(shí)施相應(yīng)的控制器。

⑤ 實(shí)時調(diào)整和優(yōu)化：控制系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時監(jiān)測的DO濃度數(shù)據(jù)和模型預(yù)測結(jié)果，進(jìn)行實(shí)時調(diào)整和優(yōu)化。通過不斷更新控制器參數(shù)和優(yōu)化控制策略，以適應(yīng)系統(tǒng)的動態(tài)變化和擾動。 

（2）對不同DO濃度目標(biāo)設(shè)定值的控制效果

在污水處理系統(tǒng)中，好氧池通常被劃分為不同的區(qū)域，每個區(qū)域的DO濃度目標(biāo)可能不同。這是因?yàn)椴煌瑓^(qū)域內(nèi)的微生物和廢水特性各不相同，需要不同的DO濃度來優(yōu)化微生物群落的生長和廢水處理效果。實(shí)現(xiàn)好氧池中對不同區(qū)域內(nèi)不同DO濃度的控制能力則是衡量控制系統(tǒng)性能的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。一個良好的控制系統(tǒng)應(yīng)具備以下特性：

① 穩(wěn)定性，控制系統(tǒng)應(yīng)能夠在不同操作條件下保持穩(wěn)定，并在目標(biāo)DO濃度附近進(jìn)行精確控制。

② 靈敏度，控制系統(tǒng)應(yīng)具備對DO濃度變化的敏感度，能夠快速響應(yīng)DO濃度的變化，并采取相應(yīng)措施進(jìn)行調(diào)節(jié)。

③ 空間分布控制，好氧池中不同區(qū)域的DO濃度目標(biāo)不同，控制系統(tǒng)應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對不同區(qū)域內(nèi)DO濃度的分布控制。這可以通過分區(qū)域的氣體供給和曝氣方式來實(shí)現(xiàn)，以滿足各個區(qū)域的控制需求。

④ 模型預(yù)測能力，控制系統(tǒng)可以利用基于活性污泥數(shù)學(xué)模型的預(yù)測能力，對不同區(qū)域的DO濃度進(jìn)行預(yù)測，并根據(jù)預(yù)測結(jié)果調(diào)整氣體供給和曝氣方式。

（3）對動態(tài)DO濃度目標(biāo)設(shè)定值的控制能力

衡量精確曝氣控制系統(tǒng)性能的另一個重要標(biāo)準(zhǔn)是對DO濃度目標(biāo)設(shè)定值的跟蹤響應(yīng)時間，即DO控制區(qū)內(nèi)的DO設(shè)定值改變后，精確曝氣控制系統(tǒng)必須在很短的時間內(nèi)跟蹤響應(yīng)。

實(shí)際應(yīng)用中，曝氣系統(tǒng)可以在5~10min內(nèi)迅速調(diào)整直管曝氣量，使DO重新穩(wěn)定在目標(biāo)設(shè)定值附近±0.5 mg/L以內(nèi)。

3、系統(tǒng)特點(diǎn)

① 精準(zhǔn)曝氣，節(jié)能降耗；

② 可靠性、可擴(kuò)展性、可維護(hù)性；

③ 運(yùn)行控制模型：自動控制、手動控制、安全模式；

④ 故障報(bào)警；

⑤ 遠(yuǎn)程診斷、調(diào)試、維護(hù)；

⑥ 通信方式多樣；

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