引言

廣州某12 萬(wàn)噸/日全地埋水質(zhì)凈化廠應(yīng)用上海昊滄AVS精確曝氣流量控制系統(tǒng)后的實(shí)際效果如下：

系統(tǒng)全自動(dòng)運(yùn)行、水質(zhì)達(dá)標(biāo)：與人工控制相比，AVS精確曝氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了曝氣工藝段全自動(dòng)運(yùn)行，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，氨氮總氮處理效果更優(yōu)。

DO穩(wěn)定控制：所有前好氧區(qū)DO控制在設(shè)定值±0.1 mg/L的概率均超過(guò)75%，在設(shè)定值±0.2 mg/L的概率均超過(guò)90%；所有后好氧區(qū)DO控制在設(shè)定值±0.2 mg/L的概率均超過(guò)73.1%，在設(shè)定值±0.3 mg/L的概率均超過(guò)83.9%，在設(shè)定值±0.5 mg/L的概率均超過(guò)92.3%。

鼓風(fēng)機(jī)節(jié)能降耗：從單位水量能耗（kW·h/m3）、去除單位污染物能耗（kW·h/kg COD）和綜合負(fù)荷能耗（kW·h/ kgO2）等不同維度進(jìn)行分析，鼓風(fēng)機(jī)電耗分別節(jié)約20%、20%和13%以上，節(jié)能效果顯著。

閥門最優(yōu)開(kāi)度算法：實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)、閥門與精確曝氣算法的高效協(xié)同，通過(guò)降低曝氣系統(tǒng)的整體運(yùn)行背壓，可進(jìn)一步降低鼓風(fēng)機(jī)電耗10%。

No.1 項(xiàng)目概況

廣州某水質(zhì)凈化廠設(shè)計(jì)規(guī)模12 萬(wàn)噸/日，為全地埋式設(shè)計(jì)，采用改良AAO工藝，出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)及《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）V類標(biāo)準(zhǔn)較嚴(yán)值的要求。

NO.2 AVS精確曝氣系統(tǒng)布置方案

精確曝氣流量控制系統(tǒng)（Aeration Volume Control System，AVS）是一個(gè)集成的控制系統(tǒng)，自2005年研發(fā)投用至今已超過(guò)20年，國(guó)內(nèi)應(yīng)用污水處理規(guī)模超1000萬(wàn)噸/天。本項(xiàng)目采用第四代AVS 4.2版本，在氣量計(jì)算和DO控制上進(jìn)行了算法升級(jí)，對(duì)DO控制更及時(shí)穩(wěn)定，同時(shí)優(yōu)化進(jìn)水水量、水質(zhì)變化下的前饋控制機(jī)制，應(yīng)對(duì)進(jìn)水負(fù)荷沖擊時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)性能更強(qiáng)。

本項(xiàng)目共設(shè)四座生化池，配備6臺(tái)懸浮風(fēng)機(jī)。每座池體包含前好氧、后好氧2個(gè)溶解氧控制區(qū)，全廠共8個(gè)溶解氧控制區(qū)。

NO.3 AVS精確曝氣系統(tǒng)應(yīng)用情況

3.1 安全可靠的風(fēng)機(jī)全自動(dòng)運(yùn)行

對(duì)風(fēng)機(jī)MCP進(jìn)行了詳細(xì)的測(cè)試，繪制鼓風(fēng)機(jī)性能曲線，掌握單機(jī)、多機(jī)工況下表現(xiàn)，并充分識(shí)別MCP程序的不足。

基于測(cè)試結(jié)果建立針對(duì)性的優(yōu)化機(jī)制，如調(diào)節(jié)閾值保護(hù)、調(diào)節(jié)步長(zhǎng)優(yōu)化、鼓風(fēng)機(jī)加減機(jī)判斷、防喘振保護(hù)等，大幅減少了風(fēng)機(jī)啟停次數(shù)和高壓運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)，風(fēng)機(jī)運(yùn)行極其平穩(wěn)，未出現(xiàn)喘振故障，延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)壽命。

系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)流量設(shè)定模式，解決了鼓風(fēng)機(jī)恒壓控制方式存在的流量調(diào)節(jié)精度偏弱、易產(chǎn)生震蕩、節(jié)能空間有限等問(wèn)題。

3.2 多閥門最優(yōu)開(kāi)度算法

基于氣量變化動(dòng)態(tài)特性結(jié)合實(shí)測(cè)閥門工作性能曲線，對(duì)閥門調(diào)節(jié)策略進(jìn)行整定，此外應(yīng)用最閥門最優(yōu)開(kāi)度策略，降低系統(tǒng)背壓從而實(shí)現(xiàn)懸浮風(fēng)機(jī)在相同氣量下的節(jié)能效果。

閥門最優(yōu)開(kāi)度算法使本項(xiàng)目風(fēng)機(jī)背壓降低2-7kPa，可額外節(jié)省10%以上鼓風(fēng)機(jī)電耗。

3.3 穩(wěn)定出水水質(zhì)

以2025年5月運(yùn)行數(shù)據(jù)為例，進(jìn)水水質(zhì)、水量波動(dòng)較大，系統(tǒng)很好地響應(yīng)了進(jìn)水沖擊負(fù)荷變化，通過(guò)穩(wěn)定的曝氣控制，實(shí)現(xiàn)了出水COD、氨氮的平穩(wěn)達(dá)標(biāo)，助力污水廠在不投加碳源的前提下，實(shí)現(xiàn)了出水總氮3~8mg/L（均值5.34mg/L）的良好脫氮效果。

3.3 溶解氧穩(wěn)定控制效果

對(duì)同一溶解氧控制區(qū)使用精確曝氣系統(tǒng)前后的DO控制效果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如下：

某控制區(qū)使用系統(tǒng)前DO曲線

某控制區(qū)使用系統(tǒng)后DO控制曲線

部分時(shí)間內(nèi)的DO短時(shí)擾動(dòng)，受冷凝水放氣、溶解氧儀表維護(hù)及風(fēng)機(jī)最低負(fù)載、閥門最小開(kāi)度仍然過(guò)曝等非常規(guī)工況影響。在不剔除異常工況數(shù)據(jù)的前提下，使用AVS精確曝氣系統(tǒng)后，相比人工控制，系統(tǒng)高效地實(shí)現(xiàn)了生物池溶解氧穩(wěn)定控制的目標(biāo)。

前好氧區(qū)目標(biāo)設(shè)定0.3mg/L，實(shí)現(xiàn)了極低溶解氧下的穩(wěn)定運(yùn)行，DO在設(shè)定值±0.1 mg/L的概率＞75%，設(shè)定值±0.2 mg/L的概率＞90%。

后好氧區(qū)目標(biāo)設(shè)定0.8mg/L，兼顧氨氮、總氮處理效果，DO在設(shè)定值±0.2 mg/L的概率＞70%，設(shè)定值±0.3mg/L的概率>80%，設(shè)定值±0.5 mg/L的概率＞90%.

3.4 風(fēng)機(jī)節(jié)能效果

取手動(dòng)和自動(dòng)運(yùn)行各半個(gè)月以上數(shù)據(jù)，從噸水電耗、去除單位污染物量的電耗等角度進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果如下：

噸水鼓風(fēng)機(jī)電耗手動(dòng)期間0.0483 kW·h/m3，自動(dòng)期間逐漸下降，5月份系統(tǒng)穩(wěn)定后，降至0.0384 kW·h/m3，節(jié)約了20.6%的電耗。

每去除單位COD量的電耗，手動(dòng)期間0.346 kW·h/kg COD，自動(dòng)期間有所下降，5月份系統(tǒng)穩(wěn)定后，降至0.274 kW·h/m3，節(jié)約了20.8%的電耗。

綜合考慮處理水量、COD和氨氮等指標(biāo)，計(jì)算綜合負(fù)荷電耗，手動(dòng)期間0.2705 kW·h/ kgO2，自動(dòng)期間0.2344 kW·h/ kgO2。相比手動(dòng)運(yùn)行，自動(dòng)穩(wěn)定運(yùn)行5月數(shù)據(jù)降低了13.34%，該值相比噸水電耗、噸污染物去除負(fù)荷，更加考慮水中的總耗氧物質(zhì)的負(fù)荷，更具有代表性。

從上表可客觀地看出，使用AVS精確曝氣系統(tǒng)后，從水量、去除COD污染物這兩維度，系統(tǒng)均實(shí)現(xiàn)了20%的鼓風(fēng)機(jī)節(jié)能效果，從綜合負(fù)荷維度，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了13%以上的鼓風(fēng)機(jī)節(jié)能效果。

編輯：徐冰冰