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鼓风节能技术在污水处理中应用的可行性分析

摘要:在污水处理工艺中运用智能模型的鼓风流量控制系统,通过精确控制鼓风风量减少能耗,从经济、环境、社会效益方面进行了分析,鼓风精确控制系统的节能改造对污水厂的节能运行具有重大意义。

  一般污水处理工艺为了保证曝气充分,经常输送过多的鼓风风量,造成了能耗的浪费,所以对污水处理工程中的鼓风节能技术进行研究就十分必要,合理采用先进的计算机技术和控制技术,结合现代管理平台软件,优化处理鼓风风量,达到节能降耗。

  1技术的可行性

  控制溶解氧数值采用神经网络模型,由于该模型结构稳定,数据真实,利用间接测量的思路,在变量不相关的情况下,得出变量溶解氧浓度DO的变化规律,使DO能够实时跟踪设定值[1]。根据预测值的浮动变化和溶解氧的DO值误差变化要求,优化鼓风配气调节阀,在系统运行状态稳定的前提下,减少DO值的波动,视系统运行状况进行曝气,利用MATLAB算法得到一个比较合理的阶段性DO预测值[2]。鼓风风量精确控制系统通过鼓风风量信号作为主控制信号、溶解氧为辅助控制信号,结合智能控制算法,实现溶解氧DO稳定精确控制,运用数学处理软件仿真演算,由PLC系统进行参数调整[3],鼓风风量精确控制系统是鼓风流量控制阀、空气流量计、压力控制器和智能控制装置组成的一个集成曝气控制系统。

  2经济效益的可行性

  2.1经济技术指标

  鼓风曝气节能技术应用达到的技术指标:(1)DO值在线监测与设定值之间差值控制在±5%范围以内的数据达到75%以上,生物池DO波动相应减少;(2)与常规方法比较,鼓风风量节气量不低于15%,节能达到10%~15%。

  2.2投资设备估算

  为配合鼓风风量精确控制系统,在原有设备的基础上增加设备如下:在线超声波液位计和氨氮检测仪各一台,控制站已有备用点进行采集,在分控室增加一台鼓风风量精确控制系统电脑,使鼓风风量精确控制系统与现场PLC进行实时数据传递,设备改造费用约280万。

  2.3成本效益分析

  鼓风曝气精确控制系统调节后,基本实现了稳定控制溶解氧D0值,经现场数据采集,节能曝气的吨水耗电量变化如表1所示。

  鼓风曝气控制系统运行,有效减少生物池溶解氧D0值的波动,在出水达标前提下,节省每吨水耗电至0.21度/吨左右,使鼓风机的曝气量节约10%~20%,达到鼓风节能效果。

  引进鼓风节能技术每年可节约250万度,按用电标准0.6度计算,年节约费用150万,项目改造投入资金少,节能效果显著,经济效益可观,投资回报率快,项目投资改造后两年即可回收成本。

  3环境效益的可行性

  鼓风流量精确控制系统运用智能控制策略和手段,实现精确控制鼓风机组风量,能够根据生物处理过程需要提供,减小生物池中D0值的波幅,既保证污水处理达标排放,又能节约曝气气量,降低能耗[4]。在采用了鼓风曝气流量精确控制后,其环境效益如下:(1)节约电能消耗10%左右,符合国家节能减排的要求,间接减少二氧化碳在大气中的排放量,有利于能源的节约和高效利用。(2)溶解氧D0值在2.2的上下小幅波动,生物池中稳定的溶解氧值,使生物菌群高效工作,保证出水水体水质稳定达标[5]。

  4社会效益的可行性

  好氧微生物的活性依赖于曝气,因此鼓风曝气是污水处理中重要的一步。国内对鼓风曝气的节能控制运用时间不长,对节能技术的掌握有待提高。通过鼓风节能技术实施,即达到了节约能源的目标,又为国内许多高能耗污水处理厂提供借鉴,对保护环境、实现经济可持续发展具有重大意义。

  5结语

  从鼓风流量精确控制系统工程的生物池曝气段看,基本上达到了稳定控制溶解氧和降低能耗的目标,通过对运行数据的分析,配合现代的计算机技术,建立高效而准确的数学模型,实时调节鼓风曝气控制阀门开度,减少了溶解氧值DO的波动,波动量仅为以前的10%~20%,溶解氧DO值维持稳定,有助微生物群落生长环境稳定,使其处于高效处理环境中,可以节约5%~15%曝气量;稳定溶解氧DO,降低DO设定值,假如出水水质保证的情况下能降低15%,那么就降低鼓风能耗10%,同时减少鼓风机组的频繁启停,降低了设备损耗,节约设备维护成本。鼓风流量精确控制系统的应用,有效改善了污水处理厂的高耗能问题,对于采用鼓风曝气的活性污泥法工艺具有良好的适用性和有效性。

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