在汙水處理工藝中運用智能模型的鼓風流量控製係統,通過控製鼓風風量減少能耗,從經濟、環境、社會效益方麵進行了分析,鼓風機控製係統的節能改造對汙水廠的節能運行具有重大意義。
一般汙水處理工藝為了保證曝氣充分,經常輸送過多的鼓風風量,造成了能耗的浪費,所以對汙水處理工程中的鼓風節能技術進行研究就十分必要,合理采用先進的計算機技術和控製技術,結合現代管理平台軟件,優化處理鼓風風量,達到節能降耗。
1技術的可行性
控製溶解氧數值采用神經網絡模型,由於該模型結構穩定,數據真實,利用間接測量的思路,在變量不相關的情況下,得出變量溶解氧濃度DO的變化規律,使DO能夠實時跟蹤設定值[1]。根據預測值的浮動變化和溶解氧的DO值誤差變化要求,優化鼓風配氣調節閥,在係統運行狀態穩定的前提下,減少DO值的波動,視係統運行狀況進行曝氣,利用MATLAB算法得到一個比較合理的階段性DO預測值[2]。鼓風風量控製係統通過鼓風風量信號作為主控製信號、溶解氧為輔助控製信號,結合智能控製算法,實現溶解氧DO穩定控製,運用數學處理軟件仿真演算,由PLC係統進行參數調整[3],鼓風風量控製係統是鼓風流量控製閥、空氣流量計、壓力控製器和智能控製裝置組成的一個集成曝氣控製係統。
2經濟效益的可行性
2.1經濟技術指標
鼓風曝氣節能技術應用達到的技術指標:(1)DO值在線監測與設定值之間差值控製在±5%範圍以內的數據達到75%以上,生物池DO波動相應減少;(2)與常規方法比較,鼓風風量節氣量不低於15%,節能達到10%~15%。
2.2投資設備估算
為配合鼓風風量控製係統,在原有設備的基礎上增加設備如下:在線超聲波液位計和氨氮檢測儀各一台,控製站已有備用點進行采集,在分控室增加一台鼓風風量控製係統電腦,使鼓風風量控製係統與現場PLC進行實時數據傳遞,設備改造費用約280萬。
2.3成本效益分析
鼓風曝氣控製係統調節後,基本實現了穩定控製溶解氧D0值,經現場數據采集,節能曝氣的噸水耗電量變化如表1所示。
鼓風曝氣控製係統運行,有效減少生物池溶解氧D0值的波動,在出水達標前提下,節省每噸水耗電至0.21度/噸左右,使鼓風機的曝氣量節約10%~20%,達到鼓風節能效果。
引進鼓風節能技術每年可節約250萬度,按用電標準0.6度計算,年節約費用150萬,項目改造投入資金少,節能效果顯著,經濟效益可觀,投資回報率快,項目投資改造後兩年即可回收成本。
3環境效益的可行性
鼓風流量控製係統運用智能控製策略和手段,實現控製鼓風機組風量,能夠根據生物處理過程需要提供,減小生物池中D0值的波幅,既保證汙水處理達標排放,又能節約曝氣氣量,降低能耗[4]。在采用了鼓風曝氣流量控製後,其環境效益如下:(1)節約電能消耗10%左右,符合國家節能減排的要求,間接減少二氧化碳在大氣中的排放量,有利於能源的節約和高效利用。(2)溶解氧D0值在2.2的上下小幅波動,生物池中穩定的溶解氧值,使生物菌群高效工作,保證出水水體水質穩定達標[5]。
4社會效益的可行性
好氧微生物的活性依賴於曝氣,因此鼓風曝氣是汙水處理中重要的一步。國內對鼓風曝氣的節能控製運用時間不長,對節能技術的掌握有待提高。通過鼓風節能技術實施,即達到了節約能源的目標,又為國內許多高能耗汙水處理廠提供借鑒,對保護環境、實現經濟可持續發展具有重大意義。
5結語
從鼓風流量控製係統工程的生物池曝氣段看,基本上達到了穩定控製溶解氧和降低能耗的目標,通過對運行數據的分析,配合現代的計算機技術,建立高效而的數學模型,實時調節鼓風曝氣控製閥門開度,減少了溶解氧值DO的波動,波動量僅為以前的10%~20%,溶解氧DO值維持穩定,有助微生物群落生長環境穩定,使其處於高效處理環境中,可以節約5%~15%曝氣量;穩定溶解氧DO,降低DO設定值,假如出水水質保證的情況下能降低15%,那麽就降低鼓風能耗10%,同時減少鼓風機組的頻繁啟停,降低了設備損耗,節約設備維護成本。鼓風流量控製係統的應用,有效改善了汙水處理廠的高耗能問題,對於采用鼓風曝氣的活性汙泥法工藝具有良好的適用性和有效性。
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