農村生活污水處理穩定曝氣系統
摘要：活性污泥法是生活污水處理中應用最為廣泛的方法之一。實驗研究制作了一套自動控制曝氣系統，可實現對溶解氧（DO）這一重要參數及時、精確、穩定的控制，DO控制精度為±0.2mg/L。采用該系統有利于提高農村分散式污水處理設施的自動化程度，從而應對勞動定員不足、操作人員專業水準還有待提高等客觀現實情況，同時提高處理效果的穩定性。此外，該系統能有效降低曝氣冗余，節能效果明顯，有助于降低農村水處理環保設施的運行成本，緩解地方運營成本壓力。
我國城鎮化建設不斷推進。國家對農村環保基礎設施建設的投入逐年增多。近年來，環境保護部在全國范圍內先后開展了“農村環境連片整治”和“農村環境綜合整治”工作，各地農村生活污水處理設施數量及處理能力均得到明顯提升。但有2個問題值得討論：（1）對于一些排放標準嚴格的農村生活污水處理設施，操作人員的專業水平和實際經驗還有待提高，是設施達標處理穩定性的潛在影響因素之一；（2）城鄉經濟水平尚存在差異，環保設施日常運營成本給地方政府造成了一定的壓力，“建得起，用不起”的現象仍然存在。
生活污水處理領域中，活性污泥法是應用最為廣泛的處理方法之一。該方法中，DO是菌膠團降解有機物，轉化氮、磷生化過程的重要環影響因子和有效調控參數，但其易受外界環境（如進水水質、污泥濃度、水溫、氣壓等）影響，波動性較大，DO穩定控制與否將直接關系到污水處理的效果；
此外，通常采用改變生化池曝氣量來對DO進行調節，作為活性污泥工藝中能耗最大的工藝單元，控制曝氣冗余是降低污水處理成本的有效手段。
本文介紹了一套溶解氧穩定自控曝氣系統。該系統通過實現DO自動化控制來促進農村污水處理設施的穩定運行；同時，該系統還提高了DO控制精度，可有效降低曝氣設備運行電耗。從而為有效提高污水處理設施參數控制精度，以及有效降低污水處理設施運行成本的問題提供了一條新的解決思路。
1現有控制方法
目前，國內大多數污水處理廠、站仍采用手動控制曝氣系統，部分采用自動控制曝氣系統。現列舉4種具代表性的曝氣控制系統，其運行方式及存在的問題如表1所示。
在總結現有控制方法特點的基礎上，本系統采用在線熒光溶氧儀實時反饋溶解氧信號，在PLC自動控制的基礎上，通過PID參數控制加強了變頻精度，使得變頻器對風機的控制更為精確，從而實現對溶解氧及時、精確、穩定的控制。同時，變頻精度的提高可有效降低曝氣量冗余，達到曝氣系統節能的目的。
2實驗工藝與方法
2.1PLC控制單元
PLC控制單元包括：中央處理單元（含數字量輸入、輸出模塊），模擬量輸入、輸出模塊，它們在工作中組成了一個閉環自動化控制系統。該單元的控圖1閉環控制系統Ｆig.1CLOSeDLOOPcONtROLSySteM制流程如圖1所示，通過熒光法溶氧儀對曝氣池中的DO值進行檢測，采集到的信號經由PLC控制單元內編寫的程序處理，并輸出給變頻器來完成對鼓風機的調速、控制其曝氣量來調節DO值。
2.2自動化控制方案設計
熒光法溶氧儀采集到的模擬量信號經由模擬量輸入模塊，將模擬量信號轉換為數字量信號（A/D信號轉換），經中央處理單元內編制的程序處理后通過模擬量輸出模塊（D/A信號轉換）輸出給變頻器的模擬量端子，來完成對鼓風機的變頻調速，如圖2所示。在中央處理單元處理模擬量信號的過程中，通過引入PID控制，使其相對于常規自動化控制程序的控制精度更高。
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