中水回用曝气生物滤池溶解氧控制系统.pdf

过程控制
石油化工自动化,2
AUTOMATION IN PETRO-CHEMICAL INDUSTRY
中水回用曝气生物滤池
溶解氧控制系统
郭培志,王震
(南京中电联自动化有限公司,南京210028)
摘要:介绍一种采用前馈和反馈相结合的串级控制,基于专家控制器的用于曝气生物滤池溶解氧的控制系统,该控制系
统能在水质和水量等变化时,通过变频器调节曝气量来保证合适的溶氧量和达到节能的目的。从现场应用来看,该系统能满足
中水回用污水处理的控制要求,值得推广应用。
关键词:曝气生物滤池;分析仪表;变频器;溶氧量控制;专家控制
中图分类号:TP273
文献标志码:B
文章编号:1007-7324(2009)01-0042-04
The Control System of Dissolved Oxygen in a Biological
Aerated Filter in the Reclaimed Water System
Guo Pcizhi, Wang Zhen
(Nanjing CEC Automation Co Ltd, Nanjing, 210029, China)
Abstract: The control system used for the dissolved oxygen in a biological aerated Filter(BAF) based on the
cascade control combined by forward feed; feedback and expert control is introduced. This control system can
guarantee the balance of aeration when the quality or quantity of the water is changing through the transducer
and save energy. In the site application the system could meet the control requirement, is worth spreading
Keywords: biological aerated filter; analysis instrument; transducer; dissolved oxygen concentration
Control; expert contro
1引言
水处理的一个重点和难题。
曝气生物滤池BAF( biological aerated filter)2控制系统现状
由配水区、承托层、曝气系统、滤料区、出水区、反洗
目前许多污水处理控制系统所采用的一些检
系统和控制系统等组成,通过微生物的作用将污水测仪表和控制设备的功能不很完善,以BAF溶解
中的有机污染物迅速分解为无毒的气体和生物污氧质量浓度为控制信号,罗茨风机出口蝶阀为执行
泥等产物,该工艺综合了过滤、吸附和生物代谢等元件的方式进行控制,控制滞后、精度低、波动大、
多种净化作用,具有流程简单、占地面积省、处理效能耗高,这种设计方法达不到预期的控制效果,同
率高、出水水质好并可省去二次沉淀池等优点,在时BAF的特性(如水质、环境条件等)经常突然发
电厂中水深度处理站生化处理系统上得到了越来生变化,控制系统无法找到溶解氧特征点时的应急
越广泛的应用
处理,实际上也就执行时间控制来处理整个工艺过
BAF中溶解氧质量浓度(溶氧量)是生物生长程,因此往往很难满足中水回收利用和节约能源的
过程中的一个重要环节,对溶解氧的有效控制不仅目的。
影响到出水的水质而且还涉及节能。如何选择合3控制系统设计思想
适的BAF进风量(曝气量)使得水中的溶解氧不仅
由于溶解氧在BAF中的非线性、滯后性等特
能满足微生物生长的需要,还可使其质量浓度保持
在允许的尽量低的值(一般为3mg/L),是溶解氧
收稿日期:2008-09-19。
控制的关键,因为溶解氧质量浓度振荡大,周围前
作者简介:郭培志(1974~),男,学士:学位,主要从事电厂、核
后段质量浓度值相差较大,有很强的非线性和滞后电站、石化、环保等行业水处理工程控制系统的设计、编程及调试
性,所以BAF曝气量的合理和优化控制始终是污和技术管理等,任工程师
第1期
郭培志等.中水回用曝气生物滤池溶解氧控制系统
点,同时溶氧量的调节与罗茨风机电机转速(即空定值。
气流量)的变化有很大的时间差,并且反冲洗过程
在进水水质、水量等变化较大的情况下,BAF
的滤池溶氧量变化较大,因此为了保证BAF出水中的溶解氧发生了较大的波动,回路上的流量计将
质量,降低能耗,有效抑制各种干扰,根据工艺实时实际气体流量的测量值反应到流量计算单元,同时
状况采用合适的检测仪表和控制设备,改变和调整溶氧量的设定值、测量值和溶氧变化趋势以及其他
被控量,利用先进的控制算法和串级控制来组成一水质分析仪表的测量值也同时反应到流量计算单
套性能可靠、实时和操作方便的控制系统保障污水元,结合系统的历史数据,通过控制系统内的专家
中溶氧量稳定在最佳值范围内。
控制程序,流量计算单元会根据这些情况重新给定
在罗茨风机的出口管路上配备气体质量流气体流量设定值,送给变频器控制单元,及时调整
量计,通过对曝气量变化的控制来代替直接对溶BAF曝气量,使溶氧量恢复到给定值。
氧量的控制。通过流量控制回路的控制,在一些
BAF曝气系统耗电量较大,采用变频器控制
干扰还未波及溶解氧之前就已经被克服,对控制罗茨风机的实际运行时间和频率,达到节能的目
系统的大部分影响已被消除,使溶解氧恢复到设的。BAF控制系统原理如图1所示
回i評へーあ
品
溶氧表
2のPLC控制「频器装置
装置1
罗萨风机
热质流/?
反洗回收水去水池>
BAF曝气生物滤池
〈反洗罗茨风机来风
冲水来水
温度表流量计COD表氨氮表PH表导电率表浊度仪余氟表
反洗水泵来水く
图1曝气生物滤池控制系统原理
4控制系统实现
盖,维护量大。而采用HACH公司的LDO溶氧
控制系统选用合适的水质检测分析仪表,采用表,是基于荧光法测量溶解氧,LDO传感器被
干扰前馈控制方式和变频器与流量变送器组成的种荧光材料所覆盖,没有半透膜,它的反应只与传
反馈闭环控制系统自动控制罗茨风机的转速,并运感器表面接触的氧气浓度有关,测量的准确性高,
用基于专家控制器的控制系统来实现溶氧量的自不受水中化学物质的影响,能够在更长的一段时间
动调节。BAF系统的监视与控制是由检测仪表、内提供更稳定、准确的测量,其响应非常迅速,在不
变频调节器和计算机监控系统等组成。
到30s的时间内就能给出读数
1检测仪表
其他一些水质分析仪表均选用HACH公司
风量流量计的选型。罗茨风机出口风量计选较成熟的产品。
用瑞士Red-y热式气体质量流量,该流量计采用4.2变频装置
热扩散原理,热扩散技术是一种在苛刻条件下性能
目前大多数BAF溶解氧控制系统中的风量调
优良、可靠性高的技术,它精度高,对于压力和温度节都是通过控制阀来实现的,这种风量调节方式不
变化不敏感,流量范围宽,安装位置无要求,与溶氧但使罗茨风机的效率降低,也使很多能量消耗在控