■杭州萧山污水处理有限公司  瞿立江  蒋小伟  滕周赢

摘要：钱江厂四期鼓风机和精确曝气两套系统独立运行时，操作麻烦且能耗较高。将两套系统联动后，采用风管定压力的模式调节鼓风机。经过一个月的手自动对比实验验证，证明两套系统联动后的自动控制模式，相比原来的手动控制模式，操作简化、能耗降低。

关键词：鼓风机；精确曝气；自动控制；能耗降低

钱江厂四期设计水量40万吨，生化段采用AAO+AO工艺，分（A，B，C，D）4组生物池。其中，好氧段微生物所需氧气主要通过鼓风机向池内供气获得，每个生物池有5个廊道需要曝气。A和B生物池共用一个鼓风机房，C和D生物池共用一个鼓风机房，每个鼓风机房有2台MCP柜、8台亿昇YG300-240磁悬浮离心鼓风机，该鼓风机性能参数功率为240KW、流量为130m³/min、升压100KPa，具有：高效节能、噪音小、自动化程度高、运行管理方便。4个生物池均采用了德国冰得提供的VACOMASS智能曝气控制系统，每个生物池配置5台DN300的Jet流线型空气调节阀和气体流量计、5套DO仪表、1套氨氮仪表、1套硝态氮仪表、4套ORP仪表。

一、鼓风机和精确曝气系统独立操作的缺点

在鼓风机系统和精确曝气系统这两套系统未进行联动前，鼓风机系统主要有两种控制方式：一种是就地控制模式，操作人员进到鼓风机房，对鼓风机进行手动开闭及风量调节；另一种是远程控制模式，操作人员在中控室电脑上对鼓风机下达开机及风量调节的指令。这两种传统的鼓风机控制模式都对厂中控室操作人员的依赖度较高，不仅需长时间关注仪表数据，操作费时，而且很难根据生物池的DO值高低对鼓风机风量做出及时的调整，仅凭工作经验来调节，长期操作会出现：供气风量小，对出水指标有影响；供气风量大了，存在DO过曝、电耗增加。

二、两套系统联动的逻辑

两套系统的联动首先是通过安装在生物池中的各个仪表来测出实时的氨氮、溶解氧等数值，结合工艺参数设定的目标溶解氧值，再通过Flex专家算法来确定所需空气的流量，根据系统整体测控精度和阀门线性度来决定空气调节阀的开度和空气总管压力，最终将数据传到鼓风机MCP柜，来进行鼓风机风管压力的调节。由于采用的是定压力的方式（类似于自来水厂对小区二次供水的原理），所以只需给定一个压力值，通过风管压力值的变化来控制鼓风机风量的调整。

当DO仪实际测出的溶解氧值和设定的目标溶解氧值，相差小于0.2mg/L时，系统不会做出变化；相差大于0.2ml/L时，系统会增加（或减小）鼓风机压力设定值；当这个差值大于1.0mg/L时，系统会增加（或减小）鼓风机压力设定值10mBar。

完善鼓风机内部控制逻辑控制系统，8台鼓风机由一台MCP柜控制，启用鼓风机自动启停轮巡模式，无需人工干预操作，自动调节风机风量，合理分配鼓风机运行时间，使每台鼓风机在一个月内轮换运行100小时内。

精确曝气联动示意图

三、联动后的效果

为了验证两套系统联动后，在自动运行的模式下比手动运行的模式更节省能耗，进行了为期一个月的对比实验。在2023年10月11日至10月25日这半个月时间内，CD池采取自动运行的模式，AB池采取手动运行的模式，然后在后续10月26日至11月9日这半个月内AB和CD池手自动控制模式互换，记录每台鼓风机每天的用电量，计算出两组鼓风机的总用电量。这一个月期间，两组鼓风机用电量数据如下：

表1  10月11日至10月25日两组鼓风机用电记录表

表2  10月26日至11月9日两组鼓风机用电记录表

根据表1可以算出，前半个月自动控制比手动控制节能11.01%；根据表2可以算出，后半个月自动控制比手动控制节能15.05%。因此，在一个月内，使用精确曝气系统自动控制鼓风机的调节，可实现节能13.03%，相当于节省了66277.76度电。而目前，钱江厂四组生物池的两组鼓风机已全部采用精确曝气系统自动控制模式，每月节省的能耗将超过10万度。

当然，这些节能数据都是要在确保污水处理工艺稳定的基础上，才有意义。下面两张图记录了对比试验期间，手自动两种控制模式下的溶解氧控制效果和生物池出水情况。

D组生物池第五廊道两种模式下溶解氧曲线对比图

四组生物池出水情况抽检

由这两张图可以看出，自动模式下的溶解氧非常稳定，而手动模式下的溶解氧则波动较大，两种模式下生物池出水水质均达到浙江省环保地方出水标准。

四、联动过程的问题及解决方法

试运行期间是最容易发现问题的，主要问题来自三个方面：

1.要求仪表的准确性，因为大部分仪表是插在生物池中的，所以表头难免会被污泥、气泡覆盖，导致监测的数据不准，为此需定期对仪表进行手动清洗，来确保表头干净、数据准确。

2.鼓风机运行的稳定性，在高温或低寒时，鼓风机会开机喘振，因此修改了防喘参数的设定。在日常运行过程中，还会遇到鼓风机模块和元器件损坏导致故障停机的情况，需要及时联系厂家进行了置换。

3.网络传输保障性，当网络传输出现问题时，需要对交换机、网线、端口等可能影响网络传输的环节进行一一排查。

五、总结

1.精确曝气系统运行后，鼓风机和空气调节阀处于自动运行状态，极大的降低了运营管理人员的操作强度。

2.精确曝气系统可以安全稳定的自动调节和启停鼓风机，有效稳定的控制空气调节阀，稳定控制各个曝气控制区的溶解氧，保障工艺稳定运行。精确曝气系统运行期间，各项出水指标稳定达到排放标准。

3.精确曝气系统实现了溶解氧的稳定控制，在系统自动运行期间，溶解氧基本可以稳定控制在设定值±0.5mg/L范围内。曝气氨氮优化控制能根据氨氮数据变化自动计算溶解氧设定值，在节能降耗的同时保障工艺稳定运行。

4.精确曝气系统可以控制ABCD四组风机独立运行，也可以控制AB一组，CD一组合并运行。运行结果显示，AB一组和CD一组合并运行时曝气更节能，鼓风机运行也更稳定。