中國水網近期舉辦的第八期專家精品解答活動正開展得如火如荼。在活動中，許多網友提出污水廠如何節(jié)能降耗等相關問題，開創(chuàng)愛華運營總監(jiān)劉智曉指出，**曝氣系統(tǒng)是污水廠節(jié)能降耗的關鍵。
劉智曉指出，污水廠中曝氣系統(tǒng)能耗約占全廠能耗的50%-70%，是污水廠節(jié)能降耗的關鍵環(huán)節(jié)。眾所周知，污水廠運行控制特性不同于其它反應系統(tǒng)，污水處理過程屬于“非線性、大滯后”系統(tǒng)，目前常見的生物池曝氣控制回路采用DO-閥門調節(jié)或PID定值調節(jié)，這種控制方式經實踐證明存在很大缺欠。常規(guī)的PID控制不但存在較大的滯后效應，而且控制過程易引起系統(tǒng)振蕩。據不完全調查，國內采用此種控制方式實現(xiàn)穩(wěn)定運行的案例很少。很多污水廠由開始的“自動”逐漸變成“半自動”，甚至到*后變成手動“衡量控制”。因此，近些年大家開始關注和嘗試采用“**曝氣”技術，但是在實施過程中存在或者出現(xiàn)了一些問題。**曝氣控制原理圖見下圖。
“**曝氣”技術成效面臨各種考驗，甚至有人認為**曝氣屬于“商業(yè)炒作”，之所以出現(xiàn)以上情況和現(xiàn)象，劉智曉博士認為有以下四個方面的原因。
一是目前污水廠自控系統(tǒng)的方案設計環(huán)節(jié)與**曝氣技術的要求上存在脫節(jié)，也就是設計院的自控方案往往采用傳統(tǒng)的“DO-閥門開度”調節(jié)方式，設計之初并沒有考慮嵌入**曝氣技術。主要因為**曝氣技術往往掌握在一些專業(yè)公司，同時業(yè)主也往往缺乏這方面的經驗或者不想增加這部分投資，因此按常規(guī)的曝氣控制方式很難穩(wěn)定地實現(xiàn)**曝氣進而實現(xiàn)節(jié)能目的。對于改造項目，在原有系統(tǒng)上嵌入基于**曝氣算法的新的鼓風曝氣控制回路，實施起來確實不易。因此劉博士建議，盡量在污水廠設計、設備采購時將**曝氣技術融入整個污水廠投資范圍內。
二是**曝氣技術要依賴高質量的硬件設備，如空氣線性調節(jié)閥（如菱形調節(jié)閥），高質量的DO儀等，而這部分投資較大，無論是對新建或對改造而言確實都需要斟酌，而常規(guī)的電動調節(jié)蝶閥無法做到曝氣量的**控制。
三是**曝氣技術依賴比較可靠的控制算法及軟件編程，而目前基于**曝氣的算法和實現(xiàn)方式很多，不同公司的算法也是“各顯神通”，甚至“獨辟蹊徑”，感覺確實有些“眼花繚亂”，實際上這些不同的實施方式基于控制原理方面存在很大差異，因此在實施效果、控制過程穩(wěn)定性方面肯定不同。目前，污水廠主流的**曝氣系統(tǒng)還是基于生物池DO設定值的**控制，實際上這種控制存在非常大的工藝、技術缺欠。因此，目前國際上先進的一些控制系統(tǒng)正逐漸采用基于NH3-N、NO3-N、TP等在線水質儀表參與過程控制，當然這需要高質量高穩(wěn)定性的傳感器和維護水準。
四是**曝氣系統(tǒng)需要高素質的運營維護，很多污水廠即使擁有硬件，但管理往往跟不上，也是導致**曝氣系統(tǒng)不能實現(xiàn)既定功能的重要原因。因此，污水廠實施并實現(xiàn)**曝氣的預定功效，以上條件缺一不可。
另外，目前國內已經有多家公司提供**曝氣系統(tǒng)的服務，盡管在技術細節(jié)、控制方式及原理有較大不同，但是基本原理是相似的，即實現(xiàn)“按需曝氣”，采用閉環(huán)控制系統(tǒng)，不但采集生物池DO等工藝在線監(jiān)測數據，甚至也采集NH3-N等水質指標作為反饋控制信號參與系統(tǒng)控制。此外在前饋方面，采集進水流量Q、進水水質指標，如COD、NH3-N等。這樣形成了一個“前饋-后饋”閉環(huán)控制回路。在閉環(huán)控制方面，劉總建議將NH3-N甚至PO4-P引入控制回路。他認為，DO只是一個工藝指標，而我們控制的實際上是出水水質指標?？刂葡到y(tǒng)不但對生物池每個反應區(qū)域進行單獨的DO控制，而且對出水NH3-N進行反饋控制。
除了此種方式的“**控制”曝氣方式外，也有一些國外的公司推出了基于ASM2、ASM2D等活性污泥數學模型的**曝氣系統(tǒng)，這些系統(tǒng)在國內有應用案例，但是這種系統(tǒng)較依賴一些生化過程動力學參數及化學計量學系數的提取及準確設定，其中有幾個關鍵參數需要定期測定、校準。而這些關鍵參數依賴污水廠長周期的運行數據作為支撐，所以實際運行數據的準確性影響該系統(tǒng)是否能真正發(fā)揮作用。因此此種系統(tǒng)到底應用效果如何，尚待時間驗證。
*后劉智曉強調，即使擁有**曝氣系統(tǒng)，也需要強化運營維護及管理，而不能僅僅單純依賴自控系統(tǒng)。再先進的控制系統(tǒng)，沒有高質量的維護和管理也是不能持久的。因此，真正具有效果的控制系統(tǒng)一定是“自動”和“手動”相結合的。
