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广州市禹达环保技术有限公司

曝气精准控制系统

曝气精准控制系统

AVS

曝气精准控制系统AVS

     AVS精确曝气系统是一套专门用于污水厂曝气系统自动控制的整体解决方案,包括鼓风机控制、空气流量调节阀控制以及鼓风机和调节阀的优化联动调节等一系列针对曝气系统核心工艺环节或设备的模块,为曝气系统提供自动化、精细化的曝气解决方案,在出水水质达标排放的基础上,实现污水厂节能低碳运行。

AVS系统能为污水厂带来的效益

AVS系统能为污水厂带来的效益

副标题

AVS精确曝气系统适用于多种活性污泥处理工艺及其改良工艺(AO,AAO,SBR等),可以为污水处理过程控制带来以下效益:

  • 抗击进水冲击负荷强,使池内好氧生化环境稳定,使生物活性处于高效率区间,优化工艺,大幅提高出水水质的稳定性和达标率。

  • 有助于实现运行中的节能降耗,由动态模型自动计算实际需气量,按需供气,并优化控制鼓风机调节,实现节能运行,节约电耗达10-25%。

  • 有助于实现好氧段溶解氧的精确控制,帮助工艺设计师实现好氧段的间歇曝气、微量曝气和溶解氧分布控制,满足各种工艺要求。

  • 实现曝气系统大闭环(鼓风机于阀门自动控制)全自动运行,智能控制,降低人工操作强度。

污水厂节能低碳运行的关键

  在几乎所有的污水处理厂中,曝气系统都是最为重要的工艺环节,其运行的稳定性决定了污水的处理效果;曝气系统也是污水厂最大的能耗单元,其运行的精确性决定了运行成本的高低。

AVS帮助污水厂实现节能运行

  节能降耗是现代社会的普遍要求,尽管存在各种各样的节能手段,对污水厂而言,最具有节能潜力的方法则是精确曝气。

 精确曝气思想超越了单体设备节能的范畴,以污水厂生化处理系统作为研究对象,所涉及的领域包括生化工艺、自动控制、流体力学、机械原理等方面。精细控制不仅可以实现节能,更可以为工艺运行提供更加丰富的调节手段,代表了当今水处理行业的技术发展方向。

 相对于依靠人工控制鼓风曝气而言,采用AVS精确曝气通常可以实现25-40%的节气率,在鼓风机风量可调节的情况下,对应地可以实现鼓风机10-25%的节电率。

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AVS适应复杂的现场控制条件

  污水厂普遍存在自动控制系统使用不理想的问题,最后不得不转向半自动运行或手工操作等依赖经验的调节手段。

 主要原因由两点:

 1.污水厂工作环境对大多数在线分析仪表过于严苛,造成这些仪表工作不稳定,影响自控系统的工作;

 2.现有的自控系统,多从信息显示角度进行设计,而缺乏控制方法,从系统性、可靠性、强健性等方面来看,无法适应复杂的运行情况。


AVS精确曝气控制系统克服了以上缺点,专为污水处理厂而设计。

AVS系统原理

AVS系统原理

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  溶解氧是影响整个污水处理过程的首要因素,污水处理效果很大程度上受制于溶解氧的控制水平。污水处理过程中,溶解氧受到诸多因素影响,是快速时标变量,其动力学特性是非线性和时变的,传统的PID控制策略无法及时准确的应对各种扰动的影响,要达到精确控制必须建立可靠的动力学模型。

  AVS针对污水生物处理工艺的全过程进行分析建模,对目标污水厂处理过程中的关键特征参数进行模拟。最终可以获得污水厂的水(污水负荷)平衡、泥(底物)平衡、气(曝气)平衡过程中的稳态值及其扰动特征。

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传统溶解氧控制方式

  国内大多数污水厂的曝气系统采用了PID进行DO定值调节,根据池中溶氧仪的DO反馈型号与DO设定值进行比较,将偏差通过PID运算后传给阀门的行程控制器调节阀门的开度,进而间接控制池内的DO值。

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AVS使溶解氧控制更加稳定

  由于空气气量和溶解氧之间存在复杂的非线性关系和时间滞后,传统的PID闭环控制无法实现稳定控制。AVS内含的精确数学模型能够有效处理非线性、时间滞后等问题,有效抑制溶解氧波动。


传统PID控制方法的主要缺点在于:

1.由于时间延迟,即从开始曝气到池内DO变化需要一段时间,造成溶解氧的控制波动很大;

2.完全依赖溶氧仪工作,仪表出现故障或测量精度问题时,则发生控制失效。


右图为采用PID调节方式的典型控制结果

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AVS对处理系统的影响

AVS对处理系统的影响

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 AVS系统能够帮助污水厂消耗较低曝气能耗、获得较佳的DO控制品质和更佳的出水水质

更稳定的溶解氧控制

  在污水厂的应用中,AVS取得了良好的溶解氧控制品质。采用高标准的稳定度和离散度指标,可以合理、准确地判定控制品质。


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更合理的溶解氧设定

  采用了AVS精确曝气系统后,通常会使溶解氧控制更加稳定。用户可以自行探索不同溶解氧水平下实际处理效果。

  通常情况下,较低的溶解氧设定值会带来更多的节气节能效果,在不影响出水水质的情况下,不同的用户可以按照自己的出水标准探索合理的设定值。

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更迅速的动态DO设定响应

   衡量精确曝气控制系统性能供的另一个重要标准就是对DO目标设定值的跟踪响应时间,既DO控制区内的DO设定值改变后,精确曝气控制系统必须在很短的时间内跟踪响应,使DO测量值在很短的时间迅速响应到目标设定值。AVS系统可以在5-10min内使DO重新稳定在目标设定值附近±0.5mg/L以内。


更低的气水比

     在AVS精确曝气系统控制模式下,溶解氧的稳定性大为提高,曝气量也更加贴合生化池的实际需求量,因此减少了不必要的曝气量,气水比较之传统控制方式也大为降低。在一采用AAO工艺的北方地区污水厂,AVS在其连续运行的3个月时间内,将气水比由原来的4-6之间降低到3-4之间,当量于10-25%的电耗节省。


更强的对抗进水冲击负荷能力

   能否有效抵抗进水冲击负荷对污水厂稳定运行的影响是衡量精确曝气控制系统强制性的标准之一。

   进水冲击负荷会反映在活性污泥的需气量上,AVS系统内嵌的生化反应模型根据前馈信号计算出降解冲击负荷所需的气量,通过给鼓风机和调节阀门设置提前量,及时调整曝气量,大幅降低冲击负荷对DO稳定性的影响。

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更佳的出水水质

       AVS精确曝气系统可以让用户在污水厂精确控制中取得更好的控制效果,出水COD、氨氮等指标的达标率显著提高。

  另外,将好氧段末端的DO精确地控制在较低浓度下,可以降低内回流中的DO对反硝化的抑制影响,降低出水TN浓度。

更出色的表现

       AVS精确曝气系统可以让用户在污水厂精细控制中取得更好的控制效果,系统具备较强的容错能力,抗干扰性强,稳定性高。

  为用户实现节能运行提供了可靠的手段,在保证工艺环境的条件下实现节电,帮助用户获得更多收益。


AVS系统与NOCS氨氮优化控制系统联动控制,确保出水氨氮达标

  在污水生化处理系统中影响氨氮代谢的因素主要有温度、DO、停留时间、SRT和MLSS(即硝化菌浓度)等,在这些因素中,对于开放性的系统,只有DO浓度是常用的被控参数。由于污水厂的进水氨氮浓度不断变化(呈日周期、季度周期性变化),环境因素如温度也会随季节变化,其生化池内对溶解氧的需求量也是动态变化的。

  而在实际运行中,污水处理厂一般根据经验人工设定溶解氧目标值,由于人工调节较滞后且频率低,这就导致了出水氨氮指标时高时低,控制不稳定。

 AVS系统和NOCS氨氮优化控制系统结合可以很好地解决这一问题,并精细化控制出水氨氮值,确保该指标达标。

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AVS系统主要业绩

AVS系统主要业绩

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  • 北京城市污水集团/清河污水处理厂二期(20万吨/日)

  • 义乌市污水处理中心/稠江污水处理厂(15万吨/日)

  • 宁波城市污水集团/新周污水处理厂(16万吨/日)

  • 芜湖城东污水处理厂(6万吨/日)

  • 内江污水处理厂一、二期(10万吨/日)

    ......

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典型案例介绍

  北京清河污水厂二期设计处理规模20万吨/日,采用AAO工艺,设计出水水质达到一级B标准。2009年9月对二期进行AVS系统改造,项目于2010年1月改造完成,统计了改造前后一年的进出水和能耗对比数据,结果显示AVS系统能帮助工艺运行人员提高出水水质的稳定性和达标率。如出水水质由2009年改造前的部分执行一级A标准逐渐向全部实现一级A标准迈进,三项常规指标达标率提高到99.7%;氨氮和总磷按照一级A标准达标率均超过98%,达到建厂以来的最佳水平。另外,单方水鼓风机耗电量由2009年改造前的0.1493kw*h/m3,平均下降了11.2%,年均节能约115万kw*h。该结果已经发表在《中国给排水》杂志2012年6约25(12):71-74

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