鼓風曝氣系統的能耗一般約占全廠能耗的60%，這是全廠節能的關鍵。z根本的節能措施是提高曝氣控制效率和浪費氧氣降低，以減少風量。

風量控制是一種節能方法，在曝氣系統中效果顯著。根據美國環境保護署對美國12個處理設施的調查結果，當溶解氧(DO)為指標以控制風量時，可以節省33%的電力。從風機風量與能耗的關系可以看出，能耗隨風量變化很大，風量控制的節能效果顯著，功率越大，效果越明顯。當然，風量不能隨意減少，它會受到許多因素的影響。

從處理過程的角度來看，曝氣系統必須得到控制，因為如果曝氣系統運行不正常，曝氣量太小，二沉池可能會因缺氧而發生污泥衰變，即池底污泥厭氧分解，產生大量氣體，促使污泥上浮。當曝氣時間較長或曝氣量過大時，曝氣池中會發生高硝化作用，導致混合溶液中硝酸鹽濃度較高。此時，由于沉淀池中的反硝化作用，可能會產生大量的N2，導致污泥上浮。

此外，曝氣分布是否平衡穩定也是影響處理效果和能耗的重要原因。在曝氣系統運行過程中，由于各種干擾，曝氣量的分布會發生變化。例如，如果曝氣頭在一個地方堵塞，氣體流速將降低，同時，在其他地方的流速將增加。相反，如果曝氣頭損壞，氣體流量將大大增加，同時其他地方的流量將急劇下降。

所有這些都會使生物反應失衡，治療質量下降。為了達到處理效果，必須調整曝氣量，此時某一點溶解氧的變化不能準確反映生物池的處理狀態，使得指標溶解氧的控制不穩定，增加了能耗。

一、行業現狀的不足

總結國內現有污水處理廠的運行情況后，發現自動化設備投資少，能耗高，投產時大部分系統不能滿足設計和運行要求，或運行一段時間后轉為部分自動和部分手動運行，特別是曝氣系統。分析主要原因如下:

1。自動化技術和過程技術不能有機結合。中國污水處理廠啟動時，自動化系統成套引進了國外產品和技術。雖然硬件系統是在國內年購買的，但控制技術沒有被系統吸收。國內污水處理行業的自動化程度相對較低。許多廢水處理工程的自動化系統是由冶金、化工、輕工等領域的工程師設計、編程和調試的。他們對廢水處理技術知之甚少，不能與特定工藝相結合來設計控制策略。一般來說，應用該行業中現有的技術，例如該行業中的PID調節和參數設置。因此，運行效果不理想。

2。自動控制系統培訓不到位。許多污水處理廠操作員沒有接受控制系統供應商系統的培訓。除了基本操作外，他們沒有從理論上描述曝氣系統的調節技術，這使得管理人員只能在工作中摸索。

3。沒有利用操作經驗。污水處理廠的一個重要點是，經過長期運行，常規定律可以總結出來，并且相對穩定。對經理來說，這些法律通常比昂貴的自動控制設備更有用。然而，在污水處理廠的建設中，許多設計沒有給管理者留下足夠的調整空間，這些有益的經驗也缺乏適用于其他污水處理設施的方法。

二、控制策略的不足

1，溶解困難

雖然傳統的PID控制在工程中得到廣泛應用，但它只能解決線性系統的調節問題。曝氣系統中的PID可以控制流量，但其控制水質處理效果的能力有限。溶解氧控制時，需要根據季節和水質的變化等實際情況不斷調整PID參數。從控制理論的角度來看，污水生物處理過程具有大滯后、非線性、隨機性和多變量的特點。所建立的模型也是經驗的和有條件的。因此，僅由理論模型建立的經典控制方法不能很好地滿足溶解氧調節的需要，導致風機和閥門頻繁調節和超調量大，導致設備壽命為降低，能耗高。

2。空氣質量流量時流量控制的重要性為指標，直接影響曝氣處理效果。從工程角度來看，諾達反應池通常需要多組曝氣設備，包括空氣管道、曝氣頭或曝氣機。在實際運行中，如果這些設備能夠穩定運行，及時發現和抑制故障，將會影響曝氣過程的穩定性和平衡，影響生物反應效果和能耗。不穩定的流量分布會擾亂溶解氧檢測參數的真正含義，使得本來就容易振蕩的溶解氧控制更加難以控制。

曝氣池通常是數百或數千平方米的流動水箱。風管通過主管道和支管將壓縮空氣輸送到罐底的曝氣設備。例如，空氣分別從甲輸送到乙、丙、丁、戊和氟。在曝氣系統設計中，曝氣量應按要求均勻分布。事實上，由于管道壓力損失，位置B和位置F之間的空氣壓力和流量存在差異，當由于水質或水量變化而調整總風量時，位置B和位置F之間的壓力差和流量差也會發生變化，這將導致曝氣分布的偏差，這種偏差也會發生變化。此外，當系統運行時，如果某一位置(如:D)的曝氣設施被堵塞或泄漏破壞，該位置的壓力和流量將發生變化，同時整個空氣管道的壓力和流量將被重新分配，其它位置(B、C、E、F)的空氣流量也將相應變化，導致曝氣分布的偏差。在上述操作中，曝氣的不均勻分布通常是隱藏的，并且難以在水面上找到。

曝氣的不均勻分布使得溶解氧更加困難。因為在本項目中，溶解氧只能在檢測點(通常在曝氣池的出口)，不能反映氧氣的分布。溶解氧控制的一個條件是溶解氧值真實地反映曝氣池中生物反應的環境狀態。當曝氣分布不均勻時，這種情況不成立，控制效果不理想。

因此，氣流控制是曝氣控制的一個非常重要的部分。如果流量檢測設備和調節閥安裝在位置B、C、D、E和F，并建立控制鏈路，流量偏差將在運行過程中得到糾正，溶解氧控制將更加有效。

三、分析結論

曝氣系統的特點如下:

1)污水輸入是一個隨機變量，其外部環境有許多不確定因素，很難建立曝氣生物系統的數學模型；

2)曝氣系統參數維數高，耦合性強，非線性強。

3)溶解氧延時大，短時間內難以達到系統平衡。

4)污水處理過程需要大量熟練操作人員的實踐經驗和知識；

5)穩定均勻的曝氣流量分布是控制處理效果和節能的基礎。

因此，曝氣系統的控制應從兩個方面進行改進:一是解決曝氣池內氣流的平衡和穩定；另一個是找到適合溶解氧控制空氣流量的控制策略。