精确曝气的系统原理、控制功能及特点

精确曝气系统是专为污水厂溶解氧精细化控制提供的整体解决方案。系统最大的优势在于实现精细调节的同时可以适应工艺的变化。

一、系统原理

基于“前馈+模型+反馈”的多参数控制模式，实时精确地计算出曝气池内所需要的曝气量，通过调节鼓风机的风量达到按需曝气或者充氧，实现溶解氧的精细化控制，并降低曝气能耗。

气体供给系统提供气体，常用的气体是空气。气体供给系统通常包括鼓风机和气体输送管道等设备。

曝气器是精确曝气系统的核心组件，它通常是一个容器，内部布置有气体分布装置，可以将气体均匀地释放到水中。曝气器通常采用微细气泡生成技术，通过将气体喷射或通过多孔材料进行扩散，使气体充分溶解在水中。

控制系统来实现对溶解氧浓度的精确调控。控制系统通常采用传感器来监测水中的溶解氧浓度，并根据设定的目标值调节气体的供给量。常见的控制策略包括反馈控制和前馈控制等。

二、系统功能

1.DO精细化控制

污水处理系统的时变性、时滞性、扰动性和非线性等特性给传统的DO控制策略带来了挑战。这些特性导致了控制过程的复杂性，传统的控制方法往往无法及时准确地应对各种扰动的影响，从而导致DO值的波动。为了解决这个问题，一种有效的方法是采用基于活性污泥数学模型的先进控制技术。这种方法利用数学模型来描述活性污泥处理系统的动态行为，并基于模型进行控制决策。通常包括以下步骤：

①模型建立：根据污水处理系统的特性和运行条件，建立适合的活性污泥数学模型。

②模型参数辨识：通过使用实测数据对模型进行参数辨识，以获得准确的模型参数。

③控制策略设计：基于建立的数学模型和系统运行要求，设计合适的控制策略。包括反馈控制、前馈控制、模型预测控制等方法，以实现对DO值的精确控制。 

④控制器实施：根据设计的控制策略，实施相应的控制器。

⑤实时调整和优化：控制系统根据实时监测的DO浓度数据和模型预测结果，进行实时调整和优化。通过不断更新控制器参数和优化控制策略，以适应系统的动态变化和扰动。 

2、对不同DO浓度目标设定值的控制效果

在污水处理系统中，好氧池通常被划分为不同的区域，每个区域的DO浓度目标可能不同。这是因为不同区域内的微生物和废水特性各不相同，需要不同的DO浓度来优化微生物群落的生长和废水处理效果。实现好氧池中对不同区域内不同DO浓度的控制能力则是衡量控制系统性能的重要标准之一。一个良好的控制系统应具备以下特性：

① 稳定性：控制系统应能够在不同操作条件下保持稳定，并在目标DO浓度附近进行精确控制。

② 灵敏度：控制系统应具备对DO浓度变化的敏感度，能够快速响应DO浓度的变化，并采取相应措施进行调节。

③ 空间分布控制：好氧池中不同区域的DO浓度目标不同，控制系统应能够实现对不同区域内DO浓度的分布控制。这可以通过分区域的气体供给和曝气方式来实现，以满足各个区域的控制需求。

④ 模型预测能力：控制系统可以利用基于活性污泥数学模型的预测能力，对不同区域的DO浓度进行预测，并根据预测结果调整气体供给和曝气方式。

3、对动态DO浓度目标设定值的控制能力

衡量精确曝气控制系统性能的另一个重要标准是对DO浓度目标设定值的跟踪响应时间，即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。实际应用中，曝气系统可以在5~10min内迅速调整直管曝气量，使DO重新稳定在目标设定值附近±0.5 mg/L以内。

三、系统特点

① 精准曝气，节能降耗；

② 可靠性、可扩展性、可维护性；

③ 运行控制模型：自动控制、手动控制、安全模式；

④ 故障报警；

⑤ 远程诊断、调试、维护；

⑥ 通信方式多样；