随着国家对环保的重视，污水处理厂的监管也越来越严格了。很多时候， 为了确保出水水质的全面稳定达标，需实现对各项工艺控制参数进行精确控制，其中生物处理曝气环节是一个非常关键的环节。
在某种程度上，曝气量的控制决定着整个系统对废水的处理效果和污水处理厂能耗水平。因为曝气量较小时将会抑制系统中的硝化反应，此外还会引起曝气池中丝状菌繁殖，导致污泥膨胀；而曝气量较大时，不仅会使曝气电耗，同时强烈的空气搅拌还会打碎污泥絮体从而影响出水水质。此外，如果处理工艺有硝化液回流时，回流的硝化液也会把氧带入缺氧区，从而影响反硝化效果。由于污水厂的进水水质和水温等条件有较大的波动性，这也就要求我们应及时调整曝气量，以应对这种变化，精确曝气技术也因此受到了青睐。
随着污水处理厂在线监测仪表及相关技术设备性能提高，精确曝气控制也是成为现实甚至取得了不错的效果。根据小编查阅的资料显示， 污水处理厂应用精确曝气控制技术后不仅改善和稳定了出水水质，曝气系统的能耗也降低了20%左右（不同资料数据可能有偏差，仅供参考）。
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什么是精准曝气？
精准曝气是污水处理厂由早期粗放式人工控制方式向现代精细化自动控制方式进阶的产物。
精准曝气系统可以使各种复杂的供气方案得以实现，如间歇曝气、微量曝气、正常曝气、溶解氧分布控制等；可以帮助污水处理厂实现工艺的精细调节，适应各种工艺，并能够随着工艺变化而调整；还可以根据当前需要的曝气量，通知鼓风机主控进行风量调节，防止发生喘震等异常情况，节约鼓风机电耗。
精准曝气系统的组成：
精准曝气系统主要有以下6个设备组成：鼓风机、阀门、流量计、曝气盘/管、DO等现场仪表、精确曝气控制柜。
1、鼓风机
鼓风机是精确曝气系统的气源提供设备，负责提供适合的压力和流量的压缩空气，是整个精确曝气系统的关键设备，没有稳定的气源，就没有整个系统的稳定，更不用说控制每个廊道的曝气量和保持参数和工艺的稳定，所以选择适合曝气系统的鼓风机是实现精确曝气系统的关键。
2、阀门
阀门是整个曝气系统的主控设备。系统根据设定的参数，通过调节阀门的开度，来调节管路的流量，从而达到调节工艺参数的目的。这就对阀门的要求比较高，其工作特性曲线的选型也很重要。最好能选择线性度良好的调节阀，如棱形阀等，同时还要考虑到阀门的变径尺寸、压力损失等因素。有些厂家用蝶阀来代替调节阀，由于其阀门调节曲线的限制，压损高，调节线性度不好，效果非常不好。
3、流量计
流量计用来测量管路的流量，是整个曝气系统的测量设备，流量计要选择质量流量计，其不受温度、压力的影响。选择精度高、重复性好的流量计。同时还要考虑到流量计和阀门的安装要求。流量计的安装有其特殊的要求，如直管段和缩扩径等和流量计的距离，阀门和流量计的距离，以及弯头等对流量计的测量影响。
4、曝气盘/管
曝气盘/管主要是安装要合格，不能有漏气和安装水平问题。需要严格按照安装工艺来进行，防止漏气发生，且要做水平测试，以保证气量的分配均匀。
5、DO现场工艺仪表
现场仪表主要包括DO 仪表，氨氮仪表，PH值仪表等，市场上有很多品牌的仪表都能满足要求。主要考虑到平时维护的方便，因为大部分的仪表都需要定期维护和校准，对污水处理厂的运行人员要求较高。如果现场仪表不能准确的测量工艺值(如仪表传感器堵住等)，则整个精确曝气系统便会朝着错误的方向控制，影响出水的水质。
6、精准曝气系统控制柜
可以把精确曝气系统比作一个很有经验的工艺人员，如果说鼓风机是心脏，阀门、流量计和DO等仪表是手足的话，那么精确曝气系统控制柜就是大脑，其控制的精确度直接影响系统的精确度，影响出水水质的稳定度。
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为什么要实现精准曝气？
首先，污水处理厂在生物处理过程当中，如果曝气量不足，会导致工艺运行恶化，出水水质排放超标；如果曝气量过多，会导致高能耗，造成污水处理厂运行成本增加。因此，只有根据实际需求合理分配与精准调节各区域的曝气量，才能保证污水处理厂高效和经济运行。
其次，污水处理厂的能耗主要是电耗，处理1吨污水耗电约0.2-0.3度，电费约占污水处理成本的50%-70%。据悉，截止2019年，我国累计建成城市污水处理厂5000多座，污水处理能力达2.1亿立方米/日，按我国污水处理厂每年处理500亿吨污水来计算，如果能够节省20%的能耗，这就能够为国家节约约30亿度电。在目前国家大力提倡节能降碳的背景下，污水处理厂的节能降耗具有重大意义。
我国约有一半的污水处理厂采用氧化沟和AAO工艺，越来越多的AAO变形的工艺呈现上升的趋势。鼓风曝气的能耗占污水厂总能耗的51%左右。因此，实现曝气系统的节能运行是污水厂节能的关键。 而精准曝气系统既能保障污水处理厂设备连续稳定运行，又可实现节能降耗、低碳转型。
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精确曝气控制依旧存在难点
实施精确曝气虽然有不同的策略，在工程实际中也有一定的应用。但是，从整体来看对污水处理厂的精确曝气控制还存在如下仪器设备和技术上的问题：
一是设备硬件和维护要求较高
精确曝气系统需要配备阀门和溶解氧测定仪、气体流量计、水流量计等仪表，其控制精度要求较高，若控制系统调节后的曝气量不能与理论需要的曝气量一致，则容易造成出水水质超标。
随着运行时间延长，阀门和仪表可能出现较大偏差，需要频繁校正，同时精确曝气系统需要定期维护，因此对从业人员的技术要求较高，其需要具备一定的仪表自动化知识。
二是无法实现空气量精确匹配
大部分精确曝气系统需要通过仪表采集的数据进行反馈，然后调整空气阀门，而大部分空气阀门调节存在一定误差，同时仪表也存在较大的误差，导致实际计算的气量可能与理论气量相差较大，难以精确提供空气量。
当空气管路由一路主管细分成多路支管时，调整其中一路的阀门，其他支路曝气量往往会出现较大变化，导致其他系统需要连锁调整。
三是难以建立生物曝气系统的精确数学模型
由于进水水量、水质为随机变量，其外部环境具有许多不确定因素，因此难以建立曝气生物系统的精确数学模型，也就难以准确地预测下一周期需气量。
四是在线监测仪表的监测和阀门、鼓风机控制调节的滞后性
水质在线测定仪如在线DO仪，在对溶解氧测定的过程是需要一定时间的，而好氧池的水体又是不断流动的，这就造成了监测数据的滞后性。与此同时，控制系统对阀门、鼓风机的调节也不是瞬时完成的，这也形成了一定滞后性。
这些滞后程度还会产生一定的累加效应，如果滞后过大溶解氧就会产生较大的波动，曝气控制精确的程度大打折扣。解决这一问题不仅要开发出性能更好的在线监测仪表、阀门和鼓风机，还需要对控制系统的程序进一步优化。
结语
曝气控制是废水生物处理工艺中重要的控制变量，在一定程度上决定着出水水质和污水厂能耗水平。但是，目前限于技术水平和设备的性能的制约，现有的精确曝气控制系统很难完美地长时间的实现精确曝气。但随着相关仪器设备，如在线DO、氨氮、空气流量计、空气阀门、曝气设备等性能的不断提高，精确曝气控制的精确程度将会有很大的突破。
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