一、什么是精準(zhǔn)曝氣？
精準(zhǔn)曝氣是污水處理廠由早期粗放式人工控制方式向現(xiàn)代精細(xì)化自動(dòng)控制方式進(jìn)階的產(chǎn)物。傳統(tǒng)活性污泥法已經(jīng)在世界范圍內(nèi)應(yīng)用數(shù)百年，多位國(guó)內(nèi)外專家多次提出并強(qiáng)調(diào)，需要深度挖掘百年活性污泥法工藝，實(shí)現(xiàn)生化處理工藝的最優(yōu)控制與高效運(yùn)行。
精準(zhǔn)曝氣的首要目標(biāo)是保障生化處理工藝穩(wěn)定運(yùn)行以及出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，進(jìn)而達(dá)到鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)的節(jié)能降耗和污水處理廠的運(yùn)行成本降低。國(guó)際上早已提倡污水處理廠自動(dòng)化和精細(xì)化管理與控制。精準(zhǔn)曝氣是污水廠實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理的有效工具，需要通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)、曝氣設(shè)備以及精準(zhǔn)曝氣系統(tǒng)等各方的共同努力。
精準(zhǔn)曝氣系統(tǒng)可以使各種復(fù)雜的供氣方案得以實(shí)現(xiàn)，如間歇曝氣、微量曝氣、正常曝 氣、溶解氧分布控制等；可以幫助污水處理廠實(shí)現(xiàn)工藝的精細(xì)調(diào)節(jié)，適應(yīng)各種工藝，并能夠隨著工藝變化而調(diào)整；還可以根據(jù)當(dāng)前需要的曝氣量，通知鼓風(fēng)機(jī)主控進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)，防止發(fā)生喘震等異常情況，節(jié)約鼓風(fēng)機(jī)電耗。
二、為什么要實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)曝氣？
污水處理廠在生物處理過(guò)程當(dāng)中，如果曝氣量不足，會(huì)導(dǎo)致工藝運(yùn)行惡化，出水水質(zhì)排放超標(biāo)；如果曝氣量過(guò)多，會(huì)導(dǎo)致高能耗，造成污水處理廠運(yùn)行成本增加。因此，只有根據(jù)實(shí)際需求合理分配與精準(zhǔn)調(diào)節(jié)各區(qū)域的曝氣量，才能保證污水處理廠高效和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
良好的污水處理工藝自動(dòng)控制系統(tǒng)，既能保障污水處理廠設(shè)備連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，又可實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗， 在工藝升級(jí)改造中得到關(guān)注和應(yīng)用。精準(zhǔn)曝氣控制系統(tǒng)是近年發(fā)展起來(lái)的一套較好控制鼓風(fēng)曝氣的節(jié)能技術(shù)。
我國(guó)污水處理廠的能耗主要是電耗，處理每噸污水耗電約0.2-0.3度，電費(fèi)約占污水處理成本的50%-70%。在我國(guó)污水處理廠建設(shè)基礎(chǔ)上，通過(guò)現(xiàn)有設(shè)施的優(yōu)化運(yùn)營(yíng)，存在提高出水水質(zhì)、降低能耗物耗的巨大空間。截至2019年6月底，全國(guó)設(shè)市城市累計(jì)建成城市污水處理廠5000多座(不含鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠和工業(yè))，污水處理能力達(dá)2.1億立方米/日。
按我國(guó)污水處理廠每年處理500億噸污水來(lái)計(jì)算，如果能夠節(jié)省20%的能耗，這就能夠?yàn)閲?guó)家節(jié)約約30億度電。在目前國(guó)家大力提倡節(jié)能降耗的背景下，污水處理廠的節(jié)能降耗具有重大意義。
我國(guó)約有一半的污水處理廠采用氧化溝和AAO工藝，越來(lái)越多的AAO變形的工藝呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。鼓風(fēng)曝氣的能耗占污水廠總能耗的51%左右。因此，實(shí)現(xiàn)曝氣系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行是污水廠節(jié)能的關(guān)鍵。
曝氣過(guò)量直接造成電能浪費(fèi)，并且溶解氧通過(guò)內(nèi)回流被帶到缺氧區(qū)影響反硝化的效果，溶解氧通過(guò)外回流被帶到厭氧區(qū)影響厭氧釋磷的過(guò)程。曝氣量不足，影響生化池中微生物活性，可能影響出水水質(zhì)；還可能造成二沉池中發(fā)生反硝化，污泥上浮，影響出水。
曝氣過(guò)程涉及兩個(gè)步驟:一是氧氣的擴(kuò)散和溶解。在鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)中主要體現(xiàn)為空氣從曝氣池底部的曝氣頭釋放后，空氣中的氧氣從氣相向液相中轉(zhuǎn)移。二是溶解氧的利用和消耗。這個(gè)過(guò)程綜合了好氧處理過(guò)程的有機(jī)碳去除過(guò)程、生物脫氮、生物除磷等，是由多個(gè)過(guò)程綜合作用的結(jié)果。
活性污泥法的曝氣過(guò)程是為去除有機(jī)碳、硝化、吸磷等過(guò)程提供適宜的溶解氧，以促進(jìn)三種生化反應(yīng)的正常進(jìn)行。曝氣流量控制的目標(biāo)就是是形成穩(wěn)定的溶解氧條件，為微生物生長(zhǎng)與污染物降解建立一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡和可靠的生存環(huán)境。這一動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程的實(shí)質(zhì)，就是使總氧轉(zhuǎn)移速率近似等于總耗氧速率。由于污水廠的進(jìn)水水質(zhì)和水量是變化的，在特定的時(shí)間段內(nèi)其耗氧量也是變化的，只有使該時(shí)段內(nèi)的供氧量和耗氧量相均衡，才能保證處理環(huán)境的穩(wěn)定，保證出水水質(zhì)。
三、理想中的精準(zhǔn)曝氣系統(tǒng)
理想的精準(zhǔn)曝氣系統(tǒng)應(yīng)該考慮到閥門(mén)、流量計(jì)、等設(shè)備的影響，并能適應(yīng)這些設(shè)備的工作特性，要能有針對(duì)不同工藝負(fù)載的參數(shù)設(shè)置，同是還要有緊急情況下的控制方式和報(bào)警輸出。
市場(chǎng)上有很多做精準(zhǔn)曝氣系統(tǒng)的廠家，其控制也不一樣，但總的來(lái)說(shuō)，一個(gè)完美的精確曝氣系統(tǒng)，應(yīng)該有以下特點(diǎn)：
1. 適應(yīng)性
理想的精準(zhǔn)曝氣系統(tǒng)應(yīng)該能適應(yīng)不同的水質(zhì)要求，同時(shí)還能適應(yīng)各個(gè)配套的工藝設(shè)備。對(duì)于其他的設(shè)備(如鼓風(fēng)機(jī))能很好的適應(yīng)其控制方式，如流量和壓力控制模式都可。
2. 獨(dú)立性：
理想的精準(zhǔn)曝氣系統(tǒng)應(yīng)該具有獨(dú)立的控制能力，只需要將系統(tǒng)置于自動(dòng)模式，系統(tǒng)便可按照設(shè)定的工藝參數(shù)運(yùn)行，不受其他如通訊斷路的干擾。且在緊急情況下有替代的控制方式和報(bào)警輸出等，以保證參數(shù)穩(wěn)定。
3. 參數(shù)可選性：
理想的精準(zhǔn)曝氣系統(tǒng)的參數(shù)應(yīng)該具有可選性，如可以設(shè)定控制模式，控制地點(diǎn)(遠(yuǎn)程/本地)，控制參數(shù)等。
4. 細(xì)化性：
理想的精準(zhǔn)曝氣系統(tǒng)應(yīng)該細(xì)化控制區(qū)間，因?yàn)椴煌拈y門(mén)和流量計(jì)曲線不一樣，可以將不同的閥門(mén)和流量計(jì)的參數(shù)導(dǎo)入到精準(zhǔn)曝氣系統(tǒng)中，即使是蝶閥，也能達(dá)到較好的效果。