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摘 要:文章从工艺理论入手，分析了污水生物处理曝气环节的原理，进而引出以溶解氧为依据的鼓风机控制方法。以某实际工程为例，具体阐明了采用变频调速鼓风机方便、节能的优点和自控仪表设备的构成。文章具体描述了采用PID控制技术实现曝气池溶解氧串级控制的理论内容，设计了离散系统的计算机控制模型和步骤，最后对PID控制的局限性做出了说明。
关键词:溶解氧 PID 变频调速 扰动
Abstract:On the basis of the results of analyzing the theory of the aeration system of the activated sludge process, the author introduces the blower system controlled by the dissolved oxygen. Based on the result of investigation at a sewage
treatment plant, we have verified the adequacy of the structure of the blower control system with frequency adjuster.
At the same time, the system‘s convenience and more power saving will be concluded. The author introduces the instrument
and the controller of the system. The theory of the PID control system for the aeration system established by the serial control is introduced.
The discrete model for the computer is designed. In the end, the limited of the PID control system will be discussed.
Keyword: the dissolved oxygen PID frequency adjuster disturbance
[中图分类号] TM921 [文献标识码] A 文章编号 1561-0330(2002)04-0027-03
1 曝气系统的工艺描述
近年来，由于未达标的污水排放对生态的破坏日益严重，各地政府正在投入大量资金兴建污水处理厂。
城市污水的处理工艺一般都包括生物处理阶段。生物处理过程是个复杂的生化反应过程，曝气是其中的一个十分重要的环节，不同的处理工艺，曝气的方法也有所差异。典型的曝气过程是这样的:污水连续进入曝气池，沿廊道向一个方向流动，直至出口，污水从入口到出口所经历的时间(停留时间)通常几个小时，在这段时间内，鼓风机通过密布在池底的曝气头向池中的污水充气。从水处理的生物过程来看，曝气作用的一种直观解释为:污水中的菌胶团(一种经驯化的细菌)在生存期内可以吸附并吃掉污水中的细菌，将有机物分解，而曝气就是为了向菌胶团提供充足的氧气，满足其生存并大量繁殖的需要。
污水处理厂的曝气系统必须进行控制，因为:第一，必须适时提供菌胶团生存和繁殖所需的氧气量。氧气量在生物处理中有一定的适用范围，少了会降低细菌分解的效果，延长处理时间，甚至导致生物处理失效；多了会发生细菌的过氧化，同样降低活性，不利于处理。第二，鼓风机是污水厂的主要供气供氧设备，一年四季长期运行，耗电量所占的比重很大，在满足充氧要求的前提下尽量降低电耗，对减少运行成本起到重要作用。
曝气控制的首要问题是如何确定鼓风量。对于城市生活污水，在其停留时间内，亦即曝气时间内需要多少氧气(或空气)与下列污水的水质指标有关: BOD(生物需氧量)、COD(化学需氧量)、SS(悬浮物)、水量及其温度等。根据工艺理论，鼓风量的理论值可以由经验公式计算得到，而在运行当中，鼓风量应根据进水水质、水量的变化相应地调整。但是存在这样的问题，污水水质指标大多依靠实验测定，而测定时间需要数小时，甚至数天，这对实时控制的作用不大，在线的水质检测设备价格昂贵，目前国内还没有运行的例子，所以，污水在曝气池进行生物反应的过程当中，各种指标的变化，包括氧的需求量的变化很难实现定量的描述，微生物耗氧的速率怎样变化还不能在线确定。
为了从宏观上控制曝气效果，减小盲目性，引入了"溶解氧"这一中间参数，溶解氧参数可以通过仪表在线监测。工程上认为，对于连续流的曝气池，无论水质、水量、水温等扰动如何变化，只要污水在曝气池出口的溶解氧浓度保持在某一设定值(如2mg/l)，就能从宏观上恰当地满足菌胶团繁殖、有机物分解的需要，保持污泥活性，实现污水的连续处理。这样一来，自控系统就变得容易实现了。参数间最基本的控制关系是这样的:在鼓风量理论计算值的基础上，污水中溶解氧含量的偏差与鼓风机风量的增量(或减量)成反比，即溶解氧值偏小，风量向大调，溶解氧值偏大，风量向小调。 | 
