北京清河污水處理廠二期

北京清河污水處理廠二期AVS精確曝氣項目

      北京城市排水集團清河污水處理廠位於北京市城區北面的清河鎮東 ，西距G6公路1.7km ，南距清河1.4km ，東南即是北京奧林匹克森林公園、奧林匹克運動中心和奧運村 。清河污水處理廠主要解決清河流域排放的生活污水 ，設計服務人口約81.4萬 ，總處理規模爲60萬立方米/天 。清河污水處理廠目前已建成兩期 ，其中一期處理規模爲20萬立方米/天 ，採用倒置AAO工藝 ，於2002年9月投入運營 ；二期處理規模也爲20萬立方米/天 ，採用AAO工藝 ，於2004年12月開始投入運行 ，設計出水水質執行一級B標準 。 

      建成投產以來 ，北京清河污水處理廠以優異的運行管理水平、優良的出水水質 ，爲持續改善和提升流域以及奧北地區的生態環境做出了巨大的貢獻 ，獲得了一系列榮譽 。2008年 ，清河污水處理廠獲得了“全國十佳污水處理廠”的稱號 。在2008年北京29屆夏季奧運會期間 ，清河污水處理廠接受了駐京境外媒體的參觀和採訪 ，受到了境外媒體以及北京奧組委的一致好評 。　　　

圖 1：清河廠平面圖

圖 2：清河廠二期工藝流程圖

      2009年 ，爲了提高出水水質 ，降低運行成本 ，並提高自動化運行管理水平 ，北京排水集團研發中心、清河污水廠、澳门葡京赌场在二期項目上進行了鼓風曝氣系統的改造 。即 ，以“前饋+模型+反饋”的先進控制理念爲基礎 ，實現整個曝氣鼓風系統的全閉環控制 ，達到了精確曝氣、提高出水水質、節能降耗的目的 。改造後的鼓風曝氣控制系統 ，首先基於全場工藝模型以及前饋信號、反饋信號計算生化反應池的需氣量 ；然後對鼓風機系統和閥門進行聯動調節 ，即根據需氣量調節鼓風機系統的運行工況 ，使鼓風機系統產生所需的氣量 ，並通過調節閥門系統 ，將各池所需的氣量輸送到生化反應池 。

圖 3：精確曝氣控制系統原理圖

      爲了滿足精細控制的需要 ，改造後的鼓風曝氣系統在每個生化池的好氧段的前端和後端分別設置一個控制單元 ，每個控制單元分別配置一套電動蝶閥、一臺空氣流量計、一臺溶解氧儀 。運行人員可根據實際情況分別設定每個控制單元的溶解氧目標值 。

      系統運行兩年以來 ，收到了良好的社會和經濟效果 。

      由於採用了“前饋+模型+反饋”的先進控制方式 ，有效地消除了時延滯後 ，溶解氧得到穩定的控制 。實際運行中 ，溶解氧的控制精度能達到0.5mg/L 。

圖 4：溶解氧的控制效果比較

      由於溶解氧得到了穩定的控制 ，從而出水水質有了明顯地提高 。2010年2月至今 ，清河廠出水水質三項常規達標率爲99.7% ；總氮（按月均值計算）有76.5%達到一級A標準 ；氨氮和總磷按照一級A標準達標率均超過98% ，達到建廠以來的最佳水平 。

圖 5: 清河廠二期進出水總氮曲線

      改造後的鼓風曝氣系統使得閥門儘可能在較大的開度下工作 ，儘可能地降低了曝氣管道系統的壓損 ，從而顯著降低了鼓風機的能耗 。2010年與2009年相比 ，單方水污水處理的電耗降低了12.74% ，鼓風機日均能耗降低11.4% ，節省耗電量115.36萬度 ，產生了可觀的經濟效益 。另一方面 ，也降低了鼓風機出現喘振的頻次 。

 圖 6：2009年與2010年清河廠二期單方水耗電量對比

      提高了自動化控制水平 ，改造後的鼓風曝氣系統是一個全閉環的控制系統 ，運行管理人員只需設定各個控制單元的溶解氧設定值即可 。