基于BBR工藝的精準曝氣系統研究

尹建達 孫世鵬 張文超

滄州市供水排水集團有限公司，中國·河北 滄州 061000

1 BBR 改造

BBR 生化處理系統主要由混合池、BBR 設備、BBR 限氧曝氣池及沉淀池組合而成。該工藝結合了附著型生物處理（生物膜）和懸浮型生物（活性污泥）處理技術，引入了優勢化培養的芽孢桿菌菌屬，配套投加的營養液為芽孢桿菌的繁殖和優勢化培養提供了微量元素，保證BBR 工藝系統內芽孢桿菌接種后無需反復投加補充，有效地解決了脫氮、除磷和消除惡臭等諸多污水處理的難題。污水經過預處理系統（粗格柵、細格柵、旋流沉砂池等）去除污水中的漂浮物以及砂粒，保證后續水泵設施及其他污水處理設施的正常運行。

經預處理后的污水自流入混合池，在混合池內進水與混合液回流、污泥回流水均勻混合后進入BBR 設備，在BBR 設備中實現芽孢桿菌的生長繁殖，并且通過芽孢桿菌的吸附及分解去除污水中部分有機物、氨氮、總氮、硝酸鹽。污水經BBR 設備自流進入后端限氧曝氣池，通過對溶解氧、污泥濃度等條件的控制，使芽孢桿菌優勢化培養，發揮其高效去除有機物、氨、磷的能力。

BBR 限氧曝氣池的出水自流入后端沉淀池，對泥水混合物進行充分泥水分離，同時沉淀池中污泥回流到前端混合池中，提高系統內污泥濃度，從而提高系統處理能力。經沉淀后的上清液進入消毒池進行消毒處理后達標排放。系統產生的污泥輸送至污泥處理系統進行處理[1]。

2 精準曝氣控制系統

根據BBR 改造后運行中的實際數據，匯總出不同DO段的最優化風量值，將DO 值在0～6 范圍內，微分成為若干小段，每一段給出風量的上下限，再根據進水量配以適當的系數作為控制權重。這樣在指定預期的DO 值與進水量后，就能夠確定需要的總風量[2]。然后再將4 個平行好氧池的8個電動閥開度進行均衡調控。在不同風量比例條件下，每個生化池的閥門開度由于與風機遠近距離差別較大，因此閥門開度與單池的風量無法實現線性變化。最好的控制方式是采用微分的方式進行歸納控制，在不同的風量范圍，每個閥門的開度比例大致不變。判斷出總風量后，根據總風量確定4個平行好氧池的8 個電動閥開度。

3 精準曝氣改造效果對比

3.1 能耗對比

從2020年進行篩選，最終選定2020年5月20日—6月12日這24 天作為對比數據，雙方運行參數如下：

①2021年2月21日—3月16日：

進水水量：67302m3；COD 濃度：321；MLSS：7720；DO：A1.76；B1.79；C1.74；D1.76。

②2020年5月20日—6月12日：

進水水量：74216m3；COD 濃度：337；MLSS：7262；DO：A1.90；B1.90；C1.89；D1.93。

③2021年24日：

MCC3 總電耗=深度穩定電耗（恒定）-BBR 工藝電耗（新增）=458675-26400=432275kW·h。

④2020年24日：

MCC3 總電耗-深度穩定電耗（12000kW·h，水量增加電耗）=515440-12000=503440kW·h。

503440-432275=711665kW·h÷24 天=2965kW·h/天×0.52 元/（kW·h）=1542 元/天。因此，對比節省電量2965kW·h/天，節約電費1542 元/天。

3.2 系統穩定性對比

項目改造完成后，目前已可以對生化池的曝氣精確度實施精確控制，由PLC 設置溶解氧控制值，風機通過自動計算，風機頻率變化和調節閥門開度進行調節控制，使生化池溶解氧通過最大限度圍繞設定值進行控制，偏差很小，可控制在±0.2 范圍內。因此大大降低了曝氣的偏差，可根據工藝變化要求對溶解氧進行準確控制和校正。

3.3 曝氣平衡度對比

除了目前能夠達到的曝氣設定值和實際曝氣值之間存在很好的配合度之外，四個好氧池均勻穩定度也有相當程度的提高，目前可以通過調節四序列8 閥門的開閉程度，配合風機風量的控制，最大限度地將四序列溶解氧實際值圍繞在設定值周圍，四序列溶氧值保持相對平衡，近期每條序列溶氧控制偏差可保持在±0.1 左右，且越來越穩定。最終通過自動化程序對鼓風機的啟停和頻率以及閥門開度的控制達到及時調節曝氣氣量，以較為節約的方式滿足水質及工藝運行要求的目的[3]。

3.4 工程控制合理性對比

BBR 工藝主要以總氮的去除為重要目的，這就需要對曝氣末端即硝化液回流處的溶解氧控制更為精細，從而達到更高的脫氮效果的目的。此次改造已通過更合理的溶氧儀表位置的變更，能夠通過更為精準的控制硝化液回流端溶解氧的幅度，提高總氮的去除效果，從而達到節約碳源的目的[4]。

4 結論

進行的精準曝氣系統的控制改造經過不斷優化調整，已經完全能夠滿足該污水處理廠的風量控制，芽孢桿菌的掛膜效率穩定提高。從控制效果來看，風量追蹤精度在芽孢桿菌要求的限氧條件下穩定控制在90%以上，DO 控制較手工調控更加及時、穩定。通過大量同期數據比對，精準曝氣系統完全能夠滿足AAO 與BBR 結合的改造工藝，在出水各項指標不斷提升的未來，市政污水處理廠的精準曝氣改造必將成為大勢所趨。