基于模糊PID控制的改良CASS工艺曝气研究

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1、计算机技术基于模糊ＰＩＤ控制的改良ＣＡＳＳ工艺曝气研究韩兴连周光明高明辉（重庆市自来水公司，重庆４０００１３）摘要介绍了模糊ＰＩＤ控制技术在重庆市黄沙溪粪便处理厂改良ＣＡＳＳ工艺曝气过程中的运用。具体阐述了改良ＣＡＳＳ工艺的特点、溶解氧控制的难点及模糊ＰＩＤ控制器的具体实现。运行结果表明，模糊ＰＩＤ控制能够提高改良ＣＡＳＳ工艺曝气控制的精确性和稳定性，降低能耗、提高粪便处理的效率。关键词改良ＣＡＳＳ曝气溶解氧模糊自整定ＰＩＤ控制０前言曝气到粪水溶解氧的上升有一较长时间的滞后。传随着中国城市化进程的加快，城区人口不断增统的控制一般都采用ＰＩＤ

2、控制，其控制结果会出现加，为了避免环境污染，各主要城市都在兴建城市粪振荡，控制效果也不理想，在该工程中把模糊控制技便处理系统。目前国内粪便处理的几种主要方式术应用到改良ＣＡＳＳ系统中，利用模糊ＰＩＤ控制技有：①单独的完整无害化处理；②与城市污水处理厂术实现了对溶解氧的优化控制。联合处理；③与城市生活垃圾卫生填埋场联合处１改良ＣＡＳＳ工艺［１］理。重庆市黄沙溪粪便处理厂采用了单独的完整１．１工艺介绍无害化处理，将城区化粪池清运来的粪便运输到处ＣＡＳＳ（ＣｙｃｌｉｃＡｃｔｉｖａｔｅｄＳｌｕｄｇｅＳｙｓｔｅｍ，循环理厂，采用生物处理技术，利用生物活性

3、菌降解粪便活性污泥技术）工艺主要原理是：把序批式活性中的有机物，从而化粪为水，再经过污水处理和消毒污泥法（ＳＢＲ）的反应池沿长度方向分为两部分，工序，整个处理过程不产生臭气，最终使处理后的粪前部为预反应区，后部为主反应区。在预反应区水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（ＧＢ内，微生物能通过酶的快速转移机理迅速吸附污１８９１８—２００２）一级Ａ排放标准。处理出水用于植水中大部分可溶性有机物，经历一个高负荷的基物浇灌，产生的残渣利用污泥堆肥工艺制成肥料，达质快速积累过程，对进水水质、水量、ｐＨ和有毒到了生态循环。有害物质起到较好的缓冲作用，可有效

4、防止污泥黄沙溪粪便处理工艺如图１所示。膨胀；随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解过程，完成对污水中有机物质的降解。ＣＡＳＳ工艺同时能够比较充分地发挥活性污泥的降解功能，也能够减轻调节沉淀池的负荷，有利于提高调节沉淀池固液分离效果。尽管ＣＡＳＳ工艺有许多优点，具有除磷的功能，但由于没有专门的厌氧区，其除磷效果较差。因此在该工程中，图１粪便处理工艺在选择区与主反应区之外增加了一个独立的厌氧在该工程中，粪便处理系统共有并列的２个系区，成为改良ＣＡＳＳ工艺，克服了除磷效果差的［２］列，每个系列的工艺完全相同，均采用了ＡＢＲ、改良缺点。ＣＡＳＳ、ＭＳ

5、ＢＲ等工艺对粪便进行了逐步处理，处理改良ＣＡＳＳ池的电气设备配置有推流搅拌器、工艺实现了全自动控制。其中，由于溶解氧的控制回流泵、膜式曝气盘、滗水器、排泥泵、鼓风机、进气涉及进水水量、温度、污泥浓度等多种因素，另外从阀、进水阀、排泥阀等。给水排水Ｖｏｌ．３８Ｎｏ．３２０１２１０３１．２改良ＣＡＳＳ池控制要求用了溶解氧（ＤＯ）作为控制参数。由于曝气环节具改良ＣＡＳＳ池分为好氧区、缺氧区和厌氧区。有复杂性、多变性、非线性和大滞后的特点，常规整个池子的工作分为进水、反应、沉淀、排水等几个ＰＩＤ控制难以实现准确和高效的控制。因此，在常阶段，上述几个阶段

6、构成一个周期，周而复始。规ＰＩＤ控制基础上，采用了模糊推理的方法，对ＰＩＤ主要的控制要求：的控制参数进行在线自整定。（１）进水控制。一般按时间控制，这一时间与反应时间基本同步，即进水从最低水位到最高水位的时间与反应时间一致。这一阶段需要根据水质情况调整反应时间，即进行进水流量的调节。（２）反应控制。通常采用时间控制。反应阶段启动鼓风机、搅拌器、回流泵等，以及相应的曝气量、回流量等的调节。在反应阶段曝气量由溶解氧仪控制，工艺要求厌氧区ＤＯ≤０．３ｍｇ／Ｌ，缺氧区ＤＯ≤０．５ｍｇ／Ｌ，好氧区ＤＯ＝２～３ｍｇ／Ｌ。当好氧区溶解氧高于要求值，则应减少曝

7、气量，反之应增加曝气量，曝气量的调节方式由鼓风机投运台数的组合调节及风机变频调节。（３）沉淀和排水控制。按时间进行控制。反应结束时，停止进水和所有设备运行，达到沉淀时间后，启动滗水器排水，当达到滗水高度时停止滗水器运行。（４）排泥控制。滗水器工作结束后打开排泥阀进行排泥，排泥量由时间控制。（５）搅拌控制。一般厌氧区和缺氧区要求搅拌机２４ｈ运行，好氧区搅拌器在曝气、沉淀和排水时图２供氧管路间段停止运行，若需要强化脱氮时，好氧区在一定的２．１模糊自整定ＰＩＤ控制器时间内只搅拌不曝气，此时停止曝气而启动搅拌器模糊自整定ＰＩＤ控制器结构如图３，包括模运

8、行。［３］糊控制器部分和ＰＩＤ控制部分。其中模糊控２控制实现制部分按照一定原则对ＰＩＤ参数进行自动校改良ＣＡＳＳ池的自动控制中，在反应阶段如果正，ＰＩ