农村小型生活污水处理成套设备

农村小型生活污水处理成套设备

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曝气系统的特点如下：

1）污水输入量为随机变量，其外部环境具有许多不确定因素，难以建立曝气生物系统的数学模型；

2）曝气系统的参数维数高、强耦合，高度非线性；

3）溶解氧存在大时滞，系统平衡难以在较短时间内达到；

4）污水处理工艺中需要大量熟练操作人员的实践经验和知识；

5）曝气流量分布的稳定和均匀是控制处理效果和节能的基础。

解决好曝气系统控制应从两方面加以改善，一是解决曝气池空气流量的平衡和稳定问题，二是寻求适合溶解氧控制空气流量的控制策略。

一、农村生活污水产生的环境问题 

全国农村每年产生生活污水约80多亿吨，而96%的村庄没有排水渠道和污水处理系统，生活污水随意排放。有人这样形容中国农村的人居环境现状：如果把全国的村庄合并为10个村的话，4个村没有自来水；3个村在猪圈或厕所旁打了一口井，供人们饮用；10个村庄都把脏水往外泼；9个村庄还在使用传统旱厕；9个村庄仍然随便找个地方填埋垃圾；4个村庄下雨出不来；5个村庄夜里进不去。

我国农村生活污水有以下特征：(1)面广、分散。村庄分散的地理分布特征造成污水分散，难于收集。(2)来源多。除了来自人粪便、厨房产生的污水外，还有家庭清洁、生活垃圾堆放渗滤而产生的污水。例如，太湖洗衣废水占生活污水的21.6%，巢湖、滇池大约为17.9%。(3)增长快。随着农民生活水平的提高以及农村生活方式的改变，生活污水的产生量也随之增长。(4)处理率低。以浙江省丽水市的农村污染情况为例[3]，每年全市农村人粪尿产生总量约180万吨，经化粪池处理的量约为23.03万吨，处理率仅为12.9%。

未经处理的生活污水肆意排放，严重污染了农村的生态环境，直接威胁广大农民群众的身体健康以及农村的经济发展。一方面，未经处理的生活污水自流到地势低洼的河流、湖泊和池塘等地表水体中，严重污染各类水源；另一方面，生活污水也是疾病传染扩散的源头，容易造成部分地区传染病、地方病和人畜共患疾病的发生与流行。目前全国农村的自来水普及率只有34%左右，还有3亿多农民存在饮水安全问题。在浙江省丽水市农民家庭用水水质的抽样检测结果中，63个水样中大肠杆菌、浑浊度等主要指标超标的占72%。水源地水质低的状况与农村生活污水未经处理直接排放有直接的因果关系。

控制策略的不足

1、溶解氧控制的难点

污水水质的多变和生物处理系统中生化反应的复杂性，决定了污水处理的溶解氧（DO）检测控制是一个大滞后系统，检测出结果再进行参数处理和调整，往往已滞后几个小时甚至几天，造成大量不合格水的排出。这种系统的特点是污水生物处理系统的运行管理具有相当的技术难度，要求管理者具有较好的环境工程知识基础和相当丰富的运行管理经验。

溶解氧指标并不能直接反映生物反应的氧气需求量，它只是反映了反应池中氧气的剩余程度，无法根据它的数值和变化直接计算气量。

传统的PID控制在工程上广泛采用，但只能解决线性系统的调节问题。曝气系统中PID能够实现对流量的控制，但对水质处理效果的控制能力有限。溶解氧（DO）控制时，PID参数的整定需要根据季节、水质的变化等实际情况不断调整。从控制理论的角度来看，污水的生物处理过程具有大滞后、非线性、随机性和多变量的特点，建立的模型也是经验的、有条件的，单纯依靠理论模型建立的经典控制方法并不能很好地满足溶解氧（DO）调节的需要，造成鼓风机和阀门调节频繁、超调量大，使得设备寿命降低、能耗过高。

流量控制的重要性

空气质量流量是直接影响曝气处理效果的指标，从工程的角度看，诺大的反应池往往需要许多组曝气设备，包括空气管路、曝气头或曝气器等，实际运行中，这些设备能否稳定的工作、能否及时地发现和抑制故障，会影响到曝气过程的稳定和均衡，影响到生物反应效果和电耗。不稳定的流量分布会扰乱溶解氧检测参数的真实意义，使得本来就容易产生振荡的溶解氧控制变得更加难以驾御。