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北京清河污水处理厂二期AVS精确曝气项目
??????北京城市排水集团清河污水处理厂位于北京市城区北面的清河镇东，西距G6公路1.7km，南距清河1.4km，东南即是北京奥林匹克森林公园、奥林匹克运动中心和奥运村。清河污水处理厂主要解决清河流域排放的生活污水，设计服务人口约81.4万，总处理规模为60万立方米/天。清河污水处理厂目前已建成两期，其中一期处理规模为20万立方米/天，采用倒置AAO工艺，于2002年9月投入运营；二期处理规模也为20万立方米/天，采用AAO工艺，于2004年12月开始投入运行，设计出水水质执行一级B标准。?
??????建成投产以来，北京清河污水处理厂以优异的运行管理水平、优良的出水水质，为持续改善和提升流域以及奥北地区的生态环境做出了巨大的贡献，获得了一系列荣誉。2008年，清河污水处理厂获得了“全国十佳污水处理厂”的称号。在2008年北京29届夏季奥运会期间，清河污水处理厂接受了驻京境外媒体的参观和采访，受到了境外媒体以及北京奥组委的一致好评。
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图?1：清河厂平面图
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图?2：清河厂二期工艺流程图
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??????2009年，为了提高出水水质，降低运行成本，并提高自动化运行管理水平，北京排水集团研发中心、清河污水厂、上海昊沧系统控制技术有限责任公司在二期项目上进行了鼓风曝气系统的改造。即，以“前馈+模型+反馈”的先进控制理念为基础，实现整个曝气鼓风系统的全闭环控制，达到了精确曝气、提高出水水质、节能降耗的目的。改造后的鼓风曝气控制系统，首先基于全场工艺模型以及前馈信号、反馈信号计算生化反应池的需气量；然后对鼓风机系统和阀门进行联动调节，即根据需气量调节鼓风机系统的运行工况，使鼓风机系统产生所需的气量，并通过调节阀门系统，将各池所需的气量输送到生化反应池。
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图?3：精确曝气控制系统原理图
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??????为了满足精细控制的需要，改造后的鼓风曝气系统在每个生化池的好氧段的前端和后端分别设置一个控制单元，每个控制单元分别配置一套电动蝶阀、一台空气流量计、一台溶解氧仪。运行人员可根据实际情况分别设定每个控制单元的溶解氧目标值。
??????系统运行两年以来，收到了良好的社会和经济效果。
??????由于采用了“前馈+模型+反馈”的先进控制方式，有效地消除了时延滞后，溶解氧得到稳定的控制。实际运行中，溶解氧的控制精度能达到0.5mg/L。
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图?4：溶解氧的控制效果比较
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??????由于溶解氧得到了稳定的控制，从而出水水质有了明显地提高。2010年2月至今，清河厂出水水质三项常规达标率为99.7%；总氮（按月均值计算）有76.5%达到一级A标准；氨氮和总磷按照一级A标准达标率均超过98%，达到建厂以来的最佳水平。
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图?5:?清河厂二期进出水总氮曲线
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??????改造后的鼓风曝气系统使得阀门尽可能在较大的开度下工作，尽可能地降低了曝气管道系统的压损，从而显著降低了鼓风机的能耗。2010年与2009年相比，单方水污水处理的电耗降低了12.74%，鼓风机日均能耗降低11.4%，节省耗电量115.36万度，产生了可观的经济效益。另一方面，也降低了鼓风机出现喘振的频次。
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?图?6：2009年与2010年清河厂二期单方水耗电量对比
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??????提高了自动化控制水平，改造后的鼓风曝气系统是一个全闭环的控制系统，运行管理人员只需设定各个控制单元的溶解氧设定值即可。
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