鸟岛位于纽约州水牛城,是美国东北部最大的污水处理厂之一。

优化溶解氧控制系统。

2011 年,罗茨公司开始在鸟岛曝气池运行有史以来最大规模的罗茨 IntelliView 控制系统。

位于纽约水牛城的鸟岛污水处理厂(WWTP)有一个效率低下的曝气控制系统,具有讽刺意味的是,该系统是 1998 年作为效率升级而安装的。

困难

其工作原理是,工厂所有 32 个曝气池或曝气区的气流,均可通过几个曝气池中的溶解氧探头所测得的溶解氧水平平均值来进行适当控制。然而,由于水槽装载量和物理动态的变化,以及扩散器网格之间氧气传输率的差异,曝气区的气流无法保持一致。由于阀门执行器 60 秒的开/关行程时间太短,工厂也很难精确调节鼓风机的气流。

到 2008 年,布法罗下水道管理局(BSA)决定必须降低鼓风机的能耗,因为鼓风机的能耗比工厂其他任何部分的能耗都要高。为了实现这一目标,工厂必须安装一套新系统,对每个曝气池进行独立控制。鸟岛是纽约州第二大污水处理设施,旱季设计流量为每天 1.8 亿加仑 (MGD),早在 1980 年就获得了四台 5,000 HP 罗茨单级压缩机,其中两台于 1995 年升级为 3,000 HP。

Response

罗茨公司与 BSA 合作,改变了鸟岛的曝气控制计划,并建议用 RCS 执行器取代旧的阀门执行器,RCS 执行器的打开/关闭行程时间为 180 秒。2011 年秋季,罗茨公司开始在鸟岛曝气池运行有史以来最大规模的罗茨 IntelliView 控制系统。该系统由 RCS 执行器和带远程访问 VPN 门户的罗茨曝气主控制面板组成,已在美国 300 多家污水处理厂成功部署。

其运行的关键在于基于流量的配置,其中单个溶解氧探头会计算每个水池所需的空气流量。累积的数据可确定所有水池的总流量需求,并将必要的空气分配调整通知鼓风机面板。这种 "DO-to-Flow "概念的一部分是使用 "真正的 "最常开阀门逻辑,即至少有一个阀门始终保持在全开位置。这将产生积极的多米诺骨牌效应,缓解系统顶管压力,减轻鼓风机的负荷,最终减少输送所需空气量所需的能量。

BSA 向纽约州能源研究与发展局 (NYSERDA) 申请了部分资金,以支付预计 80 万美元的项目费用。根据 BSA 的记录,预计每年可节约 380 万千瓦时,相当于 34.5 万美元。这将通过将平均溶解氧水平从 3.1 毫克/升 (mg/L) 降低到 1.5 毫克/升来实现。纽约州能源与资源开发局愿意为该项目支付高达 50% 的费用,并进行了测量和验证审查,以测试这些假设。

成果

该项目提供了一个可靠、高效的按需通风系统,在降低能源成本的同时确保了全面安全。然而,要在现有风机上加装相关的 PLC 和辅助设备,尤其是在如此偏远和具有挑战性的地方,需要耗费大量的工时、大量的运输成本,并损失一周左右的生产时间。

Roots IntelliView 控制系统极大地提高了工厂曝气过程的稳定性,而且由于该系统还能处理负荷波动,工厂能够以远低于标准的溶解氧设定点(每个水池的第一道为 0.75 毫克/升)运行部分曝气池,并将溶解氧水平控制在非常小的范围内。这又节约了能源。"鸟岛前 BSA 处理厂主管 James Keller 说:"该系统提供了一种逻辑方法,可以像工厂操作员在控制活性污泥池中溶解氧水平时那样做出决策。

NYSERDA 已完成的审查表明,由于曝气控制系统成功地降低了溶解氧水平并限制了其波动,因此每年的节能效果甚至比预期的还要好。研究结果促使纽约能源与环境局提供了项目总成本的一半。这笔丰厚的奖励金使 BSA 的投资很快得到了全额回报。

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