BioWin应用贴士之BioWin控制器(Controller)介绍

由于受进水条件的影响，例如进水有机负荷和进水温度，污水厂的工艺状态通常情况下处于动态变化中。实时控制系统可以协助用户将现有的处理工艺设施的利用率最大化。例如基于溶解氧的控制即通过检测反应器中的溶解氧浓度来调节空气流量，保持溶解氧在所需的范围内，以使得系统能够适应动态变化的进水条件，同时尽量减小曝气费用。随着线监测设备可靠性的提高、购买成本以及维护费用的降低，极大地推动了在线控制在实际中的应用。可监测参数的不断（TSS、pH、DO、氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐和磷酸盐）增加也为设计复杂性高的更有效的控制系统提供了条件。

通常情况下，在线控制涉及到以下几种情况：1）维持工艺条件（例如溶解氧设定值）；2）降低运行费用（例如曝气费用和投加化学药品费用）；3）优化出水水质（例如通过调整回流比例提高反硝化效率）；4）降低基建费用（例如通过降低设计过程中的安全因子）。其中实时控制本身是运行成功的必要条件，例如在侧流全程自养脱氮工艺需要将运行条件按一定规律进行调整，该过程就需要有实时控制系统。

在BioWin和PetWin中具有嵌入的控制功能，例如在生物反应器单元内设定溶解氧的设置值或是分离器中将入流按比例分离。用户就可以直接使用这些模拟功能对污水厂进行控制，而不必设计相关的控制系统。但是BioWin和PetWin无法模拟高级的复杂工艺控制，例如以下这些情况：
·       基于反应器内氨氮浓度设置溶解氧设定值。溶解氧浓度由控制空气流量进行调节。
·       基于出水硝酸盐浓度控制混合液回流速率。
·       基于pH调整/开关曝气，以控制侧流脱氮工艺。
·       基于进水和出水流量、物质负荷或浓度控制化学药品投加量。
·       调整曝气开关时段维持碱度/pH在某一水平。

因此EnviroSim开发了BioWin控制器 (BioWin Controller) 来模拟这些复杂的控制工艺。BioWin控制器是一款基于BioWin或PetWin的独立的Window 应用程序，可以用于模拟污水厂中一系列复杂的工艺控制过程，其中包括了多种类型的控制程序，例如开关控制、多步控制、P、PI以及PID控制等。另外，BioWin控制器中也设置了一项名为“空气分布工具（Air Distribution Tool）”的功能用以对曝气系统进行设计和分析。为了使用方便，BioWin控制器内嵌于主程序BioWin或PetWin中，用户只需点击相应按钮，就可以打开控制器界面，其中收录了所有主程序工艺流程图中的所有工艺单元。

用户可以创建一个包含多个控制循环程序BioWin控制器文件（文件后缀为bwc），每一步循环控制程序都可以根据需要单独开启或关闭。通常控制工艺控制包含以下三个步骤：a）检测某一变量作为控制器的输入数据（在BioWin控制器中叫做Measured Variable）；b）选择控制类型（Controller type）；c）选择操控变量（Manipulated Variable）。BioWin控制器的设置也大体分为这三个步骤，具体说明会在控制器教程中详细阐述。​​​