自動(dòng)化控制系統(tǒng)在污水處理中的應(yīng)用（1）
一:前言
城市生活污水是城市發(fā)展過程中的產(chǎn)物,早期的城市生活污水處理主要是通過污水收集系統(tǒng)排放到附近下游水體之中,利用水體的稀釋以及水體自凈作用來進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理,但是隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,城市規(guī)模不斷擴(kuò)大,人口數(shù)目增長(zhǎng)迅速,隨之而來的是城市生活污水的水量不斷加大,水質(zhì)也越來越復(fù)雜,僅僅依靠稀釋及水體自凈作用處理過的污水已經(jīng)無法滿足達(dá)標(biāo)排放的要求,會(huì)對(duì)下游水體產(chǎn)生較大的污染和影響。在這種情況下,我們就不得不采取措施加大對(duì)城市生活污水的處理力度,以改善不斷惡化的水環(huán)境污染趨勢(shì)。
在城市污水處理廠的管理方面,早期主要是由技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、調(diào)試,由于處理廠的處理構(gòu)筑物較多,需要進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)的項(xiàng)目指標(biāo)多而復(fù)雜,例如:進(jìn)出水pH值、進(jìn)水流量、曝氣池溶解氧量等等，如要對(duì)這些指標(biāo)逐一實(shí)時(shí)檢測(cè)，無疑會(huì)耗費(fèi)大量的人力物力。隨之我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的迅速發(fā)展，自動(dòng)控制系統(tǒng)漸漸應(yīng)用到污水處理工藝過程監(jiān)測(cè)過程當(dāng)中，并且取得了相當(dāng)好的效果，既節(jié)省了人力資源又節(jié)約了能源，有著廣闊的發(fā)展前景。近年來，各地相繼利用外資建設(shè)了一批城市污水處理廠，將先進(jìn)的工藝及設(shè)備引進(jìn)國(guó)內(nèi)，在提高工藝設(shè)備技術(shù)水平的同時(shí)，控制系統(tǒng)和管理水平也有了很大的提高。結(jié)束了以往污水處理全部用人工或簡(jiǎn)單的電器控制的落后局面。
發(fā)達(dá)國(guó)家在二級(jí)處理普及以后投入大量資金和科研力量加強(qiáng)污水處理設(shè)施的監(jiān)測(cè)、運(yùn)行和管理，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制、報(bào)警、計(jì)算和瞬時(shí)記錄。美國(guó)在20世紀(jì)70年代中期開始實(shí)現(xiàn)污水處理廠的自動(dòng)控制，目前主要污水處理廠已實(shí)現(xiàn)了工藝流程中主要參數(shù)的自動(dòng)測(cè)試和控制。80年代以來在美國(guó)召開了兩次水處理儀器和自動(dòng)化的國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議，會(huì)上發(fā)表的數(shù)百篇論文反映出水處理自動(dòng)化已發(fā)展到實(shí)用水平[1>。與國(guó)外相比，我國(guó)污水處理自動(dòng)化控制起步較晚，進(jìn)入90年代以后污水處理廠才開始引入自動(dòng)控制系統(tǒng)[2>，但多是直接引進(jìn)國(guó)外成套自控設(shè)備，國(guó)產(chǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)在污水處理廠應(yīng)用很少。
二: 湛江市赤坎水質(zhì)凈化廠簡(jiǎn)介
本文以廣東省湛江市赤坎水質(zhì)凈化廠為例，簡(jiǎn)要介紹了自動(dòng)化控制系統(tǒng)在該廠污水處理工藝過程中的應(yīng)用情況，并提出了尚需解決的問題。
赤坎水質(zhì)凈化廠是湛江市的重點(diǎn)工程，一期工程日處理量為5萬噸/天，主要生物處理工藝采用的是“A2/O微曝氣氧化溝”法。該廠的處理工藝流程如下：
該廠采用的自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)部分：中央控制室監(jiān)控設(shè)備，可編程控制器（PLC）部分，檢測(cè)儀表部分，避雷部分，閉路監(jiān)控部分。目的在于使廠方能夠及時(shí)了解和掌握污水廠處理過程的運(yùn)行工況、工藝參數(shù)的變化及大小、優(yōu)化各工藝流程的運(yùn)行，保證出水水質(zhì)，降低處理成本，節(jié)省能耗，提高運(yùn)行管理水平，使污水處理廠能長(zhǎng)期正常穩(wěn)定地運(yùn)行，取得最佳效益。
三: 系統(tǒng)控制說明
該廠主要在以下工藝過程中設(shè)置了自動(dòng)控制系統(tǒng)：
1：在粗、細(xì)格柵前后均設(shè)置了超聲波液位差計(jì)，并在現(xiàn)場(chǎng)及中央控制室電腦顯示器上實(shí)時(shí)顯示粗、細(xì)格柵前后液面的液位差值。根據(jù)本廠的處理水質(zhì)水量設(shè)定了工藝值，當(dāng)前后液位差值大于或等于該工藝值時(shí)，可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)粗、細(xì)格柵的連鎖啟停。
2：在進(jìn)水管中安裝了電磁流量計(jì)，實(shí)時(shí)測(cè)量進(jìn)水流量并在現(xiàn)場(chǎng)及中央控制室電腦顯示器上顯示預(yù)處理進(jìn)水泵站的液位值，并自動(dòng)根據(jù)該液位值的高低控制三臺(tái)進(jìn)水提升泵的啟停，使三臺(tái)提升泵的運(yùn)行時(shí)間基本上保持平衡，并在電腦上顯示出各臺(tái)提升泵的啟停狀態(tài)。在調(diào)節(jié)池中設(shè)置了pH計(jì)，可以測(cè)定瞬時(shí)進(jìn)水pH值，以反映進(jìn)水水質(zhì)是否符合處理要求。進(jìn)水pH值的設(shè)定要求范圍是4.0～9.0，當(dāng)進(jìn)水pH值不在此范圍內(nèi)時(shí)，中控室電腦上會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，并自動(dòng)關(guān)閉進(jìn)水閘門，以保證出水水質(zhì)。
3：在氧化溝厭氧池中設(shè)置氧化還原電位（ORP）在線測(cè)定儀一臺(tái)，在缺氧池及好氧池中分別設(shè)置溶解氧（DO）在線測(cè)定儀兩臺(tái)，在現(xiàn)場(chǎng)及中控室電腦上均可實(shí)時(shí)顯示測(cè)定值，本廠的氧化溝厭氧池ORP一般在－200mv左右；缺氧池DO一般在1.0 mg/L左右；好氧池DO一般在2.0～2.5mg/L左右。當(dāng)監(jiān)測(cè)到的實(shí)時(shí)值不在設(shè)定值范圍內(nèi)時(shí)，中控室電腦上會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，工作人員可據(jù)此決定鼓風(fēng)機(jī)開啟的臺(tái)數(shù)和曝氣量，在保證溶解氧在正常范圍內(nèi)的基礎(chǔ)上為用戶節(jié)省了能源消耗。并通過切換主機(jī)、副機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，使三臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)的累計(jì)工作時(shí)間基本相等。
4：在好氧池中設(shè)置污泥濃度計(jì)兩臺(tái)，實(shí)施監(jiān)測(cè)好氧池中的污泥濃度，當(dāng)池中污泥濃度較大時(shí)，會(huì)及時(shí)減少二沉池中的污泥回流量，增加排泥；當(dāng)濃度較小時(shí)時(shí)，會(huì)適當(dāng)增加污泥回流量。以上控制過程均可以在中央控制室內(nèi)根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。
城市生活污水是城市發(fā)展過程中的產(chǎn)物,早期的城市生活污水處理主要是通過污水收集系統(tǒng)排放到附近下游水體之中,利用水體的稀釋以及水體自凈作用來進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理,但是隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,城市規(guī)模不斷擴(kuò)大,人口數(shù)目增長(zhǎng)迅速,隨之而來的是城市生活污水的水量不斷加大,水質(zhì)也越來越復(fù)雜,僅僅依靠稀釋及水體自凈作用處理過的污水已經(jīng)無法滿足達(dá)標(biāo)排放的要求,會(huì)對(duì)下游水體產(chǎn)生較大的污染和影響。在這種情況下,我們就不得不采取措施加大對(duì)城市生活污水的處理力度,以改善不斷惡化的水環(huán)境污染趨勢(shì)。
在城市污水處理廠的管理方面,早期主要是由技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、調(diào)試,由于處理廠的處理構(gòu)筑物較多,需要進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)的項(xiàng)目指標(biāo)多而復(fù)雜,例如:進(jìn)出水pH值、進(jìn)水流量、曝氣池溶解氧量等等，如要對(duì)這些指標(biāo)逐一實(shí)時(shí)檢測(cè)，無疑會(huì)耗費(fèi)大量的人力物力。隨之我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的迅速發(fā)展，自動(dòng)控制系統(tǒng)漸漸應(yīng)用到污水處理工藝過程監(jiān)測(cè)過程當(dāng)中，并且取得了相當(dāng)好的效果，既節(jié)省了人力資源又節(jié)約了能源，有著廣闊的發(fā)展前景。近年來，各地相繼利用外資建設(shè)了一批城市污水處理廠，將先進(jìn)的工藝及設(shè)備引進(jìn)國(guó)內(nèi)，在提高工藝設(shè)備技術(shù)水平的同時(shí)，控制系統(tǒng)和管理水平也有了很大的提高。結(jié)束了以往污水處理全部用人工或簡(jiǎn)單的電器控制的落后局面。
發(fā)達(dá)國(guó)家在二級(jí)處理普及以后投入大量資金和科研力量加強(qiáng)污水處理設(shè)施的監(jiān)測(cè)、運(yùn)行和管理，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制、報(bào)警、計(jì)算和瞬時(shí)記錄。美國(guó)在20世紀(jì)70年代中期開始實(shí)現(xiàn)污水處理廠的自動(dòng)控制，目前主要污水處理廠已實(shí)現(xiàn)了工藝流程中主要參數(shù)的自動(dòng)測(cè)試和控制。80年代以來在美國(guó)召開了兩次水處理儀器和自動(dòng)化的國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議，會(huì)上發(fā)表的數(shù)百篇論文反映出水處理自動(dòng)化已發(fā)展到實(shí)用水平[1>。與國(guó)外相比，我國(guó)污水處理自動(dòng)化控制起步較晚，進(jìn)入90年代以后污水處理廠才開始引入自動(dòng)控制系統(tǒng)[2>，但多是直接引進(jìn)國(guó)外成套自控設(shè)備，國(guó)產(chǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)在污水處理廠應(yīng)用很少。
二: 湛江市赤坎水質(zhì)凈化廠簡(jiǎn)介
本文以廣東省湛江市赤坎水質(zhì)凈化廠為例，簡(jiǎn)要介紹了自動(dòng)化控制系統(tǒng)在該廠污水處理工藝過程中的應(yīng)用情況，并提出了尚需解決的問題。
赤坎水質(zhì)凈化廠是湛江市的重點(diǎn)工程，一期工程日處理量為5萬噸/天，主要生物處理工藝采用的是“A2/O微曝氣氧化溝”法。該廠的處理工藝流程如下：
該廠采用的自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)部分：中央控制室監(jiān)控設(shè)備，可編程控制器（PLC）部分，檢測(cè)儀表部分，避雷部分，閉路監(jiān)控部分。目的在于使廠方能夠及時(shí)了解和掌握污水廠處理過程的運(yùn)行工況、工藝參數(shù)的變化及大小、優(yōu)化各工藝流程的運(yùn)行，保證出水水質(zhì)，降低處理成本，節(jié)省能耗，提高運(yùn)行管理水平，使污水處理廠能長(zhǎng)期正常穩(wěn)定地運(yùn)行，取得最佳效益。
三: 系統(tǒng)控制說明
該廠主要在以下工藝過程中設(shè)置了自動(dòng)控制系統(tǒng)：
1：在粗、細(xì)格柵前后均設(shè)置了超聲波液位差計(jì)，并在現(xiàn)場(chǎng)及中央控制室電腦顯示器上實(shí)時(shí)顯示粗、細(xì)格柵前后液面的液位差值。根據(jù)本廠的處理水質(zhì)水量設(shè)定了工藝值，當(dāng)前后液位差值大于或等于該工藝值時(shí)，可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)粗、細(xì)格柵的連鎖啟停。
2：在進(jìn)水管中安裝了電磁流量計(jì)，實(shí)時(shí)測(cè)量進(jìn)水流量并在現(xiàn)場(chǎng)及中央控制室電腦顯示器上顯示預(yù)處理進(jìn)水泵站的液位值，并自動(dòng)根據(jù)該液位值的高低控制三臺(tái)進(jìn)水提升泵的啟停，使三臺(tái)提升泵的運(yùn)行時(shí)間基本上保持平衡，并在電腦上顯示出各臺(tái)提升泵的啟停狀態(tài)。在調(diào)節(jié)池中設(shè)置了pH計(jì)，可以測(cè)定瞬時(shí)進(jìn)水pH值，以反映進(jìn)水水質(zhì)是否符合處理要求。進(jìn)水pH值的設(shè)定要求范圍是4.0～9.0，當(dāng)進(jìn)水pH值不在此范圍內(nèi)時(shí)，中控室電腦上會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，并自動(dòng)關(guān)閉進(jìn)水閘門，以保證出水水質(zhì)。
3：在氧化溝厭氧池中設(shè)置氧化還原電位（ORP）在線測(cè)定儀一臺(tái)，在缺氧池及好氧池中分別設(shè)置溶解氧（DO）在線測(cè)定儀兩臺(tái)，在現(xiàn)場(chǎng)及中控室電腦上均可實(shí)時(shí)顯示測(cè)定值，本廠的氧化溝厭氧池ORP一般在－200mv左右；缺氧池DO一般在1.0 mg/L左右；好氧池DO一般在2.0～2.5mg/L左右。當(dāng)監(jiān)測(cè)到的實(shí)時(shí)值不在設(shè)定值范圍內(nèi)時(shí)，中控室電腦上會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，工作人員可據(jù)此決定鼓風(fēng)機(jī)開啟的臺(tái)數(shù)和曝氣量，在保證溶解氧在正常范圍內(nèi)的基礎(chǔ)上為用戶節(jié)省了能源消耗。并通過切換主機(jī)、副機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，使三臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)的累計(jì)工作時(shí)間基本相等。
4：在好氧池中設(shè)置污泥濃度計(jì)兩臺(tái)，實(shí)施監(jiān)測(cè)好氧池中的污泥濃度，當(dāng)池中污泥濃度較大時(shí)，會(huì)及時(shí)減少二沉池中的污泥回流量，增加排泥；當(dāng)濃度較小時(shí)時(shí)，會(huì)適當(dāng)增加污泥回流量。以上控制過程均可以在中央控制室內(nèi)根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。
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