污水处理数字监控系统的实现

2013-09-13朱英华

电子测试 2013年18期

关键词：分站活性污泥硝化

王勇，张伟，朱英华

(莱钢集团有限公司自动化部，271104)

0 概述

随着我国新型的污水处理厂大部分自动化控制系统的提高，我们着力对污水处理整个运行过程进行全程监控和操作，根据我们对污水处理的要求出现以下问题：

(1)根据现场一次元件不能达到计算机程序的控制要求；

(2)自动化编程能力达不到设计效果；

(3)外部条件对整个工艺的影响；

(4)主控操作人员对自控的系统的不了解。

使得部分污水处理的污水处理能力没有达到预期的效果和处理能力，根据以上几点我们改善自动化编程更加符合工艺，减少外部环境对工艺设计的影响，增强对主控人员自动化知识的普及。

1 控制思路

1.1 处理原理数字编程

根据硝化活性污泥采用数值计算技术求解微分方程,对其解进行活性污泥法除磷脱氮处理,得到了污水处理自动化监控系统，根据工艺要求处理完成完善自动化控制系统，（采用西门子400的编程操作软件）对工艺大体分为三步处理。

进水处理系统主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水，BOD一般可去除27%左右，第一部达不到排放标准。中心控制系统主要去除污水中呈和溶解状态的有机污染物质(BOD，COD物质)，去除率可达91%以上，基本达到排放标准。出水控制系统进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。

经过我们充分证明（理论推导、分析证明、实验室实验、生产实践检验）：现有的所有生物反应理论与新理论相比均有明显的缺点。

2 污水处理数字控制方式

传统活性污泥法的二级生物处理是污水处理的中心环节，污水中大部分的有机污染物在此得到降解或去除。但污水在生物处理池--曝气池中的主要作用是对BOD5的去除，氨氮的硝化和反硝化程度以及总磷的去除能力则较低，已经不适合最新的污水排放标准。根据项目出水水质要求，本次改造应采用具有除磷脱氮能力的工艺。城市污水处理具有除磷脱氮能力的工艺主要有；

1)A2/O工艺

A2/O工艺是在进行硝化与BOD5去除时,设计了厌氧区缺氧区好氧区的工艺过程以满足出水水质脱磷去氮要求。这种方法也称为反硝化除磷脱氮工艺。

A2/O活性污泥法中,在好氧段利用活性生物菌内进行硝化与反硝化的反应，氮转化为液态形式等。而且反硝化反应所产生的碱度可补偿硝化反应消耗的碱度的一半左右。在缺氧区段内由于缺少食料而受到抑制，不会出现污泥膨胀现象。

2)氧化沟工艺

目前项目单位所使用的工艺，具有流程简单、构筑物少和污泥量少的特点，一般情况不建初沉池和污泥消化池，抗水量水质冲击负荷能力较强。该工艺对除磷脱氮的效果较差且不稳定。

3)SBR活性污泥法

SBR法是一种间歇式活性污泥法, 该工艺中废水是在充水/曝气、充水/沉淀、撇水、闲置各阶段得到处理的。上述各阶段组成一个周期，并不断循环重复。在SBR法中，活性污泥始终保持在一个池子中进行生物反应、泥水分离，可以通过各种不同设计参数的选取和运行工况的调整，达到脱氮和除磷的目的。该法具有抗冲击负荷能力强和不须回流污泥、节约基建投资等优点，但要求自控水平和设备状况很高。

下面是原工艺流程和改造工艺流程示意图：

3 改进数字系统

此系统包括监控中心和现场控制分站（进水泵房分站、中水处理分站、污水处理站）和一个化学实验室。其中，中水处理站对厌氧好氧比例进行调整，进水泵房分站增加进出监控；污水处理站分站投入全自动运行；化学实验室实施对全厂设备的控制操作及监视。所有自动化采用的PLC可编程控制系统是西门子（S7－400）系统对设备的改造与完善。

一下图三段缺氧池、好氧池为例：

假设：

1)进水总管有Ln流量计，在每个缺氧池支管进水处都安装流量计和调节阀。例如：1#L1流量计和K1调节阀。

2)进气总管处安装变频鼓风机P1。

控制要求：

1)好氧区DO超标大于3mg/l时调节风量（调节变频鼓风机）。

2)好氧区首部DO值小于2mg/l是调节风量（调节变频鼓风机）。

3)好氧区首部DO值保持在2.6mg/l上下调节（PID调节进水）。

4)好氧区尾部DO值保持在2-2.5mg/l上下调节（PID调节进水）。

5)厌氧区ORP保持＜0调节（PID调节进水）。

6)缺氧区DO值保持在＜0.2调节（PID调节进水）。

自控控制说明：（以下图为例）