论污水厂节能降耗自动控制技术

李国伟

【摘 要】伴随我国污水处理技术的不断发展，我国的城市污水处理水平有了显著提升，尤其在污水处理过程中的节能降耗控制方面成效显著。本文以国内某城市污水处理厂CAST污水处理工艺为研究案例，着重分析了城市污水处理厂的自动控制节能降耗设施及相关技术，通过调查研究发现，在保证污水处理质量满足相关规定的基础上，通过选用合理、可行的节能降耗自动控制技术能够显著降低污水处理厂的综合能耗。

【关键词】污水处理；节能降耗；自动控制技术

中图分类号： X703 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）04-0226-002

Discussion on Automatic Control Technology of Wastewater Treatment Plant Saving Energy

LI Guo-wei

（Shanxi Pingshuo gangue power generation limited liability company， Shuozhou， Shanxi 036800， China）

【Abstract】With the continuous development of sewage treatment technology in China， the level of urban sewage treatment in our country has been significantly improved，especially in the control of energy conservation and consumption during sewage treatment.In this paper，a domestic urban sewage treatment plant CAST sewage treatment process for the case study，focusing on analysis of urban sewage treatment plant automatic control energy-saving facilities and related technologies，through the investigation and study found that in ensuring the quality of sewage treatment to meet the relevant provisions of the basis， Through the selection of reasonable and feasible automatic energy saving control technology can significantly reduce the overall energy consumption of sewage treatment plants.

【Key words】Sewage treatment；Energy saving；Automatic control technology

0 引言

对于国家经济建设及社会稳定发展而言，水资源既是基础资源，同时也是战略能源，因此，做好城市水资源的综合治理是实现国家可持续发展的必要条件之一。对于城市污水而言，实现污水的无害化处理是水资源重复循环利用的重要方式。目前，国内的城市污水处理技术已较为成熟，但美中不足的是，污水处理厂在实现水资源循环可持续利用的同时，伴随出现了二次能耗，且能耗指标在工业领域属中上地位，耗能主要包括：电能、化学能等，其中电能占到总能耗的65%以上。研究发现，影响污水处理厂综合能耗的因素来源于污水厂所处环境、污水厂工艺技术、污水厂自动化程度及被处理污水的污染程度等。本文在总结国内某污水处理厂的相关自动化控制设备及方案的基础上，具体分析了污水处理厂的节能指标和能效。

1 污水处理厂污水二级处理方案建立

本文选取的城市污水处理厂选用的二级处理技术为活性污泥法，简称：CAST法，该方案在国内绝大多数的城市污水处理厂中得到大量实践应用，属于一种性价比较高的污水处理方案。该处理技术能够同时在多个平行的反应池中完成第一步生物降解过程，以分离沉淀物和水。具体工艺流程如图1所示。

2 污水处理厂自动控制技术

本文研究的某市污水处理厂为了提高设备控制效率，实现各设备统一调配，对全部设备加装了可编程控制的单片机设备（PLC），每台安装了PLC的污水处理设备可以视为一个独立的控制系统，能够实时发送指令到总控台，总控台统一发出操作命令，以指挥各设备运转。此外，PLC设备还具备数据存储功能，设备能够收集设备的控制反馈信号机运行参数。该市污水处理厂的自动控制功能由分散型控制设备完成，该设备能够保证在设备运转过程中实时收集和存储设备运行参数和信息反馈数据，并实现各设备的数据、参数分类化管理，优化設备控制系统，提高设备的统一管理能力，此外，用过分散型设备控制系统，实现了设备故障及危险分流，间接加强了设备的稳定性和安全性。

3 污水厂自动控制系统节能降耗效果分析

3.1 大孔径格栅

该市污水处理厂设置了两套相同孔径的大孔径的格栅，并与一台螺旋式推送设备串联。安装在大孔径格栅位置的PLC设备根据时间序列或者格栅两侧的液面差值智能调节大孔径格栅。大孔径格栅与螺旋式输送设备串联，具体流程为螺旋式推进设备-大孔径格栅-储藏池，污水通过大孔径格栅后，隔离出的沉淀物通过螺旋式推进设备及时清理。智能化控制体现在液面差通过传感器将数据反馈至PLC设备，PLC设备内部编写了识别液面差与格栅阻塞之间逻辑关系的程序，程序计算结果自动控制大孔径格栅设备运行，通过PLC设备自动调节，可以避免格栅设备连续工作，降低了设备用电量，实现了节能降耗的目的。

3.2 污水处理厂提升泵站

在整套城市污水处理系统中，污水及沉淀物的提升泵综合能耗占据了系统总能耗的15%以上，因此，控制提升泵的综合能耗，能够显著降低处理系统的能耗指标。目前，提升泵的通行量一般按照污水最大流量设定，考虑到污水厂污水处理量呈明显的周期性变化，需要提升泵满负荷运转的时间段极其有限，绝大多数运行阶段为平峰作业时间，这样一来，设备运转同污水处理量极不匹配，既造成了大量的能耗浪费，还缩短了设备的服役年限。综上，该污水处理厂在提升泵位置埋设了2台潜水泵，其中1台为变频潜水泵，潜水泵直接与液面传感器连接。设备运行过程中，按照在变频潜水泵上的PLC设备能够根据传感器反馈回的数据动态调节变频泵的工作频率，在运行频率达到一定参数后，自动开启提升泵，实现了提升泵的智能停启，极大地降低了提升泵的耗电量。除此以外，PLC设备还能够实时监测提升泵的运行情况，收集并存储运行数据，一旦提升泵出现故障，系统将自动开启备用提升泵，确保了整套污水处理系统的连贯性，提高了设备的综合工作效率。

3.3 鼓风设备

在整套污水处理系统中，曝气设备是能耗占比最大的系统之一，占到整套污水处理系统综合能耗的55%以上。该污水处理厂单一反应池均配套两台鼓风设备。CAST活性处理池内安装实时DO含指标测定仪，能够动态监测处理池内的DO浓度，并及时将DO值反馈至PLC设备，PLC设备自动计算出实时供气量和减气量，并指挥鼓风设备调节池内供气量，保证池内DO值始终维持在合理范围。反应池中的氧溶解量调节可以通过以下方式调整：第一，若池内DO值低于设定含量，可以先开启其中1台鼓风机，并按照线性增大的方式增加鼓风机频率。第二，当一台鼓风机设备的频率达到极值后，在第一台设备运行的基础上，继续开启第二台设备，也按照频率线性增大的方式，直至池内DO值达到规定值。与之相适应的是，若池内DO值超过规定含量时，依照上述流程反向执行。除了能够实现鼓风设备的智能停启及工作频率调节外，PLC控制系统还能够依照不同鼓风设备的工作时间，智能化选择当前工作负荷较低的设备切换到高频工作状态，保证前期处于高负荷状态的鼓风设备得到充分的冷却，均衡各设备之间的工作量，以提高设备的使用效率，延缓设备老化进程。

3.4 CAST活性反应池

该污水处理厂满负荷工作状态下，能够同时维持4台CAST活性反应池运转，为了全方位动态监测活性反应池内部的工况，在池底安设超声波液面监测仪、酸碱度测定仪、温度测定仪、氧气溶解量测定仪、悬浮物及沉淀物测定仪等设备，并分别在设备上安装传感器，实现数据信息的及时收集和存储。各个CAST反应池内能够在不同时间段内分别独立完成曝气-颗粒物沉淀-滗水处理流程。该污水处理厂中使用的CAST活性处理池能够满足连续供水、间歇性排气、定时排水等基本功能，能够在给定时间段内完成自动控制工作。CAST活性处理池内的曝气量调节系统同鼓风机的压力控制系统为串联关系，二者通过PLC设备实现数据共享和传输，共同维持CAST活性处理池处于最佳工作环境。

4 结论

在污水处理系统中，通过推广使用PLC智能控制设备及相关操作技术，能够从根本上实现设备的智能化，显著提高设备的工作效率，为实现污水处理系统自动控制系统建立提供技术支撐。此外，通过普及智能化控制技术，能够避免设备无效运转，降低总体能耗，达到节能降耗的目的。

【参考文献】

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