污水提升泵站运行模式优化设计

李思聪 王庆龙 余畅舟

摘 要：针对污水处理厂污水处理效果不佳、能源浪费等问题，从污水提升泵站运行模式优化的角度，给出了改进的设计方案——多变量控制、恒定出水量、低水位运行的策略，提高了系统的稳定性、快速性、准确性，使后续单元可以稳定高效运行，增强了管网调蓄能力。

关键词：污水提升泵站；恒定出水量；运行模式

中图分类号 TU992.25 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2018）13-0089-02

Abstract：Sewage treatment plant potential problems such as poor sewage treatment and energy loss.In the view of operation mode optimization for sewage pumping station，an improved control strategy with multivariable control，constant water output，low water-level operation is adopt to solve these problems，which improves the stability，rapidity and accuracy of the system.Operation characteristics of the follow-up unit and storage capacity of the pipe network is enhanced.

Key words：Sewage pumping station；Constant water output；Operation mode

随着城镇化的不断发展，工业及生活产生的废水日益增多，污水处理厂的净化工作量也随之剧增，净化后的水体质量与净化系统能源消耗成为了污水处理厂关注的焦点，而污水处理厂进水提升泵站是影响污水净化效果重要的一环。现阶段常用的进水提升泵站运行模式存在着诸多问题，本文针对这些问题提出了一种优化的解决方案。

1 污水处理过程概述

污水处理流程如图1所示。分布在城镇各处的截流管道将污水汇集，流经粗格栅去除水中较大的悬浮物后输送至泵房，再经过细格栅和旋流沉砂池进一步物理清理，出水进入初沉池，经初沉后，约可去除可沉物、油脂和漂浮物的50%、BOD的20%，随后污水流入A/O池降解有机物及除磷脱氮，在二沉池中污水絮凝沉淀，上层澄清液可排入附近河道，下层污泥进入回流泵房，其中的部分活性污泥回流至A/O池循环利用，剩余污泥脱水外运[1]。

污水提升泵站是污水处理工艺流程中重要的处理单元之一，其作用是将管网中的污水提升至合理高度，实现后续单元重力自流[2]。而进水泵站直接影响污水处理厂进水流量的动态特性，对后续处理工艺中生化、物化等过程的稳定运行起着至关重要的作用。

2 常规运行模式及存在的问题

现阶段，我国污水处理厂进水提升泵站大多采用浮球控制和基于PLC的简单自动控制。浮球控制是根据泵坑内的液位控制水泵的启停，到达指定液位将污水一次性排出，由于进水流量的不稳定性，水泵机组启停频繁，降低了水泵寿命[3]；基于PLC的简单自动控制通过比较集水井中液位计测量的液位与设定的液位偏差，采用PID算法产生控制信号控制水泵的运行，目前大多结合变频器调节水泵转速，从而避免了水泵频繁启停的问题。

污水处理是一个浩大、复杂的工程，处理过程动态多变，干扰因素层出不穷，现阶段的几种运行模式远远无法解决污水处理中存在的诸多问题，具体表现在以下几个方面：

（1）仅控制液位偏差这一底层对象，系统的稳定性较差[4]；（2）目前控制方式大多为保持泵房进水流量与出水流量相等，出水流量幅度变化大，对后续单元冲击严重，吸附、沉淀等过程很难稳定进行；（3）高水位运行，降低了污水管网调蓄作用，管网淤积通水能力差，进水炭源降低氨氮升高，对有效实现生物除磷脱氮效果不利[5]。

3 运行模式优化设计

合理控制污水处理厂进水提升泵站出水量可以较好的解决上述问题，本文提出泵站出水量恒定的运行模式。

图2为污水提升泵站控制示意图，底层控制对象有输入输出流量、集水池液位、变流器电压电流、水泵转速等。

输入流量检测可算出一天的平均进水量，将其作为出水量的设定值，这样做的目的是削峰填谷，且稳定的出水量十分有利于后续环节中各污水处理单元的稳定运行。进水量的前馈控制还可以实时监测集水池进水情况，若某段时间液位持续高涨且进水量一直很大，视为突发情况。在特殊情况，如特大暴雨，则出水量的给定值需重新设定，后续生化、物化等工艺环节也需相应调整。液位检测是应对突发情况的第二层措施，若液位超过高位限制则立即报警，防止污水溢出。

通过对变频器电压电流及水泵转速的检测实现转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制，使水泵转速稳定、准确并快速跟随给定量的变化。正常情况下水泵转速的控制即可准确控制出水流量，引入输出流量的反馈控制可以增加进一步的保障。

4 结语

本文给出了一种污水提升泵站运行模式优化设计方案，针对底层控制对象单一，系统稳定性差的问题，本设计采用带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制。

针对出水流量幅度变化大，后续单元很难稳定进行的问题，本设计采用变频控制技术控制水泵，转速可连续调节，使污水处理厂均匀进水，减少对后续处理单元的冲击，提高了处理后的水体质量[6]；针对高水位运行带来的种种不利，本设计通过对泵站液位、流量等多个参数的协调控制，容易实现低水位稳定运行。优化后的运行模式具有污水处理效果好、高效节能、稳定性优良、适应性好的优点，对进水提升泵站的工程应用有一定的借鉴意义。

参考文献

[1]彭小玉，秦斌，王欣，等.污水處理厂提升泵站稳流节能优化控制系统[J].湖南工业大学学报，2016，30（2）：84-89.

[2]肖楚汉.污水提升泵站的节能方法研究[D].长沙：湖南大学，2014.

[3]王志.污水提升泵站自控系统的研究与应用[D].厦门：厦门大学，2016.

[4]李丽丽.浅谈污水处理过程的节能优化控制[J].资源节约与环保，2015（6）：13-14.

[5]柴春省，张永.污水泵站集水池超高水位运行的危害[J].中国科技信息，2015（22）：86-87.

[6]赵冬泉.基于稳流节能的污水处理厂进水泵站智能控制方法[J].中国建设信息（水工业市场），2010，26（6）：135-138.

（责编：张宏民）