新型自动除磷加药系统在污水厂的应用

曹治城

摘 要：聚合硫酸铁在管道中的结晶和黏结等问题，易造成管道堵塞，但投加量会直接影响水处理的除磷效果，因为人工投加无法根据水质，水量对聚合硫酸铁投加量做实时调节，不能达到理想的除磷效果。因此，结合污水厂的实际加药情况，研制出一套既可解决管道堵塞亦可实现聚合硫酸铁的精确自动投加的系统方案，达到良好的经济社会效益。

关键词：聚合硫酸铁；堵塞；自动；除磷

常规的污水处理厂除磷加药主要是在加药间将聚合硫酸铁稀释后，使用计量泵通过管道加入到生物池末端，经化学沉淀和絮凝后达到除磷的目的。但管路太长，容易堵塞、加药滞后且加药量盲目、不经济、不科学[1-3]。下面对传统方式进行改进，以解决管路堵塞，实现精准投加的目的。

自动除磷加药系统原理如图1所示。

本系统大致流程为：将药物输送到储存药物池，再通过加药装置使用可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）自动控制来实现目的。

1 药物输送

为避免加药管路过长，将原药池建于生物池出水口末端，直接对污水进行原药计算后投加。使用增压泵将原始药剂打入药池。由于聚合硫酸铁具有较强的腐蚀性，加药管道、泵、阀门等内衬需采用耐酸材质，如超高分子质量聚乙烯管（UHMW-PE）或其他耐酸性质较好的材质。

为了防止原液在管道中结晶，形成堵塞，本系统设计了反冲洗装置。每次输送药液后立即使用中水对管道进行反冲。为了避免原液的浪费，反冲系统排出的原液及冲洗水仍排入药池，这样可能会造成原液的稀释，但通过计算可以得到冲洗水的水量，且每次输送原液仅会造成最先输送原液和最后输送原液的药池原液稀释，对整体系统不会造成较大影响。原理如图2所示。

在药池处于高液位不需要补充药液时，所有的阀门都会关闭。输送原液至药池时，打开阀门VJ，再打开阀门V，直至药池浮球高位LH动作或原药剂靶式流量开关检测到无药后动作，再关闭VJ，开启VF冲洗管道。虽然在反冲洗管道过程中，用于清洗的中水会流进药池，但由PLC严格控制反冲时间，药液的稀释度对精确投加的影响可忽略不计。

2 储存药物池

药物池采用钢筋混凝土结构，由于聚合硫酸铁具有酸性，对药物池壁面有较强的侵蚀作用，拟采用玻璃钢作为防腐防渗的内衬。衬里分为3个结构层，第一层为界面层。界面层由界面树脂（通常为环氧树脂或环氧酚醛树脂）组成，其作用是将玻璃钢层整体粘结到药品储罐的内表面，防止介质的玻璃纤维增强，塑料层进一步渗入药品储罐的表面。第二层是玻纤层，主要材料为树脂。其作用是赋予整个内胆以较高的机械强度，缓冲内胆表面与池体表面之间的冲击作用。第三层是表层，表层一般由平纹玻璃布或表面毡浸渍基体树脂组成，通过形成富树脂层起到防腐、防渗作用。

3 加药装置

为了降低能源较少的机械设备使用率，本系统利用虹吸原理进行加药。经过计算，当加药管进出口高差在80 cm时，采用一根DN25的加药管进行投加，即可满足虹吸投加需要。

在加药管上安装一个VF比例调节型球阀来调节投加量。在投加过程中，随着球阀的调节，药液的流速发生变化。在流速较小时，药液可能发生结晶，粘附管壁，进而堵塞管道。为了防止加药管道被堵塞，加入反冲洗系统，由PLC程序控制，定时进行冲洗或根据实际情况进行冲洗。

加药装置如图3所示。

4 PLC自动控制

增设1套PLC自動控制系统，控制注药过程及投加过程，最主要的是通过投加量的精确计算来调节出药管中的电动调节阀开度，以实现精确加药。

根据多次实验测试发现加药量与磷去除量有以下关系：Y=A+BX（A和B暂时未知。X是在线磷酸盐测量仪上的当前值减去达标值，Y是通过计算后得到的除磷剂需求量。即：

在数据库中找出30个磷含量和聚合硫酸铁的投加值，计算得出A和B的初始值。在后续的自动给药系统中，可以手动调节聚合硫酸铁的剂量，并记录历史给药数据。随着数据库数据的增加，可以自动更改相应的A和B值，以达到预期的效果。

PLC控制单元主要采用神经网络自动加药控制系统，利用神经网络的自学习和自适应特性实现加药控制。系统工作原理如图4所示。

5 结语

通过对传统除磷加药系统的改进，避免了因加药管路太长而导致的管路易堵塞、加药滞后等问题，同时，实现了除磷剂的精确自动投加，在达到节能减排目的的同时，还具有良好的经济社会效益。

[参考文献]

[1] 颜智慧.除磷加药自动控制技术在污水处理厂的应用分析[J].科技经济导刊，2019，27（11）：104-105.

[2] 杨超，杭俊亮，祝磊，等.污水处理除磷加药智能化控制系统的研究[J].海峡科技与产业，2017（12）：120-122.

[3]沈敏，施汉昌.污水处理厂除磷加药控制系统及其应用[J].海峡科技与产业，2017（6）：166-167.