王 勇，張 偉，朱英華

(萊鋼集團(tuán)有限公司自動化部，271104)

0 概述

隨著我國新型的污水處理廠大部分自動化控制系統(tǒng)的提高，我們著力對污水處理整個運行過程進(jìn)行全程監(jiān)控和操作，根據(jù)我們對污水處理的要求出現(xiàn)以下問題：

(1)根據(jù)現(xiàn)場一次元件不能達(dá)到計算機程序的控制要求；

(2)自動化編程能力達(dá)不到設(shè)計效果；

(3)外部條件對整個工藝的影響；

(4)主控操作人員對自控的系統(tǒng)的不了解。

使得部分污水處理的污水處理能力沒有達(dá)到預(yù)期的效果和處理能力，根據(jù)以上幾點我們改善自動化編程更加符合工藝，減少外部環(huán)境對工藝設(shè)計的影響，增強對主控人員自動化知識的普及。

1 控制思路

1.1 處理原理數(shù)字編程

根據(jù)硝化活性污泥采用數(shù)值計算技術(shù)求解微分方程,對其解進(jìn)行活性污泥法除磷脫氮處理,得到了污水處理自動化監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)工藝要求處理完成完善自動化控制系統(tǒng)，（采用西門子400的編程操作軟件）對工藝大體分為三步處理。

進(jìn)水處理系統(tǒng)主要去除污水中呈懸浮狀態(tài)的固體污染物質(zhì)，物理處理法大部分只能完成一級處理的要求。經(jīng)過一級處理的污水，BOD一般可去除27%左右，第一部達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)。中心控制系統(tǒng)主要去除污水中呈和溶解狀態(tài)的有機污染物質(zhì)(BOD，COD物質(zhì))，去除率可達(dá)91%以上，基本達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。出水控制系統(tǒng)進(jìn)一步處理難降解的有機物、氮和磷等能夠?qū)е滤w富營養(yǎng)化的可溶性無機物等。

經(jīng)過我們充分證明（理論推導(dǎo)、分析證明、實驗室實驗、生產(chǎn)實踐檢驗）：現(xiàn)有的所有生物反應(yīng)理論與新理論相比均有明顯的缺點。

2 污水處理數(shù)字控制方式

傳統(tǒng)活性污泥法的二級生物處理是污水處理的中心環(huán)節(jié)，污水中大部分的有機污染物在此得到降解或去除。但污水在生物處理池--曝氣池中的主要作用是對BOD5的去除，氨氮的硝化和反硝化程度以及總磷的去除能力則較低，已經(jīng)不適合最新的污水排放標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)項目出水水質(zhì)要求，本次改造應(yīng)采用具有除磷脫氮能力的工藝。城市污水處理具有除磷脫氮能力的工藝主要有；

1)A2/O工藝

A2/O工藝是在進(jìn)行硝化與BOD5去除時,設(shè)計了厭氧區(qū)缺氧區(qū)好氧區(qū)的工藝過程以滿足出水水質(zhì)脫磷去氮要求。這種方法也稱為反硝化除磷脫氮工藝。

A2/O活性污泥法中,在好氧段利用活性生物菌內(nèi)進(jìn)行硝化與反硝化的反應(yīng)，氮轉(zhuǎn)化為液態(tài)形式等。而且反硝化反應(yīng)所產(chǎn)生的堿度可補償硝化反應(yīng)消耗的堿度的一半左右。在缺氧區(qū)段內(nèi)由于缺少食料而受到抑制，不會出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象。

2)氧化溝工藝

目前項目單位所使用的工藝，具有流程簡單、構(gòu)筑物少和污泥量少的特點，一般情況不建初沉池和污泥消化池，抗水量水質(zhì)沖擊負(fù)荷能力較強。該工藝對除磷脫氮的效果較差且不穩(wěn)定。

3)SBR活性污泥法

SBR法是一種間歇式活性污泥法, 該工藝中廢水是在充水/曝氣、充水/沉淀、撇水、閑置各階段得到處理的。上述各階段組成一個周期，并不斷循環(huán)重復(fù)。在SBR法中，活性污泥始終保持在一個池子中進(jìn)行生物反應(yīng)、泥水分離，可以通過各種不同設(shè)計參數(shù)的選取和運行工況的調(diào)整，達(dá)到脫氮和除磷的目的。該法具有抗沖擊負(fù)荷能力強和不須回流污泥、節(jié)約基建投資等優(yōu)點，但要求自控水平和設(shè)備狀況很高。

下面是原工藝流程和改造工藝流程示意圖：

3 改進(jìn)數(shù)字系統(tǒng)

此系統(tǒng)包括監(jiān)控中心和現(xiàn)場控制分站（進(jìn)水泵房分站、中水處理分站、污水處理站）和一個化學(xué)實驗室。其中，中水處理站對厭氧好氧比例進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)水泵房分站增加進(jìn)出監(jiān)控；污水處理站分站投入全自動運行；化學(xué)實驗室實施對全廠設(shè)備的控制操作及監(jiān)視。所有自動化采用的PLC可編程控制系統(tǒng)是西門子（S7－400）系統(tǒng)對設(shè)備的改造與完善。

一下圖三段缺氧池、好氧池為例：

假設(shè)：

1)進(jìn)水總管有Ln流量計，在每個缺氧池支管進(jìn)水處都安裝流量計和調(diào)節(jié)閥。例如：1#L1流量計和K1調(diào)節(jié)閥。

2)進(jìn)氣總管處安裝變頻鼓風(fēng)機P1。

控制要求：

1)好氧區(qū)DO超標(biāo)大于3mg/l時調(diào)節(jié)風(fēng)量（調(diào)節(jié)變頻鼓風(fēng)機）。

2)好氧區(qū)首部DO值小于2mg/l是調(diào)節(jié)風(fēng)量（調(diào)節(jié)變頻鼓風(fēng)機）。

3)好氧區(qū)首部DO值保持在2.6mg/l上下調(diào)節(jié)（PID調(diào)節(jié)進(jìn)水）。

4)好氧區(qū)尾部DO值保持在2-2.5mg/l上下調(diào)節(jié)（PID調(diào)節(jié)進(jìn)水）。

5)厭氧區(qū)ORP保持＜0調(diào)節(jié) （PID調(diào)節(jié)進(jìn)水）。

6)缺氧區(qū)DO值保持在＜0.2調(diào)節(jié)（PID調(diào)節(jié)進(jìn)水）。

自控控制說明：（以下圖為例）

1)初次進(jìn)水多點進(jìn)水比例按照1#30%、2#30%、3#10%進(jìn)水比例調(diào)節(jié)PID控制分別控制K1、K2、K3來調(diào)節(jié)。

2)當(dāng)厭氧區(qū)氧化還原點位高于0時：PID分別調(diào)節(jié)K1、K2、K3減小開度已達(dá)到增大厭氧池中的進(jìn)水。當(dāng)厭氧區(qū)的氧化還原點位指小于0時再次還原K1、K2、K3至原有開度。

3)當(dāng)1#缺氧區(qū)的DO2值大于0.2時PID控制K1增大開度以降低至DO2值小于0.2為止。

考慮對該缺氧區(qū)的配水調(diào)節(jié)后對DO2值檢測實際存在的滯后性PID調(diào)節(jié)。

城市污水二級生化處理技術(shù)工藝構(gòu)成與性能特點一覽表

4)當(dāng)1#好氧區(qū)的DO1值小于2時控制變頻鼓風(fēng)機P1增大風(fēng)量調(diào)節(jié)至DO1值在2.5上下調(diào)節(jié)。

5 結(jié)束語

根據(jù)現(xiàn)場工藝要求和根據(jù)國家處理規(guī)格要求在進(jìn)一步完善自動化控制的基礎(chǔ)上，增強對工藝的了解完善設(shè)備需求，使得部分污水處理的污水處理能力沒有達(dá)到預(yù)期的效果和處理能力，根據(jù)以上幾點我們改善自動化編程更加符合工藝，減少外部環(huán)境對工藝設(shè)計的影響，增強對主控人員自動化知識的普及。

[1]中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)境與測繪學(xué)院張雁秋教授

[2]唐森本等，環(huán)境有機污染化學(xué)，冶金工業(yè)出版社，1995