污水處理與電氣控制探討

摘要：某機(jī)場的污水處理主要靠該機(jī)場污水處理廠處理，該污水處理廠設(shè)計污水處理量使用改良型A2/O方法工藝處理，達(dá)到了脫碳除磷效果良好、排出水質(zhì)量高等優(yōu)點。文章以實際工程為例，按照機(jī)場污水處理的基本要求對污水處理工藝流程進(jìn)行了分析，并對污水處理中電氣化控制技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：機(jī)場；污水處理；電氣控制；工藝流程；改良型A2/O方法；脫碳除磷 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：X703 文章編號：1009-2374（2016）26-0080-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.26.038

1 工程概況

某機(jī)場的污水處理主要是靠該機(jī)場污水處理廠處理，該污水處理廠設(shè)計污水處理量為1.2萬t/天，使用改良型A2/O方法工藝處理，具備有良好脫碳除磷、排出的水質(zhì)量高等優(yōu)點。通過使用電氣控制技術(shù)，該污水廠做到了污水處理的自動化控制以及重要參數(shù)在線監(jiān)測。

2 污水的處理工藝流程

工藝流程如圖1所示，污水經(jīng)過計量后，流入格柵井，通過提升泵流入曝氣沉砂池，經(jīng)過物理處理除去部分渣滓后流入生化池，污水中的有機(jī)物質(zhì)和氨氮等很多污染物在生化池中利用活性污泥得到去除，經(jīng)過生化池處理后的污水又自流排入二沉池，二沉池沉淀的污泥經(jīng)過回流至生化池，上清液則流入纖維轉(zhuǎn)盤和紫外消毒系統(tǒng)，經(jīng)過濾消毒后的污水排出至河流。

3 污水處理工藝原理

本工程設(shè)計的進(jìn)水污染物的濃度較低，而且需要脫氮除磷；處理的水量不大，所以采用了占地面積較小，可在比較低的負(fù)荷下運行。A2/O改良型處理工藝主要包括了生物處理系統(tǒng)、深度處理系統(tǒng)、污泥處理系統(tǒng)和預(yù)處理系統(tǒng)。

預(yù)處理系統(tǒng)是參考物理法作用原理，通過機(jī)械阻隔和重力沉降的方式，去除污水中可沉固體物質(zhì)和大塊的漂浮物。相對應(yīng)構(gòu)筑物的處理設(shè)備有粗和細(xì)兩種格柵，提升泵房中的提升泵和曝氣沉砂池及其設(shè)備。

活性污泥法處理系統(tǒng)是采用的生物處理系統(tǒng)。曝氣池和污泥回流池、二級沉降池等共同組成了活性污泥法處理系統(tǒng)。A2/O工藝是由預(yù)缺氧、厭氧、缺氧和好氧這四個處理工序所組成。水中的碳源有機(jī)物和氨氮及磷去除，是利用生化池中培養(yǎng)和棲息在活性污泥中的異氧型微生物、自氧型微生物的生命活動去除的，以滿足污水的達(dá)標(biāo)排放。這一環(huán)節(jié)置于初級處理之后，為二級處理系統(tǒng)，是該污水處理廠的核心部分。

污泥處理系統(tǒng)是污水處理過程中所產(chǎn)生的污泥，處理污泥的工藝措施。本著資源化、穩(wěn)定性、無害化、減量化的工藝思路，工藝過程采用了脫水、外運及相關(guān)的機(jī)械和設(shè)備。

深度處理系統(tǒng)是污水后續(xù)處理系統(tǒng)。通過過濾、消毒等手段去除污水中的SS、細(xì)菌以使污水中的污染物以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

4 污水處理控制的流程

4.1 污水控制系統(tǒng)的組成

中央控制室2臺上位機(jī)工作站和變配電室PLC站、纖維轉(zhuǎn)盤紫外消毒PLC站、進(jìn)水泵房PLC站、鼓風(fēng)機(jī)房PLC站、脫水機(jī)房PLC站這五個控制站共同組成了全廠控制系統(tǒng)。見圖2所示：

電源模板、CPU模塊、（IO）模塊、（AI&AO）模塊一起組成了PLC站。其中IO、AI、AO、模塊數(shù)量的確定，首先根據(jù)實際情況構(gòu)建節(jié)點圖紙，然后計算出每個PLC站所需要的控制點數(shù)，還需要考慮每個PLC站適量的預(yù)留點，來決定安裝模塊的多少。光纖網(wǎng)絡(luò)通訊連接著每個PLC站。

2臺上位機(jī)工作站、模擬屏等終端組成了中央控制室。計算機(jī)是WindowsXP系統(tǒng)，IT75通訊網(wǎng)卡在每臺計算機(jī)上分別配有，可以實時采集工作中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了DH+PLC網(wǎng)控。組態(tài)王監(jiān)控軟件是亞控科技公司的產(chǎn)品，所以PLC控制的模擬畫面都可以顯示查看，做到了對整個系統(tǒng)的設(shè)備實施控制和遠(yuǎn)程操作。

4.2 污水處理工藝操作流程

4.2.1 一級處理區(qū)的PLC站組成及流程。它主要的作用是監(jiān)控曝氣沉砂裝置、格柵除污機(jī)、進(jìn)水泵和刮泥機(jī)。每臺格柵除污機(jī)都安裝有2臺HF1500-11設(shè)備，格柵的前后安裝有超聲波液位差測量儀，PLC會在自控模式下根據(jù)相關(guān)的參數(shù)來自動控制運行狀態(tài)。污水在通過格柵時，格柵阻擋污水中的雜物會使格柵前的水位升高，格柵前后如果液位高差達(dá)到了16cm時，除污機(jī)根據(jù)時間會自動啟動，每隔120秒自動行運轉(zhuǎn)1次；自動運行時間間隔都是根據(jù)運行經(jīng)驗來調(diào)整的。

進(jìn)水泵中安裝有3臺41kW的污水泵，如果在集水井中安裝超聲波液位計儀，可以通過PLC顯示集水井的液位。控制水泵機(jī)組的運行狀態(tài)可以通過PLC集水池液位高差、水泵運行的時間、水泵運行狀況。其中集水池液位高差的多少對應(yīng)有4個控制點：（1）超低水位，如果液位高差低于1.6m時進(jìn)水泵就會停止所有的工作；（2）當(dāng)3.0m>液位>1.6m時，就會保持1臺泵工作；（3）當(dāng)5.0m>液位>3.0m時，2臺泵同時保持運行；（4）當(dāng)8.0m>液位>5.0m時，3臺泵同時保持運行。

水泵運行的規(guī)則：（1）泵的運行規(guī)則，必須要保證運行時“先啟后停”，還要保證3臺泵總體的運行時間要相同；（2）禁止同一臺泵在一個小時內(nèi)啟停6次；（3）如果需要2臺以上泵同時啟動時，必須保證泵之間間隔5s依次啟動。

其中曝氣沉砂系統(tǒng)是由1臺砂水分離器、除油沉砂橋、就地控制柜，2臺吸水泵、3臺羅茨風(fēng)機(jī)組成。PLC在自動控制模式下會根據(jù)時間程序來控制開啟水沙分離器和鼓風(fēng)機(jī)曝氣。PLC可以在自控模式下控制除油沉砂機(jī)運行，PLC下達(dá)停機(jī)指令后，除油沉砂機(jī)會在完成工作循環(huán)時停機(jī)。吸水泵采用CO80-MHO4RAL，在PLC的控制下會定時開啟，把曝氣沉砂池的柵渣吸出。流量計采用E+H的FMU861-R1B1A1，在計量槽上安裝，用于檢測進(jìn)水的流量，把這些數(shù)值信號轉(zhuǎn)換成4～20mADC信號然后輸入PLC系統(tǒng)，為主控室提供控制參數(shù)。

4.2.2 二級處理區(qū)組成及流程。在鼓風(fēng)機(jī)房中設(shè)有二級處理區(qū)PLC站，其作用是承擔(dān)電磁流量計、鼓風(fēng)機(jī)、溶解氧分析儀、熱壓式氣體流量計、水下攪拌機(jī)、吸泥機(jī)、外回流泵、內(nèi)回流泵的監(jiān)控。

機(jī)房使用TURBOKA5S-GK200型號的3臺鼓風(fēng)機(jī)，功率為55kW，為好氧池提供氣體。因為TURBOKA5S-GK200型號的鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速高、功率大，所以TURBOKA5S-GK200型號的鼓風(fēng)機(jī)還自帶有1套控制系統(tǒng)，因此PLC系統(tǒng)不會參與鼓風(fēng)機(jī)的啟?？刂疲═URBOKA5S-GK200型號鼓風(fēng)機(jī)的停啟都是手動操作），但是鼓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)可以和PLC系統(tǒng)互相通訊，鼓風(fēng)機(jī)的運行狀態(tài)能隨時在中央控制室觀察（如油溫、電機(jī)電流、壓力等），要是出現(xiàn)故障控制室會立即反映到上位機(jī)工作站上，專用軟件會自動報警。

2臺ZULLIGDO-95型號的溶解氧分析儀器，在2個好氧池中分別安裝，可以用來檢測溶解氧數(shù)值。熱壓式氣體流量計使用2臺SIERRA型，在2個好氧池的供氣管入口處分別安裝，測量空氣中的流量。把這些數(shù)值的信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化成4～20mADC信號，再輸入PLC系統(tǒng)，然后在上位機(jī)的工作站中建立數(shù)據(jù)庫，擁有對數(shù)據(jù)記錄分時等處理功能，工作人員能定量地分析供氧氣量、氣候條件、進(jìn)水的流量這三者之間對比關(guān)系，必須控制曝氣池的溶解氧量在正常范圍，使工作可以更加高效。

2臺內(nèi)回流泵和8臺水下攪拌機(jī)分別安裝在好氧區(qū)處和缺氧區(qū)，分別用于出水端的微生物回流和缺氧區(qū)的攪拌推流。

兩組沉淀池分別安裝2臺吸泥機(jī)，2臺吸泥機(jī)循環(huán)運行，主要為排泥槽抽送污泥，污泥通過回流污泥管然后流入回流污泥泵房。當(dāng)吸泥機(jī)在運行工作模式下時，吸泥機(jī)前進(jìn)和停止由PLC控制，PLC同時還要控制吸泥機(jī)的交叉運行，即：1臺吸泥機(jī)前進(jìn)并吸泥，另1臺吸泥機(jī)后退不吸泥，如果2臺吸泥機(jī)同時吸泥就會導(dǎo)致回流，污泥泵房不能進(jìn)水太多不然會造成跑水的情況。同時吸泥機(jī)、吸泥泵的運行的信息，PLC會將這些信號信息傳輸至上位機(jī)，以供上位機(jī)監(jiān)控?；亓鞅梅縇XB-1000型的2臺，使用功率11kW的螺旋泵，把回流污泥抽送至生化池。

4.2.3 深度處理區(qū)。纖維轉(zhuǎn)盤和紫外線消毒渠系統(tǒng)是由一套纖維轉(zhuǎn)盤過濾系統(tǒng)和一套紫外線消毒系統(tǒng)組成，纖維轉(zhuǎn)盤過濾系統(tǒng)是利用時間和液位控制轉(zhuǎn)盤進(jìn)行反沖洗、排泥等，PLC系統(tǒng)事先寫入程序，水位高于2.8m啟動反沖洗、排泥程序控制，待水位降至2m以下，自動停止。當(dāng)水量較低時，每隔2小時自動進(jìn)行一次反沖洗、排泥動作。

紫外線消毒系統(tǒng)控制原理與纖維轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)相似，在此不再敘述。

4.2.4 變配電室的作用。配電柜的變壓器的溫度、是否合閘狀態(tài)、電流電壓的高低、過流的多少等的信號，通過上位機(jī)工作站和配電室內(nèi)PLC3站相聯(lián)，使主控室可以對這些信號進(jìn)行查看，并且會提供自動報警功能。

5 結(jié)語

該污水處理廠經(jīng)過4年的運行，進(jìn)水泵房、脫水機(jī)房、生化池上設(shè)備均實現(xiàn)了自動化的運行，污水處理的各項指標(biāo)達(dá)到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）的一級，A標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)運行效果良好，達(dá)到了自動化運行的目的。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：邢昊（1988-），男，四川成都人，四川省機(jī)場集團(tuán)有限公司電氣助理工程師，研究方向：污水處理。

（責(zé)任編輯：王 波）