新型自動除磷加藥系統(tǒng)在污水廠的應(yīng)用

曹治城

摘 要：聚合硫酸鐵在管道中的結(jié)晶和黏結(jié)等問題，易造成管道堵塞，但投加量會直接影響水處理的除磷效果，因?yàn)槿斯ね都訜o法根據(jù)水質(zhì)，水量對聚合硫酸鐵投加量做實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，不能達(dá)到理想的除磷效果。因此，結(jié)合污水廠的實(shí)際加藥情況，研制出一套既可解決管道堵塞亦可實(shí)現(xiàn)聚合硫酸鐵的精確自動投加的系統(tǒng)方案，達(dá)到良好的經(jīng)濟(jì)社會效益。

關(guān)鍵詞：聚合硫酸鐵；堵塞；自動；除磷

常規(guī)的污水處理廠除磷加藥主要是在加藥間將聚合硫酸鐵稀釋后，使用計(jì)量泵通過管道加入到生物池末端，經(jīng)化學(xué)沉淀和絮凝后達(dá)到除磷的目的。但管路太長，容易堵塞、加藥滯后且加藥量盲目、不經(jīng)濟(jì)、不科學(xué)[1-3]。下面對傳統(tǒng)方式進(jìn)行改進(jìn)，以解決管路堵塞，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)投加的目的。

自動除磷加藥系統(tǒng)原理如圖1所示。

本系統(tǒng)大致流程為：將藥物輸送到儲存藥物池，再通過加藥裝置使用可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）自動控制來實(shí)現(xiàn)目的。

1 藥物輸送

為避免加藥管路過長，將原藥池建于生物池出水口末端，直接對污水進(jìn)行原藥計(jì)算后投加。使用增壓泵將原始藥劑打入藥池。由于聚合硫酸鐵具有較強(qiáng)的腐蝕性，加藥管道、泵、閥門等內(nèi)襯需采用耐酸材質(zhì)，如超高分子質(zhì)量聚乙烯管（UHMW-PE）或其他耐酸性質(zhì)較好的材質(zhì)。

為了防止原液在管道中結(jié)晶，形成堵塞，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了反沖洗裝置。每次輸送藥液后立即使用中水對管道進(jìn)行反沖。為了避免原液的浪費(fèi)，反沖系統(tǒng)排出的原液及沖洗水仍排入藥池，這樣可能會造成原液的稀釋，但通過計(jì)算可以得到?jīng)_洗水的水量，且每次輸送原液僅會造成最先輸送原液和最后輸送原液的藥池原液稀釋，對整體系統(tǒng)不會造成較大影響。原理如圖2所示。

在藥池處于高液位不需要補(bǔ)充藥液時(shí)，所有的閥門都會關(guān)閉。輸送原液至藥池時(shí)，打開閥門VJ，再打開閥門V，直至藥池浮球高位LH動作或原藥劑靶式流量開關(guān)檢測到無藥后動作，再關(guān)閉VJ，開啟VF沖洗管道。雖然在反沖洗管道過程中，用于清洗的中水會流進(jìn)藥池，但由PLC嚴(yán)格控制反沖時(shí)間，藥液的稀釋度對精確投加的影響可忽略不計(jì)。

2 儲存藥物池

藥物池采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，由于聚合硫酸鐵具有酸性，對藥物池壁面有較強(qiáng)的侵蝕作用，擬采用玻璃鋼作為防腐防滲的內(nèi)襯。襯里分為3個(gè)結(jié)構(gòu)層，第一層為界面層。界面層由界面樹脂（通常為環(huán)氧樹脂或環(huán)氧酚醛樹脂）組成，其作用是將玻璃鋼層整體粘結(jié)到藥品儲罐的內(nèi)表面，防止介質(zhì)的玻璃纖維增強(qiáng)，塑料層進(jìn)一步滲入藥品儲罐的表面。第二層是玻纖層，主要材料為樹脂。其作用是賦予整個(gè)內(nèi)膽以較高的機(jī)械強(qiáng)度，緩沖內(nèi)膽表面與池體表面之間的沖擊作用。第三層是表層，表層一般由平紋玻璃布或表面氈浸漬基體樹脂組成，通過形成富樹脂層起到防腐、防滲作用。

3 加藥裝置

為了降低能源較少的機(jī)械設(shè)備使用率，本系統(tǒng)利用虹吸原理進(jìn)行加藥。經(jīng)過計(jì)算，當(dāng)加藥管進(jìn)出口高差在80 cm時(shí)，采用一根DN25的加藥管進(jìn)行投加，即可滿足虹吸投加需要。

在加藥管上安裝一個(gè)VF比例調(diào)節(jié)型球閥來調(diào)節(jié)投加量。在投加過程中，隨著球閥的調(diào)節(jié)，藥液的流速發(fā)生變化。在流速較小時(shí)，藥液可能發(fā)生結(jié)晶，粘附管壁，進(jìn)而堵塞管道。為了防止加藥管道被堵塞，加入反沖洗系統(tǒng)，由PLC程序控制，定時(shí)進(jìn)行沖洗或根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行沖洗。

加藥裝置如圖3所示。

4 PLC自動控制

增設(shè)1套PLC自動控制系統(tǒng)，控制注藥過程及投加過程，最主要的是通過投加量的精確計(jì)算來調(diào)節(jié)出藥管中的電動調(diào)節(jié)閥開度，以實(shí)現(xiàn)精確加藥。

根據(jù)多次實(shí)驗(yàn)測試發(fā)現(xiàn)加藥量與磷去除量有以下關(guān)系：Y=A+BX（A和B暫時(shí)未知。X是在線磷酸鹽測量儀上的當(dāng)前值減去達(dá)標(biāo)值，Y是通過計(jì)算后得到的除磷劑需求量。即：

在數(shù)據(jù)庫中找出30個(gè)磷含量和聚合硫酸鐵的投加值，計(jì)算得出A和B的初始值。在后續(xù)的自動給藥系統(tǒng)中，可以手動調(diào)節(jié)聚合硫酸鐵的劑量，并記錄歷史給藥數(shù)據(jù)。隨著數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的增加，可以自動更改相應(yīng)的A和B值，以達(dá)到預(yù)期的效果。

PLC控制單元主要采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自動加藥控制系統(tǒng)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)特性實(shí)現(xiàn)加藥控制。系統(tǒng)工作原理如圖4所示。

5 結(jié)語

通過對傳統(tǒng)除磷加藥系統(tǒng)的改進(jìn)，避免了因加藥管路太長而導(dǎo)致的管路易堵塞、加藥滯后等問題，同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了除磷劑的精確自動投加，在達(dá)到節(jié)能減排目的的同時(shí)，還具有良好的經(jīng)濟(jì)社會效益。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 顏智慧.除磷加藥自動控制技術(shù)在污水處理廠的應(yīng)用分析[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2019，27（11）：104-105.

[2] 楊超，杭俊亮，祝磊，等.污水處理除磷加藥智能化控制系統(tǒng)的研究[J].海峽科技與產(chǎn)業(yè)，2017（12）：120-122.

[3]沈敏，施漢昌.污水處理廠除磷加藥控制系統(tǒng)及其應(yīng)用[J].海峽科技與產(chǎn)業(yè)，2017（6）：166-167.