新型自動(dòng)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(huì)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(duì)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(dòng)投加的系統(tǒng)方案，達(dá)到良好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：聚合硫酸鐵；堵塞；自動(dòng)；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(zhǎng)，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(duì)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(dòng)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(chǔ)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(dòng)控制來實(shí)現(xiàn)目的。

1 藥物輸送

為避免加藥管路過長(zhǎng)，將原藥池建于生物池出水口末端，直接對(duì)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(duì)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(huì)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(huì)造成最先輸送原液和最后輸送原液的藥池原液稀釋，對(duì)整體系統(tǒng)不會(huì)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(huì)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(dòng)作或原藥劑靶式流量開關(guān)檢測(cè)到無藥后動(dòng)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(huì)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(duì)精確投加的影響可忽略不計(jì)。

2 儲(chǔ)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(duì)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(chǔ)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(chǔ)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(dòng)控制

增設(shè)1套PLC自動(dòng)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(dòng)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(cè)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(cè)量?jī)x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(dòng)給藥系統(tǒng)中，可以手動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(duì)傳統(tǒng)除磷加藥系統(tǒng)的改進(jìn)，避免了因加藥管路太長(zhǎng)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(dòng)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(huì)效益。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 顏智慧.除磷加藥自動(dòng)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.