反硝化深床濾池自控問題分析及對策

周章華，王增偉，何 晴

（上海友聯(lián)竹園第一污水處理投資發(fā)展有限公司，上海 200137）

1 基本情況

上海市竹園第一污水處理廠（以下簡稱竹園一廠）提標(biāo)改造后執(zhí)行GB18918-2002一級A標(biāo)準(zhǔn)，處理規(guī)模為110萬m3/d，主體工藝為“AAO+沉淀池+反硝化深床濾池+消毒池”。

反硝化深床濾池采用Leopold elimi-NITE?深床濾池[1]，系統(tǒng)由2座，每座32格濾池組成。每座濾池配套兩套反沖洗系統(tǒng)，單座濾池采用雙排對稱布置。單格池寬4.50 m，池長24.40 m，濾料厚度為1 830 mm（不含承托層），濾料有效粒徑為1.7～3.35 mm，平均濾速為6.52 m/h，峰值濾速為9.78 m/ h。濾池配有卓越的反沖洗配水配氣系統(tǒng)[2]，反沖洗周期為24～48 h，反沖洗過程為：氣洗2 min——氣水聯(lián)合沖洗12 min——水漂洗5 min。反沖洗氣洗強度為90 m3/（m2h），反沖洗水洗強度為15 m3/（m2h）。反硝化深床濾池需要定時進行氮氣釋放，釋放周期為3～4 h，每次大約2 min。工藝流程如圖 1所示。

圖1 反硝化深床濾池工藝流程

2 遇到的問題及原因

2.1 遇到的問題

由于竹園一廠是合流制城鎮(zhèn)生活污水處理廠，水量波動波動頻繁，易發(fā)生短時沖擊。汛期頻繁大水量沖擊或冬季污泥性質(zhì)較差時發(fā)生沖擊，會造成沉淀池泥層不穩(wěn)，從而導(dǎo)致進入反硝化深床濾池的SS較高，引起系統(tǒng)癱瘓，需要加入大量人工干預(yù)，以保證系統(tǒng)正常運行，保障出水暢通。

2.2 原因分析

通過分析研究，造成該問題的主要原因是反硝化濾池的控制邏輯沒有預(yù)留足夠的處理空間，按照較為理想的運行狀態(tài)進行設(shè)計，其控制邏輯如圖2。

如圖2所示，反硝化濾池通過調(diào)節(jié)出水閥門的開度來維持液位在恒定值，液位大于設(shè)定值時，開出水閥，增加濾池過流量，降低液位；液位小于設(shè)定值時，關(guān)出水閥，減少濾池過流量，抬高液位。反沖洗為固定周期自動運行，在未到反沖洗周期時，出水閥開度達到100%時，液位如果還是大于設(shè)定值，則自動進行氮氣釋放。

圖2 濾池恒液位控制邏輯圖

在這種控制邏輯下，如果遇到系統(tǒng)沖擊會遇到以下問題：

（1）反應(yīng)時間較短。根據(jù)該控制邏輯，當(dāng)系統(tǒng)最終無法保持恒液位時，此時閥門開度已達100%。此時發(fā)出報警，要求加入人工干預(yù)。但從該報警信號發(fā)出到對應(yīng)設(shè)施停止運行僅有10 min，留給操作工人的響應(yīng)時間太短，容易造成無法及時處理導(dǎo)致設(shè)施停運的風(fēng)險。

（2）根據(jù)該自控邏輯，在達到反沖洗周期前，若濾池發(fā)生液位高的情況，都只能進行氮氣釋放，但是氮氣釋放效果效果并沒有反沖洗效果顯著，并且遇到單組濾池連續(xù)釋放氮氣的情況，系統(tǒng)也不會自動轉(zhuǎn)為反沖洗或提醒人工干預(yù)進行反沖洗，從而對生產(chǎn)運行造成不利影響。

3 采取的措施

通過分析，控制系統(tǒng)是通過調(diào)節(jié)出水閥開度來維持濾池液位的，一旦液位達到報警值，而此時出水閥開度已經(jīng)達到100%，無法繼續(xù)開啟，則發(fā)出報警，并開始進行氮氣釋放，或人工干預(yù)進行反沖洗。因此考慮使用閥門開度作為關(guān)鍵節(jié)點的觸發(fā)器來進行邏輯控制，優(yōu)化后的控制邏輯圖3。

圖3 濾池恒液位控制優(yōu)化邏輯圖

如圖3所示，反硝化濾池正常運行時仍然是通過調(diào)節(jié)出水閥開度來維持液位在恒定值，液位大于設(shè)定值時，開出水閥，增加濾池過流量，降低液位；液位小于設(shè)定值時，關(guān)出水閥，減少濾池過流量，抬高液位。

但是針對氮氣釋放和反沖洗，引入來新的觸發(fā)條件——閥門開度。在運行過程中，如果閥門開度達到預(yù)設(shè)值，則立即進行氮氣釋放或者反沖洗。廢水池液位高則進行氮氣釋放，廢水池液位低則進行反沖洗。

通過改變?yōu)V池控制邏輯，目前運行后存在以下優(yōu)點：

（1）提高了自控效能，釋放人力。由于采用的是恒液位運行模式，隨著濾料的逐步堵塞，閥門開度勢必不斷增大，當(dāng)達到預(yù)設(shè)值時，則立即反沖洗或氮氣釋放，而不是等待閥門開到100%后液位無法維持恒定值時才進行氮氣釋放或反沖洗，系統(tǒng)可以持續(xù)保持高效運行，不再需要人工干預(yù)。

（2）大大增加系統(tǒng)受沖擊能力。對于需要進行氮氣釋放或者反沖洗的濾池，新的控制邏輯中，優(yōu)先選擇反沖洗。只有當(dāng)廢水池液位高，無法進行反沖洗時才選擇氮氣釋放。在可控范圍內(nèi)，盡量選擇效果更好的反沖洗來處理，保持濾池處于良好的運行狀態(tài)，大大增加了濾池的運行效能和安全性能。

4 結(jié)論

通過對竹園一廠的反硝化濾池運行情況總結(jié)分析，找出了反硝化濾池運行控制邏輯存在的問題，并找出關(guān)鍵節(jié)點進行優(yōu)化，提高自控模式的安全可靠性，減少人力投入，保持濾池處在良好的運行狀態(tài)，增強系統(tǒng)受沖擊能力，大大增加了濾池的運行效能和安全性能。