[摘 要] 简要介绍了自动化控制系统在城市生活污水处理工艺中过程监控及应用,并总结了当前阶段自控系统实际应用中存问题以及应用前景。
[关键词] 污水处理 自动控制
一、前言
随着我国国民经济迅猛发展,城市规模不断扩大,人口数目增长迅速,城市生活污水水量不断加大,水质也越来越复杂,仅仅依靠稀释及水体自净作用处理过污水已经无法满足达标排放要求,对下游水体产生越来越大的污染和影响。在这种情况下,我们就不得不采取措施加大对城市生活污水处理力度,以改善不断恶化水环境污染趋势。
城市污水处理厂的管理方面,早期主要由技术人员现场检测、调试,污水处理厂构筑物较多,需要进行实时检测项目指标多而复杂,如要对这些指标逐一实时检测,无疑会耗费大量人力物力。随着我国工业化进程迅速发展,自动控制系统渐渐应用到污水处理工艺过程监测过程当中,取了相当好效果,既节省了人力资源又节约了能源,有着广阔发展前景。近年来,各地相继建设了一批城市污水处理厂,将先进工艺及设备引进国内,提高工艺设备技术水平同时,控制系统和管理水平也有了很大提高。结束了污水处理全部用人工或简单电器控制落后局面。
二、从化市中心城区污水处理厂简介
本文以从化市中心城区污水处理厂为例,简要介绍了自动化控制系统该厂污水处理工艺过程中应用情况,并提出了尚需解决问题。从化市中心城区污水处理厂工程,一期工程日处理量为5万吨/天,主要生物处理工艺采用是“A2/O微曝气氧化沟”法。该厂处理工艺流程如下图:
该厂采用自动化控制系统主要包括以下几个部分:中央控制室监控设备,可编程控制器(PLC)部分,仪表检测部分,避雷部分,闭路监控部分。自动化控制与采集系统使厂方能够及时了解和掌握污水厂处理过程运行工况、工艺参数变化及大小、优化各工艺流程运行,保证出水水质,降低处理成本,节省能耗,提高运行管理水平,使污水处理厂能长期正常稳定运行,并且取得最佳效益。
三、系统控制说明
该污水厂主要以下工艺过程中设置了自动控制系统:
1、粗、细格栅前后均设置了超声波液位差计与超声波液位计,在现场与中央控制室电脑显示器上实时显示粗、细格栅前后液面液位差值与液位。本厂处理水质水量设定了工艺值,当前后液位差值大于或等于该工艺值时,可以自动实现对粗、细格栅连锁启停。
2、进水管中安装了电磁流量计,实时测量进水流量在现场与中央控制室电脑显示器上显示预处理进水泵站液位值,并自动由液位值高低控制三台进水提升泵启停,使三台提升泵运行时间基本上保持平衡,并电脑上显示出各台提升泵启停状态。调节池中设置了pH计,可以测定瞬时进水pH值,以反映进水水质是否符合处理要求。
3、氧化沟厌氧池中设置氧化还原电位(ORP)线测定仪一台,缺氧池及好氧池中分别设置溶解氧(DO)线测定仪两台,现场及中控室电脑上均可实时显示测定值,本厂氧化沟厌氧池ORP一般-200mv左右;缺氧池DO一般1.0 mg/L左右;好氧池DO一般2.0～2.5mg/L左右。当监测到实时值不在设定值范围内时,中控室电脑上会发出声光报警信号,工作人员可据此决定鼓风机开启台数和曝气量,保证溶解氧正常范围内基础上为用户节省了能源消耗。并切换主机、副机运行状态,使三台鼓风机累计工作时间基本相等。
4、好氧池中设置污泥浓度计两台,实施监测好氧池中污泥浓度,当池中污泥浓度较大时,会及时减少二沉池中污泥回流量,增加排泥;当浓度较小时时,会适当增加污泥回流量。
5、二沉池中设置一台泥位计,当线监测泥位值偏高时,可自动调节刮吸泥机、排泥设备,将剩余污泥外排,防止沉淀污泥发生腐败。
6、出水池中设置pH计、COD线测定仪、污泥浓度计各一台,并现场及中控室实时监测显示测定值,工作人员可随时掌握出水水质情况,并判定出水是否达标排放。最后,水厂出水要求达到国家二级标准。
四、总体评价及存问题
本厂所采用污水处理自动化控制系统借鉴了国内外先进计算机软、硬件技术,控制理论及算法,实现了污水处理全过程自动智能控制,节省了人力资源,能够及时、准确反映工艺过程中各个工艺参数变化情况,并声光报警,数据溢出时自动暂停设备等方式提醒工作人员参数变化及时做出调整对策,保证整套处理过程长期稳定、高效运行。
自动化控制应用于污水处理工艺过程,国外已有许多成功范例和典型工程实例,近年来,我国也有许多污水处理厂借鉴国外先进技术,将自动化控制合理应用到污水处理工艺过程当中,取了良好效果。两者相结合过程中仍然存许多问题,现作如下总结:
1、污水处理自动控制系统中所采用一些自动化检测设备、仪表、阀门功能和精度目前还很不完善,实际应用中达不到预期效果,误差很大,,单纯依靠这些检测设备来判断污水处理情况并实施自动控制,往往很难达到处理水质达标排放和节约能源目。
2、许多污水处理厂采用ORP、DO、pH值作为参数来控制出水水质,调节曝气量,当控制器无法找到ORP特征点时,污水处理系统仍然会由时间来控制整个处理过程。
3、污水水质监测与控制存在滞后问题,例如好氧池中DO来控制鼓风机曝气风量,生化处理系统本身是处于动态平衡当中,操作人员线实时监测发现DO偏低(或偏高),并调节鼓风机叶轮转速来实现增加(或减少)曝气量,此过程中,DO值监测与鼓风机风量调节之间滞后可能会导致鼓风机无法准确的由好氧池中实际溶解氧浓度来提供曝气量,难以真正达到节能目的。
4、仪器设备维护难度大。例如pH计、污泥浓度计、泥位计等仪器均有严格使用维护要求,包括接触探头定期清洗、标定,设备损耗维修等等,现阶段我国污水处理厂大都采用是进口设备仪器,价格昂贵,这也一定程度上增加了污水处理厂投资费用。
五、结语
现今我国污水处理厂多是采用国外进口设备与控制系统,价格高,维护困难。目前我国国产线分析测定仪器设备还不能达到精度要求,进行我国自主研发设计制造自动化控制系统,并提高仪器设备测量精度和质量,降低维护费用,是我们现阶段以及今后污水处理厂自动化控制系统发展主要方向。
参 考 文 献
1、蓝海涛,污水处理厂自动监控系统的设计,电脑与信息技术,2005.6
2、高大文 彭永臻等主编,污水处理智能控制的研究、应用与发展,中国给水排水,2002,18(6).-35-39
3、崔福义 彭永臻编著,《给水排水工程仪表与控制》,中国建筑工业出版社出版,1999年12月第一版
4、崔福义 彭永臻编著,《给水排水工程计算机应用》,中国建筑工业出版社出版,2002年2月第二版■
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