改良A2O工藝污水處理工程實例

<5^、一中國污水處理工程網(wǎng)()改良A2/O工藝污水處理工程實例重慶市某污水處理公司是三峽庫區(qū)首批啟動的19個水環(huán)境治理項目單位之一，負(fù)責(zé)重慶郊區(qū)廣闊區(qū)域的污水處理任務(wù)，處理后的水排入長江，直接保障三峽庫區(qū)的水質(zhì)安全。該公司于2011年建成投產(chǎn)，處理能力為旱季5X104m3/d，雨季8X104m3/d。污水處理廠進(jìn)水中工業(yè)廢水占60%，生活污水占40%。廢水處理使用改良A2/O工藝［1］，預(yù)處理過程包括粗格柵處理、細(xì)格柵處理、曝氣沉砂池和輻流式初沉池等，后期使用紫外線消毒渠，污泥經(jīng)濃縮脫水后運(yùn)至專業(yè)填埋場進(jìn)行填埋，系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。A2/OX藝設(shè)置厭氧、缺氧和好氧3種工作環(huán)境，多種類微生物包括聚磷菌、反硝化菌、硝化菌和異養(yǎng)菌等能夠有機(jī)配合，在脫氮除磷的同時去除有機(jī)物，并且絲狀菌不會大量繁殖生長，污泥不會大量膨脹［2］，但多種微生物共存在同一個活性污泥池中，對基質(zhì)、泥齡等條件必然產(chǎn)生競爭，對出水水質(zhì)造成影響［3］。為此對A2/OX藝進(jìn)行改良，加強(qiáng)工藝流程的控制，對NH4+-N、PO43--P、DO等進(jìn)行實時測定，并根據(jù)參數(shù)情況實時調(diào)整工藝的HRT、混合液回流比等，最后保證系統(tǒng)出水水質(zhì)滿足一定要求(見表1)。污水出水達(dá)標(biāo)排放T紫外消毒渠*厭氧池

破氧池

沉淀池

澄清池污水出水達(dá)標(biāo)排放T紫外消毒渠*厭氧池

破氧池

沉淀池

澄清池3re填埋，-一脫水機(jī)房*一污泥均質(zhì)池?懦而旎|蜿理污一I-I —T一余泥一圖1污水處理工藝流程表系統(tǒng)進(jìn)、出水水周mg/L項目迸求項目迸求出永SSCODBCDcnh3-nTP3004002102505<20<50<15<10<0，出于對A2/OX藝改良的需求，需要加強(qiáng)對BOD5、COD、總磷、氨氮等多參數(shù)的測量與監(jiān)控，大大增加了工作量和人力投入，因此在二期工程中逐步增加自動控制系統(tǒng)對各參數(shù)進(jìn)行在線測控操作，根據(jù)水質(zhì)情況調(diào)整混合液回流比、HRT等，同時引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加強(qiáng)對工作場所的參數(shù)監(jiān)控，提高系統(tǒng)工作效率。1自動控制技術(shù)應(yīng)用1.1自動控制結(jié)構(gòu)該污水處理廠需要保持24h不間斷運(yùn)行，且各類建筑物分布區(qū)域較廣，因此按照“集中管理、分散控制”的原則控制布局，使用微型計算機(jī)+可編程邏輯控制器［4］的松耦合控制結(jié)構(gòu)，共分3層結(jié)構(gòu)，其一級控制站進(jìn)行集中管理，在廠控制中心設(shè)監(jiān)控中心，二級控制站為各區(qū)域的可編程邏輯控制器分站，第三級為工作現(xiàn)場控制設(shè)備，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖2自動控制結(jié)構(gòu)圖2中，自動控制系統(tǒng)通過工業(yè)以太網(wǎng)和光纖冗余環(huán)網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)信息和控制信息，使用監(jiān)控中心、二級控制站和現(xiàn)場控制器等設(shè)備實現(xiàn)自動控制功能的分級分散。在監(jiān)控中心進(jìn)行工藝管理和自動控制，實時監(jiān)控各設(shè)備工作狀態(tài)、工藝流程參數(shù)。下設(shè)2個二級控制站，分別位于鼓風(fēng)機(jī)房和污泥脫水間內(nèi)，二級控制站1控制3個現(xiàn)場控制設(shè)備，分別為鼓風(fēng)機(jī)房、生化池和變電所，二級控制站2分別監(jiān)控紫外線消毒間、1號脫水機(jī)和2號脫水機(jī)。這種松耦合控制結(jié)構(gòu)可提高系統(tǒng)的可靠性，即使監(jiān)控中心出現(xiàn)故障，下級的分控站和現(xiàn)場控制設(shè)備也能獨(dú)立延續(xù)原狀態(tài)運(yùn)行，降低了通信系統(tǒng)故障可能引起的失控風(fēng)險。1.2自動控制策略由于季節(jié)差異、流量變化、水質(zhì)特征等因素影響，處理流程的各種狀態(tài)參數(shù)實時變化，需要根據(jù)狀態(tài)和自動控制策略實時應(yīng)對調(diào)整［5］，系統(tǒng)中可編程邏輯控制器使用西門子S7-300系列，主要硬件配置包括PS307電源模塊、CPU314中央處理器、SM321數(shù)字量輸入模塊、SM322數(shù)字量輸出模塊、SM311模塊量輸入模塊和SM332模擬量輸出模塊等。通過S7-300系列監(jiān)視系統(tǒng)各部分工作情況并酌情采取自動控制措施。各現(xiàn)場控制設(shè)備的自動控制策略如表2所示。表，各控制部位的自動控制策略控制部位控制日桁控制流程佻化鼓龐重節(jié)省能耗提高效費(fèi)比根據(jù)好氧池的DO檢測值與預(yù)設(shè)直的差值調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)諫調(diào)整生優(yōu)池曝氣雖保征生優(yōu)■池工作且好根據(jù)好氧昌的溶解鎘值和空氣流墾等調(diào)整曝氣置紫外線消毒向?qū)崟r監(jiān)控出術(shù)水質(zhì)測試*責(zé)參數(shù)并為二級控制站傳圈水質(zhì)信息污泥悅為污泥濃縮脫水機(jī)工測試污泥濃縮脫水機(jī)加藥管和進(jìn)況管的流重水機(jī)房作提脫加薨比洌參數(shù)參教并恃渝到汽泥控制系統(tǒng).改變加藥比例再泥滎保障回布i再泥笑和狷根據(jù)測定的污泥濃度和儂位高度參數(shù)投制可站余再泥滎運(yùn)行正常泥及運(yùn)行表2為主要控制部位及其控制策略，在工程應(yīng)用中系統(tǒng)各環(huán)節(jié)也有監(jiān)控措施。如預(yù)處理系統(tǒng)中有2臺螺旋輸送壓榨機(jī)和3臺粗格柵，通過液位差值智能監(jiān)控粗格柵運(yùn)行狀態(tài)，柵格初始狀態(tài)按設(shè)定的周期運(yùn)轉(zhuǎn)，在粗柵格前后各安裝1個超聲液位差計，測定液位差后輸入到自動控制系統(tǒng)中，根據(jù)液位差是否大于閾值判定粗格柵是否存在堵塞，如大于閾值則判定堵塞，系統(tǒng)自動控制除污機(jī)增大運(yùn)轉(zhuǎn)量，直至液位差小于閾值的80%后除污機(jī)恢復(fù)常態(tài)工作量。細(xì)格柵、沉砂池等部位也有相應(yīng)的監(jiān)控部位執(zhí)行功能，通過智能監(jiān)控和自動控制策略減少人力操作，提高系統(tǒng)的工作效率和可靠性。2物聯(lián)網(wǎng)測試應(yīng)用為實現(xiàn)自動控制必須實時、準(zhǔn)確地監(jiān)控各部位工作狀態(tài)，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可實現(xiàn)傳感器與網(wǎng)絡(luò)的多方互聯(lián)，是解決自動監(jiān)視問題的較優(yōu)策略。在自動控制系統(tǒng)中采用物聯(lián)網(wǎng)［6］進(jìn)行從下到上感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層的架構(gòu)，對應(yīng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。感知層使用傳感器進(jìn)行專業(yè)監(jiān)測，要求具備數(shù)字化、高精度和實時性;網(wǎng)絡(luò)層使用工業(yè)以太網(wǎng)和光纖冗余環(huán)網(wǎng)將感知層的傳感器數(shù)據(jù)傳入到應(yīng)用層，實現(xiàn)物理鏈路的互聯(lián)互通［6］，使用TCP/IP協(xié)議，保證數(shù)據(jù)交互的安全性和高速率;應(yīng)用層對傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析、圖文展示，并配置相關(guān)的應(yīng)用程序進(jìn)行動態(tài)處理。感知層狀態(tài)監(jiān)控是實現(xiàn)自動化控制的關(guān)鍵依據(jù)，其主要監(jiān)控數(shù)據(jù)如表3所示。表:，感知層主要監(jiān)控數(shù)據(jù)項監(jiān)控參數(shù)傳感器林進(jìn)口水量、出口水室電磋流童計?水質(zhì)CC0、氨舞、pH史總磷、總氯等在線碗巍和甥釀就該通道分析儀、在線菱氯分析在線皆解童和污泥淬;度分析僅、在線溶解氧分析液、pH計、總磷分析1必EOOe和COD分析我:等額生化池DOxMLSSx□RP、?污泥回流筮、污混產(chǎn)生重等*聲波痼位計、電磁流量計、加藥流量計等一」設(shè)備參提升條、瀑氣機(jī)、污泥脫水等設(shè)備的能注電表控制中心匯總各種傳感器數(shù)據(jù)，經(jīng)整理分析可得整個生產(chǎn)流程的關(guān)鍵數(shù)據(jù)如耗電量、進(jìn)出口水量等，并算出出口水質(zhì)指標(biāo)如BOD5、COD、NH3-N等。3效果分析該污水處理廠進(jìn)口的污水量雖然在重慶市污水處理廠所占比例相對較小，但由于地處郊區(qū)，服務(wù)區(qū)域較大，要接收3條溝渠的污水，監(jiān)控難度較大，同時污水直接排入長江，必須嚴(yán)格控制水質(zhì)，為此引進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行自動控制管理。系統(tǒng)實時測試各環(huán)節(jié)、各系統(tǒng)狀態(tài)并傳輸?shù)娇刂浦行?，控制中心?jīng)分析計算后確定各系統(tǒng)工作狀態(tài)，并使用可編程邏輯控制器自動控制各系統(tǒng)采取應(yīng)對措施，減少了人工操作工作量，提高了操作的精確性和及時性。系統(tǒng)可提供圖形化示意圖，測試周期為60min，可選擇SS、COD、BOD5、NH3-N、TP、水量、平均耗電量等參數(shù)，最多能顯示4種參數(shù)，當(dāng)刷新的參數(shù)值連續(xù)超出閾值時表明系統(tǒng)故障，狀態(tài)框?qū)?biāo)示異常并告警，否則顯示狀態(tài)正常，移動光標(biāo)將顯示參數(shù)測量時間和數(shù)值。使用自動控制系統(tǒng)之后，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性得到提升，數(shù)據(jù)采集測試頻率可穩(wěn)定維持在15min/次（實際中一般設(shè)定為30min測試1次，甚至更長時間），出水達(dá)標(biāo)率＞90%，耗電量＜0.35kW?h/m3。4結(jié)論可行性分析和試運(yùn)行結(jié)果表明，使用融合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的自動控制系統(tǒng)對污水處理廠進(jìn)行智能化監(jiān)控，通過關(guān)鍵參數(shù)和關(guān)鍵部分的狀態(tài)參數(shù)測試明確各部位工作情況，并根據(jù)預(yù)定原則進(jìn)行自動化、智能化處理是可行的，且在效率和效益上都得到一定提升，控制系統(tǒng)建設(shè)較為完善，具有較優(yōu)越的性能，借鑒國外的先進(jìn)經(jīng)驗，可在重慶地區(qū)進(jìn)一步推廣。但該系統(tǒng)復(fù)雜度較高，同時因污泥濃度計、pH計等感知層傳感器使用維護(hù)要求較高，接觸探頭需要定期維護(hù)清洗并標(biāo)校，