改良A2O工藝污水處理工程實(shí)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(shí)例重慶市某污水處理公司是三峽庫區(qū)首批啟動(dòng)的19個(gè)水環(huán)境治理項(xiàng)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(shí)去除有機(jī)物，并且絲狀菌不會(huì)大量繁殖生長，污泥不會(huì)大量膨脹［2］，但多種微生物共存在同一個(gè)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(shí)時(shí)測定，并根據(jù)參數(shù)情況實(shí)時(shí)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(xiàng)目迸求項(xiàng)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(dòng)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(shí)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(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用1.1自動(dòng)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(jì)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(dòng)控制結(jié)構(gòu)圖2中，自動(dòng)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(dòng)控制，實(shí)時(shí)監(jiān)控各設(shè)備工作狀態(tài)、工藝流程參數(shù)。下設(shè)2個(gè)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(gè)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(xiǎn)。1.2自動(dòng)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(shí)時(shí)變化，需要根據(jù)狀態(tài)和自動(dòng)控制策略實(shí)時(shí)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(dòng)控制措施。各現(xiàn)場控制設(shè)備的自動(dòng)控制策略如表2所示。表，各控制部位的自動(dòng)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(shí)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(tái)螺旋輸送壓榨機(jī)和3臺(tái)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(gè)超聲液位差計(jì)，測定液位差后輸入到自動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制必須實(shí)時(shí)、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(shí)現(xiàn)傳感器與網(wǎng)絡(luò)的多方互聯(lián)，是解決自動(dòng)監(jiān)視問題的較優(yōu)策略。在自動(dòng)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(shí)時(shí)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(shí)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(dòng)態(tài)處理。感知層狀態(tài)監(jiān)控是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的關(guān)鍵依據(jù)，其主要監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)如表3所示。表:，感知層主要監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)項(xiàng)監(jiān)控參數(shù)傳感器林進(jìn)口水量、出口水室電磋流童計(jì)?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(jì)、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(jì)、電磁流量計(jì)、加藥流量計(jì)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(gè)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(shí)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(dòng)控制管理。系統(tǒng)實(shí)時(shí)測試各環(huán)節(jié)、各系統(tǒng)狀態(tài)并傳輸?shù)娇刂浦行模刂浦行慕?jīng)分析計(jì)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(dòng)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(shí)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(shí)表明系統(tǒng)故障，狀態(tài)框?qū)?huì)標(biāo)示異常并告警，否則顯示狀態(tài)正常，移動(dòng)光標(biāo)將顯示參數(shù)測量時(shí)間和數(shù)值。使用自動(dòng)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(shí)際中一般設(shè)定為30min測試1次，甚至更長時(shí)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(dòng)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(dòng)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(yàn)，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(shí)因污泥濃度計(jì)、pH計(jì)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，