馬濤
（青島理工大學(xué)　 山東青島　 266033 ）

[摘要]:結(jié)合廣東省湛江市赤坎水質(zhì)凈化廠工程實(shí)例,簡要介紹了自動(dòng)化控制系統(tǒng)在城市生活污水處理工藝中的過程監(jiān)控及應(yīng)用,并總結(jié)了當(dāng)前階段自控系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中存在的問題以及應(yīng)用前景。
[關(guān)鍵詞]:污水處理　 自動(dòng)控制

Application of automation control system on municipal waste water treatment

Ma Tao

[Abstract]:Take Zhanjiang Chikan water-purify factory in Guangdong province as an example,simply introduce the process monitoring and application of automation control system on the municipal waste water treatment crafts.Summarizing the current problems and future foreground in the practical application of automation control system.
[Key words]:waste water　　 automated control

一:前言

　　城市生活污水是城市發(fā)展過程中的產(chǎn)物,早期的城市生活污水處理主要是通過污水收集系統(tǒng)排放到附近下游水體之中,利用水體的稀釋以及水體自凈作用來進(jìn)行簡單的處理,但是隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,城市規(guī)模不斷擴(kuò)大,人口數(shù)目增長迅速,隨之而來的是城市生活污水的水量不斷加大,水質(zhì)也越來越復(fù)雜,僅僅依靠稀釋及水體自凈作用處理過的污水已經(jīng)無法滿足達(dá)標(biāo)排放的要求,會對下游水體產(chǎn)生較大的污染和影響。在這種情況下,我們就不得不采取措施加大對城市生活污水的處理力度,以改善不斷惡化的水環(huán)境污染趨勢。
　　在城市污水處理廠的管理方面,早期主要是由技術(shù)人員現(xiàn)場檢測、調(diào)試,由于處理廠的處理構(gòu)筑物較多,需要進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的項(xiàng)目指標(biāo)多而復(fù)雜,例如:進(jìn)出水pH值、進(jìn)水流量、曝氣池溶解氧量等等，如要對這些指標(biāo)逐一實(shí)時(shí)檢測，無疑會耗費(fèi)大量的人力物力。隨之我國工業(yè)化進(jìn)程的迅速發(fā)展，自動(dòng)控制系統(tǒng)漸漸應(yīng)用到污水處理工藝過程監(jiān)測過程當(dāng)中，并且取得了相當(dāng)好的效果，既節(jié)省了人力資源又節(jié)約了能源，有著廣闊的發(fā)展前景。近年來，各地相繼利用外資建設(shè)了一批城市污水處理廠，將先進(jìn)的工藝及設(shè)備引進(jìn)國內(nèi)，在提高工藝設(shè)備技術(shù)水平的同時(shí)，控制系統(tǒng)和管理水平也有了很大的提高。結(jié)束了以往污水處理全部用人工或簡單的電器控制的落后局面。
　　發(fā)達(dá)國家在二級處理普及以后投入大量資金和科研力量加強(qiáng)污水處理設(shè)施的監(jiān)測、運(yùn)行和管理，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制、報(bào)警、計(jì)算和瞬時(shí)記錄。美國在20世紀(jì)70年代中期開始實(shí)現(xiàn)污水處理廠的自動(dòng)控制，目前主要污水處理廠已實(shí)現(xiàn)了工藝流程中主要參數(shù)的自動(dòng)測試和控制。80年代以來在美國召開了兩次水處理儀器和自動(dòng)化的國際學(xué)術(shù)會議，會上發(fā)表的數(shù)百篇論文反映出水處理自動(dòng)化已發(fā)展到實(shí)用水平^[1]。與國外相比，我國污水處理自動(dòng)化控制起步較晚，進(jìn)入90年代以后污水處理廠才開始引入自動(dòng)控制系統(tǒng)^[2]，但多是直接引進(jìn)國外成套自控設(shè)備，國產(chǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)在污水處理廠應(yīng)用很少。

二: 湛江市赤坎水質(zhì)凈化廠簡介

　　本文以廣東省湛江市赤坎水質(zhì)凈化廠為例，簡要介紹了自動(dòng)化控制系統(tǒng)在該廠污水處理工藝過程中的應(yīng)用情況，并提出了尚需解決的問題。
　　赤坎水質(zhì)凈化廠是湛江市的重點(diǎn)工程，一期工程日處理量為5萬噸/天，主要生物處理工藝采用的是“A²/O微曝氣氧化溝”法。該廠的處理工藝流程如下：

　　該廠采用的自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)部分：中央控制室監(jiān)控設(shè)備，可編程控制器（PLC）部分，檢測儀表部分，避雷部分，閉路監(jiān)控部分。目的在于使廠方能夠及時(shí)了解和掌握污水廠處理過程的運(yùn)行工況、工藝參數(shù)的變化及大小、優(yōu)化各工藝流程的運(yùn)行，保證出水水質(zhì)，降低處理成本，節(jié)省能耗，提高運(yùn)行管理水平，使污水處理廠能長期正常穩(wěn)定地運(yùn)行，取得最佳效益。

三: 系統(tǒng)控制說明

　　該廠主要在以下工藝過程中設(shè)置了自動(dòng)控制系統(tǒng)：
　　1：在粗、細(xì)格柵前后均設(shè)置了超聲波液位差計(jì)，并在現(xiàn)場及中央控制室電腦顯示器上實(shí)時(shí)顯示粗、細(xì)格柵前后液面的液位差值。根據(jù)本廠的處理水質(zhì)水量設(shè)定了工藝值，當(dāng)前后液位差值大于或等于該工藝值時(shí)，可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對粗、細(xì)格柵的連鎖啟停。
　　2：在進(jìn)水管中安裝了電磁流量計(jì)，實(shí)時(shí)測量進(jìn)水流量并在現(xiàn)場及中央控制室電腦顯示器上顯示預(yù)處理進(jìn)水泵站的液位值，并自動(dòng)根據(jù)該液位值的高低控制三臺進(jìn)水提升泵的啟停，使三臺提升泵的運(yùn)行時(shí)間基本上保持平衡，并在電腦上顯示出各臺提升泵的啟停狀態(tài)。在調(diào)節(jié)池中設(shè)置了pH計(jì)，可以測定瞬時(shí)進(jìn)水pH值，以反映進(jìn)水水質(zhì)是否符合處理要求。進(jìn)水pH值的設(shè)定要求范圍是4.0～9.0，當(dāng)進(jìn)水pH值不在此范圍內(nèi)時(shí)，中控室電腦上會發(fā)出聲光報(bào)警信號，并自動(dòng)關(guān)閉進(jìn)水閘門，以保證出水水質(zhì)。
　　3：在氧化溝厭氧池中設(shè)置氧化還原電位（ORP）在線測定儀一臺，在缺氧池及好氧池中分別設(shè)置溶解氧（DO）在線測定儀兩臺，在現(xiàn)場及中控室電腦上均可實(shí)時(shí)顯示測定值，本廠的氧化溝厭氧池ORP一般在－200mv左右；缺氧池DO一般在1.0 mg/L左右；好氧池DO一般在2.0～2.5mg/L左右。當(dāng)監(jiān)測到的實(shí)時(shí)值不在設(shè)定值范圍內(nèi)時(shí)，中控室電腦上會發(fā)出聲光報(bào)警信號，工作人員可據(jù)此決定鼓風(fēng)機(jī)開啟的臺數(shù)和曝氣量，在保證溶解氧在正常范圍內(nèi)的基礎(chǔ)上為用戶節(jié)省了能源消耗。并通過切換主機(jī)、副機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，使三臺鼓風(fēng)機(jī)的累計(jì)工作時(shí)間基本相等。
　　4：在好氧池中設(shè)置污泥濃度計(jì)兩臺，實(shí)施監(jiān)測好氧池中的污泥濃度，當(dāng)池中污泥濃度較大時(shí)，會及時(shí)減少二沉池中的污泥回流量，增加排泥；當(dāng)濃度較小時(shí)時(shí)，會適當(dāng)增加污泥回流量。以上控制過程均可以在中央控制室內(nèi)根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。
　　5：在二沉池中設(shè)置一臺泥位計(jì)，當(dāng)在線監(jiān)測泥位值偏高時(shí)，可自動(dòng)調(diào)節(jié)刮吸泥機(jī)、排泥設(shè)備，將剩余污泥外排，防止沉淀污泥發(fā)生腐敗。
　　6：在出水池中設(shè)置pH計(jì)、COD在線測定儀、污泥濃度計(jì)各一臺，并在現(xiàn)場及中控室實(shí)時(shí)監(jiān)測顯示測定值，工作人員可隨時(shí)掌握出水水質(zhì)情況，并判定出水是否達(dá)標(biāo)排放。赤坎水質(zhì)凈化廠出水要求達(dá)到國家二級標(biāo)準(zhǔn)。

四: 總體評價(jià)及存在的問題

　　本廠所采用的污水處理自動(dòng)化控制系統(tǒng)借鑒了國內(nèi)外先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)，控制理論及算法，實(shí)現(xiàn)了污水處理全過程自動(dòng)智能控制，節(jié)省了人力資源，能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地反映工藝過程中各個(gè)工藝參數(shù)的變化情況，并通過聲光報(bào)警，數(shù)據(jù)溢出時(shí)自動(dòng)暫停設(shè)備等方式提醒工作人員根據(jù)參數(shù)變化及時(shí)做出調(diào)整對策，保證整套處理過程長期穩(wěn)定、高效地運(yùn)行。
　　自動(dòng)化控制應(yīng)用于污水處理工藝過程，在國外已有許多成功范例和典型工程實(shí)例，近年來，我國也有許多污水處理廠借鑒國外先進(jìn)技術(shù)，將自動(dòng)化控制合理地應(yīng)用到污水處理工藝過程當(dāng)中，并且取得了良好的效果。但是在兩者相結(jié)合的過程中仍然存在許多問題，現(xiàn)作如下總結(jié)：
　　1：污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)中所采用的一些自動(dòng)化檢測設(shè)備、儀表、閥門的功能和精度目前還很不完善，在實(shí)際應(yīng)用中達(dá)不到預(yù)期的效果，誤差很大，因此，如果單純依靠這些檢測設(shè)備來判斷污水處理情況并實(shí)施自動(dòng)控制，往往很難達(dá)到處理水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放和節(jié)約能源的目的。
　　2:雖然許多污水處理廠采用ORP、DO、pH值作為參數(shù)來控制出水水質(zhì)，調(diào)節(jié)曝氣量，但是當(dāng)控制器無法找到ORP特征點(diǎn)時(shí)，污水處理系統(tǒng)仍然會按照時(shí)間來控制整個(gè)處理過程。
　　3：污水水質(zhì)的監(jiān)測與控制存在滯后問題，例如根據(jù)好氧池中的DO來控制鼓風(fēng)機(jī)的曝氣風(fēng)量，由于生化處理系統(tǒng)本身是處于動(dòng)態(tài)平衡當(dāng)中的，操作人員通過在線實(shí)時(shí)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)DO偏低（或偏高），并通過調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)葉輪轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)增加（或減少）曝氣量，在此過程中，DO值監(jiān)測與鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)節(jié)之間的滯后可能會導(dǎo)致鼓風(fēng)機(jī)無法準(zhǔn)確地根據(jù)好氧池中實(shí)際溶解氧的濃度來提供曝氣量，難以真正達(dá)到節(jié)能的目的。
　　4：儀器設(shè)備維護(hù)難度大。例如pH計(jì)、污泥濃度計(jì)、泥位計(jì)等儀器均有嚴(yán)格的使用維護(hù)要求，包括接觸探頭的定期清洗、標(biāo)定，設(shè)備損耗維修等等，并且現(xiàn)階段我國污水處理廠大都采用是進(jìn)口設(shè)備儀器，價(jià)格昂貴，這也在一定程度上增加了污水處理廠的投資費(fèi)用。

五: 結(jié)語

　　現(xiàn)今我國污水處理廠多是采用國外進(jìn)口設(shè)備與控制系統(tǒng)，價(jià)格高，維護(hù)困難。并且目前我國國產(chǎn)的在線分析測定儀器設(shè)備還不能達(dá)到精度要求，因此，進(jìn)行我國自主研發(fā)設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化控制系統(tǒng)，并提高儀器設(shè)備的測量精度和質(zhì)量，降低維護(hù)費(fèi)用，是我們現(xiàn)階段以及今后污水處理廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)發(fā)展的主要方向。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 牛學(xué)義.濟(jì)寧污水處理廠控制系統(tǒng)的特點(diǎn)[J].給水排水，2000,26(6):75-7 8.