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行【污水處理設(shè)備】簡單的處理,但是隨著我國國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展,城市規(guī)模不斷擴大,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,需要進行實時檢測的項目指標(biāo)多而復(fù)雜,例如:進出水pH值、進水流量、曝氣池溶解氧量等等，如要對這些指標(biāo)逐一實時檢測，無疑會耗費大量的人力物力。隨之我國工業(yè)化進程的迅速發(fā)展，自動控制系統(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，將先進的工藝及設(shè)備引進國內(nèi)，在提高工藝設(shè)備技術(shù)水平的同時，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污水處理設(shè)施的監(jiān)測、運行和管理，實現(xiàn)了計算機控制、報警、計算和瞬時記錄。美國在20世紀(jì)70年代中期開始實現(xiàn)污水處理廠的自動控制，目前主要污水處理廠已實現(xiàn)了工藝流程中主要參數(shù)的自動測試和控制。80年代以來在美國召開了兩次水處理儀器和自動化的學(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化已發(fā)展到實用水平[1]。與國外相比，我國污水處理自動化控制起步較晚，進入90年代以后污水處理廠才開始引入自動控制系統(tǒng)[2]，但多是直接引進國外成套自控設(shè)備，國產(chǎn)自動控制系統(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：
該廠采用的自動化控制系統(tǒng)主要包括以下幾個部分：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了解和掌握污水廠處理過程的運行工況、工藝參數(shù)的變化及大小、優(yōu)化各工藝流程的運行，保證出水水質(zhì)，降低處理成本，節(jié)省能耗，提高運行管理水平，使污水處理廠能長期正常穩(wěn)定地運行，取得比較佳效益。
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，并在現(xiàn)場及中央控制室電腦顯示器上實時顯示粗、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，可以自動實現(xiàn)對粗、細(xì)格柵的連鎖啟停。
2：在進水管中安裝了電磁流量計，實時測量進水流量并在現(xiàn)場及中央控制室電腦顯示器上顯示預(yù)處理進水泵站的液位值，并自動根據(jù)該液位值的高低控制三臺進水提升泵的啟停，使三臺提升泵的運行時間基本上保持平衡，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，可以測定瞬時進水pH值，以反映進水水質(zhì)是否符合處理要求。進水pH值的設(shè)定要求范圍是4.0～9.0，當(dāng)進水pH值不在此范圍內(nèi)時，中控室電腦上會發(fā)出聲光報警信號，并自動關(guān)閉進水閘門，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時顯示測定值，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)測到的實時值不在設(shè)定值范圍內(nèi)時，中控室電腦上會發(fā)出聲光報警信號，工作人員可據(jù)此決定鼓風(fēng)機開啟的臺數(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、副機的運行狀態(tài)，使三臺鼓風(fēng)機的累計工作時間基本相等。
4：在好氧池中設(shè)置污泥濃度計兩臺，實施監(jiān)測好氧池中的污泥濃度，當(dāng)池中污泥濃度較大時，會及時減少二沉池中的污泥回流量，增加排泥；當(dāng)濃度較小時時，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)進行遠(yuǎn)程控制。
5：在二沉池中設(shè)置一臺泥位計，當(dāng)在線監(jiān)測泥位值偏高時，可自動調(diào)節(jié)刮吸泥機、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、COD在線測定儀、污泥濃度計各一臺，并在現(xiàn)場及中控室實時監(jiān)測顯示測定值，工作人員可隨時掌握出水水質(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 總體評價及存在的問題
本廠所采用的污水處理自動化控制系統(tǒng)借鑒了國內(nèi)外先進的計算機軟、硬件技術(shù)，控制理論及算法，實現(xiàn)了污水處理全過程自動智能控制，節(jié)省了人力資源，能夠及時、準(zhǔn)確地反映工藝過程中各個工藝參數(shù)的變化情況，并通過聲光報警，數(shù)據(jù)溢出時自動暫停設(shè)備等方式提醒工作人員根據(jù)參數(shù)變化及時做出調(diào)整對策，保證整套處理過程長期穩(wěn)定、高效地運行。
自動化控制應(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例，近年來，我國也有許多污水處理廠借鑒國外先進技術(shù)，將自動化控制合理地應(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：污水處理自動控制系統(tǒng)中所采用的一些自動化檢測設(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施自動控制，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特征點時，污水處理系統(tǒng)仍然會按照時間來控制整個處理過程。
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)機的曝氣風(fēng)量，由于生化處理系統(tǒng)本身是處于動態(tài)平衡當(dāng)中的，操作人員通過在線實時監(jiān)測發(fā)現(xiàn)DO偏低（或偏高），并通過調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機葉輪轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)增加（或減少）曝氣量，在此過程中，DO值監(jiān)測與鼓風(fēng)機風(fēng)量調(diào)節(jié)之間的滯后可能會導(dǎo)致鼓風(fēng)機無法準(zhǔn)確地根據(jù)好氧池中實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)備維護難度大。例如pH計、污泥濃度計、泥位計等儀器均有嚴(yán)格的使用維護要求，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口設(shè)備儀器，價格昂貴，這也在一定程度上增加了污水處理廠的投資費用。
五 結(jié)語
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