污水處理廠的自動(dòng)控制與常規(guī)處理工藝

1、污水處理廠的自動(dòng)控制與常規(guī)處理工藝,自動(dòng)控制系統(tǒng)的概念,自動(dòng)控制：在人不直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置使整個(gè)生產(chǎn)過程或工作機(jī)械（被控對(duì)象）自動(dòng)地按預(yù)定規(guī)律運(yùn)行，或使其某個(gè)參數(shù)（被控量）按預(yù)定要求變化,污水處理廠自動(dòng)控制的目的,目的： 1.提高處理效率和可靠性 2.節(jié)省人力和運(yùn)行費(fèi)用 3.改善作業(yè)環(huán)境,為了便于介紹污水處理廠的自動(dòng)控制，先了解一下污水處理的常規(guī)工藝,污水處理主要技術(shù)、基本原理和工藝流程,污水處理技術(shù)，就是采用各種方法將污水中所含有的污染物分離出來(lái)，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無(wú)害和穩(wěn)定的物質(zhì)，從而使污水得到凈化。現(xiàn)代的污水處理技術(shù)，按其作用原理可分為物理處理法、化學(xué)處理法和生物處理法三類

2、,物理處理法,利用物理作用分離污水中主要呈懸浮狀態(tài)的污染物質(zhì)，在處理過程中污染物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)不發(fā)生改變。 主要有：利用污染物質(zhì)與水的密度差異借重力沉降作用使其從水中分離的沉淀法，利用篩濾介質(zhì)截流污水中的懸浮物的篩濾法；利用氣浮處理設(shè)備在污水中形成的微小氣泡上浮時(shí)將密度接近于水的微小顆粒狀的污染物質(zhì)粘附去除的氣浮法；利用反滲透膜將污染物截留的反滲透法等,物理處理法主要處理設(shè)施,主要處理設(shè)施包括格柵、沉砂池、沉淀池、氣浮池等,直棒式柵條格柵,格柵工藝流程圖,物理處理法常用的處理設(shè)施圖 （1）格柵,2）沉砂池 新建的污水處理廠多以曝氣沉砂池為主,曝氣式沉砂池,曝氣式沉砂池工藝流程圖,平流沉淀池,2）

3、沉淀池 主要包括平流式、豎流式、曝氣式和渦流式沉砂池，過去的沉砂池大多采用平流式，新建的處理廠則以曝氣式為主。今年來(lái)渦流式沉砂池也有增多的趨勢(shì)，而豎流沉砂池一般很少采用,池型呈長(zhǎng)方形，廢水從池的一端進(jìn)入，水平方向流過池子，從池的另一端流出。在池的進(jìn)口處底部設(shè)貯泥斗，其他部位池底有坡度，傾向貯泥斗,輻 流 式 沉 淀 池 剖 面,中心進(jìn)水,周邊進(jìn)水,豎流沉淀池,池型多為圓形，亦有長(zhǎng)方形或多角形，廢水從設(shè)在池中央的中心管進(jìn)入，從中心管下端經(jīng)過反射板后均勻緩慢地分布在池的橫斷面上，由于出水口設(shè)置在池面或池墻四周，故水的流向基本由下向上。污泥淤積在底部的污泥斗,化學(xué)處理法,利用化學(xué)反應(yīng)作用來(lái)分離、回收

4、污水中的污染物。 主要有： 1.混凝法 2.中和法 3.氧化還原法 4.吸附法等等 化學(xué)處理法主要用于工業(yè)廢水的處理,生物處理法,利用微生物的新陳代謝功能使污水中呈溶解和膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物被溶解并轉(zhuǎn)化為無(wú)害的物質(zhì)，包括好氧和厭氧生物處理兩種方式。 好氧生物處理法主要分為活性污泥法和生物膜法,活性污泥法的基本流程 圖,氧化溝 氧化溝是一種簡(jiǎn)易的活性污泥系統(tǒng)，屬于延時(shí)曝氣法。其曝氣設(shè)備為轉(zhuǎn)刷，設(shè)置在氧化溝的直段上，轉(zhuǎn)刷旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)混合液在池內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，并使活性污泥處于懸浮狀態(tài)。污水進(jìn)入反應(yīng)池，通常需要循環(huán)幾十圈，才能流出溝外,氧化溝工藝布置,6.9 污水處理廠的自動(dòng)控制及應(yīng)用,一、污水預(yù)處理設(shè)施,

5、1 進(jìn)水閘門的控制,2 除渣機(jī)的控制,通過控制進(jìn)水閘門的開閉來(lái)控制沉砂池的運(yùn)行數(shù)目,粗隔柵一般手動(dòng)控制，機(jī)械式除渣機(jī)也常在現(xiàn)場(chǎng)單獨(dú)控制 細(xì)隔柵一般用自動(dòng)定時(shí)器進(jìn)行間歇運(yùn)轉(zhuǎn)控制，也有根據(jù)監(jiān)測(cè)隔柵前后水位差進(jìn)行自動(dòng)除渣控制的。 雨水沉砂池前的除渣，一般與雨水泵的運(yùn)行聯(lián)動(dòng)來(lái)自動(dòng)除渣是常見的方式,3 除砂機(jī)的控制,一般都用定時(shí)器進(jìn)行自動(dòng)控制，起吊式除砂機(jī)除外,雨水沉砂池的排砂多數(shù)是與雨水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)相聯(lián)動(dòng)，在泵運(yùn)轉(zhuǎn)期間連續(xù)排砂,二、初次沉淀池,1 刮泥機(jī)和除沫設(shè)備的控制,由于在圓形或方形沉淀池中的刮泥周期長(zhǎng)，因而刮泥機(jī)連續(xù)運(yùn)行,長(zhǎng)方形沉淀池的鏈帶式刮泥機(jī)，可用定時(shí)器進(jìn)行間歇運(yùn)行的自動(dòng)控制。應(yīng)當(dāng)確定合理的運(yùn)

6、行周期時(shí)間,除沫設(shè)備常用管式集沫裝置，也采用浮動(dòng)式泵來(lái)除沫。一般都采用定時(shí)間歇自動(dòng)控制,2 排泥泵的控制,排泥泵的常用控制方法包括，(1)靠定時(shí)器來(lái)控制其開閉，(2)聯(lián)用定時(shí)器與流量計(jì)進(jìn)行控制，用定時(shí)器來(lái)決定泵的啟動(dòng)，用流量計(jì)來(lái)控制停泵，每日排放定量的污泥。應(yīng)合理地選擇間歇自動(dòng)控制的停泵與運(yùn)行時(shí)間,近年來(lái)，用定時(shí)器控制排泥泵的啟動(dòng)，用污泥濃度測(cè)定儀或污泥界面儀的信號(hào)來(lái)控制停泵的自動(dòng)控制方法應(yīng)用得越來(lái)越廣泛，如圖所示,此外，還有同時(shí)使用污泥界面計(jì)和污泥濃度測(cè)定儀來(lái)進(jìn)行自動(dòng)控制，即用污泥界面計(jì)控制排泥泵的啟動(dòng),圖6.3 排泥的自動(dòng)控制,三、曝氣池,1 供氣量的控制,1)定供氣量控制 指不管進(jìn)水流量

7、與有機(jī)物負(fù)荷如何變化，按供氣量的設(shè)定值控制供氣量恒定。通常，白天與夜間按兩個(gè)不同的設(shè)定值，來(lái)控制供氣量恒定?？煞譃榭刂乒娘L(fēng)機(jī)進(jìn)口閘閥與控制曝氣池空氣調(diào)節(jié)閥兩種控制,控制鼓風(fēng)機(jī)時(shí)可分為定供氣量控制、與流入污水量成比例控制、DO控制等。在實(shí)施這些控制時(shí)，通過曝氣池不同部件的空氣量調(diào)節(jié)閥，進(jìn)行供氣量分配的控制,曝氣池的控制參數(shù)有供氣量、回流污泥量和排泥量,2)與進(jìn)水量成比例控制,指按進(jìn)入曝氣池污水量成一定比例來(lái)調(diào)節(jié)供氣量，但應(yīng)隨時(shí)測(cè)定DO和出水水質(zhì)。也可分為控制鼓風(fēng)機(jī)與控制曝氣池空氣調(diào)節(jié)閥兩種控制,3)定DO濃度控制 在曝氣池內(nèi)設(shè)置在線的DO濃度檢測(cè)儀，根據(jù)反饋的DO檢測(cè)值，按DO的檢測(cè)值與設(shè)定值保

8、持一致來(lái)調(diào)節(jié)供氣量，維持DO濃度一定,圖6.4 通過控制鼓風(fēng)機(jī)的空氣量來(lái)控制DO濃度,4)最優(yōu)供氣量控制,指將影響供氣量的各種因素，如DO濃度、微生物量及其活性、氧轉(zhuǎn)移效率與速率、底物去除速率和進(jìn)水水質(zhì)等逐一進(jìn)行分析評(píng)價(jià)后實(shí)施的控制，它也作為包括回流污泥量控制和剩余污泥量控制在內(nèi)的活性污泥處理系統(tǒng)總體控制的一部分,2 回流污泥量控制,1)定回流污泥量控制 它與定供氣量控制一樣不考慮進(jìn)水負(fù)荷的變化，按一定的流量控制污泥回流。通常白天與夜間按兩個(gè)不同的設(shè)定值來(lái)控制回流污泥量,2)與進(jìn)水量成比例控制 按與進(jìn)水流量成一定比例來(lái)控制回流污泥量。但是，回流污泥濃度會(huì)隨著回流污泥量的變化而變化，很難維持ML

9、SS濃度不變,3)定MLSS濃度控制 是指使MLSS濃度盡可能維持等于某一最優(yōu)MLSS濃度的控制，該最優(yōu)MLSS濃度也稱最優(yōu)目標(biāo)值，也是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)數(shù)值。常用的實(shí)現(xiàn)定MLSS濃度的控制方式如圖所示,圖6.5 根據(jù)回流污泥濃度實(shí)現(xiàn)定MLSS濃度控制,還有兩種定MLSS濃度控制方法。一種是直接在曝氣池中設(shè)置在線MLSS檢測(cè)儀。根據(jù)MLSS目標(biāo)值與實(shí)測(cè)值的偏差，直接調(diào)節(jié)回流污泥量。另一種方法如圖所示,圖6.6 根據(jù)MLSS濃度實(shí)現(xiàn)定MLSS濃度控制,4)定FM控制,所謂定FM控制就是使F(有機(jī)物量)和M(微生物量)的比值保持在適宜的BODMLSS負(fù)荷范圍內(nèi)的控制方法。這種控制方法需要在線檢測(cè)污水流量、B

10、OD與MLSS濃度,四、二次沉淀池,1 定污泥排放量控制,指根據(jù)計(jì)算或經(jīng)驗(yàn)每日都排放一定量的污泥(kgd)，在操作時(shí)每日可排放一次或數(shù)次，以至于可以連續(xù)排放,排放時(shí)應(yīng)當(dāng)用MLSS濃度檢測(cè)儀和流量計(jì)來(lái)計(jì)量,這種控制方法更適合于設(shè)置回流污泥貯存池的定MLSS濃度控制,2 間歇定時(shí)排泥控制,指每隔一定的時(shí)間t排放污泥一次，使曝氣池中的MLSS至某一設(shè)定的最小濃度為止，其中兩次排泥的間隔時(shí)間t為一常數(shù)，何時(shí)排泥只取決于間隔時(shí)間，而與排泥前的MLSS濃度無(wú)關(guān),3 定污泥齡控制,定污泥齡控制就是通過連續(xù)控制排泥量維持污泥齡不變的控制方法,如果每日進(jìn)水水質(zhì)水量的波動(dòng)幅度不大，可以實(shí)現(xiàn)定污泥齡控制，尤其在設(shè)置

11、回流污泥貯存池時(shí)，可以通過改變MLSS濃度和排泥量Qw來(lái)維持定污泥齡,主要優(yōu)點(diǎn)是能在一定程度上穩(wěn)定出水質(zhì)量。要實(shí)現(xiàn)這一控制，必須將控制排泥量與控制回流污泥量結(jié)合起來(lái)操作,維持某一污泥齡c的排泥量由公式6.8計(jì)算,4 隨機(jī)排泥控制,是指根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)水量的變化情況及出水質(zhì)量的要求，通過隨機(jī)地排故污泥有目的地控制MLSS濃度的非定量非定時(shí)的一種排泥控制方式,例如，由于曝氣池的容積是一定的，而當(dāng)進(jìn)水有機(jī)物負(fù)荷較大時(shí)，為了緩解沖擊負(fù)荷的影響盡可能降低出水底物濃度，控制少排泥或不排泥以維持較高的MLSS濃度；而當(dāng)進(jìn)水有機(jī)物負(fù)荷較小時(shí)，可多排泥同時(shí)減少回流污泥量，以節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用,五、加氯消毒混合池,加氯消毒

12、混合池的控制主要是氯投加量的控制，一般按與處理流量成一定比率投加氯。為了投加合適的氯量，在加氮消毒混合池出水口處設(shè)置余氯檢查儀，根據(jù)余氯濃度信號(hào)，自動(dòng)改變投氯量比率的設(shè)定值,六、污泥濃縮池,濃縮池控制主要指排放濃縮污泥的控制。濃縮污泥排放的控制方法主要有,1)用計(jì)時(shí)器控制排泥泵的啟動(dòng)與停止,2)用計(jì)時(shí)器和預(yù)置計(jì)數(shù)器控制每日排出一定量的濃縮污泥,3)用計(jì)時(shí)器控制排泥泵的啟動(dòng)，用污泥濃度計(jì)檢測(cè)污泥濃度降低至某一設(shè)定濃度時(shí)停泵,4)用計(jì)時(shí)器控制泵的啟動(dòng)，用污泥濃度計(jì)、流量計(jì)和預(yù)置計(jì)數(shù)器控制每次都排出一定量的固形物(以干污泥質(zhì)量計(jì))時(shí)停泵(如圖所示,圖6.7 排出濃縮污泥的一種控制方法,七、厭氧消化池

13、,1 污泥投配與排出的控制,一般用水位計(jì)、流量計(jì)與順序控制器組合的系統(tǒng)，對(duì)向消化池投加生污泥、向二級(jí)消化池投配熟污泥、排除上清液和排出消化后的熟污泥等，都采用定容積流量控制,例如，投加生污泥的控制是與污泥濃縮池排泥泵聯(lián)動(dòng)的，消化污泥的排出是由水位計(jì)和計(jì)時(shí)器來(lái)控制的。此外，向二級(jí)消化池投放污泥和排放上清液都按推流式控制,2 攪拌控制,消化池的攪拌可分為機(jī)械攪拌方式與消化氣攪拌方式。近年來(lái)，消化氣攪拌式已成為厭氧池?cái)嚢璧闹髁?一級(jí)消化池常采用連續(xù)攪拌，也有時(shí)用計(jì)時(shí)器控制進(jìn)行間歇攪拌。采用間歇攪拌方式時(shí)，在加溫過程中或投配污泥過程中必須進(jìn)行攪拌,在采用消化氣來(lái)破碎與消除二級(jí)消化池中的浮渣時(shí)應(yīng)當(dāng)控制通

14、向攪拌用和破碎浮渣用的擴(kuò)散管的流量,3 溫度控制,消化池的加熱有熱交換式和蒸氣直接加熱式兩種。對(duì)于熱交換式控制熱水量，蒸氣直接加熱則控制蒸氣量，以維持消化池內(nèi)一定溫度,常采用反饋控制方式，根據(jù)消化池內(nèi)溫度計(jì)的測(cè)定值與溫度設(shè)定值之間的偏差，調(diào)節(jié)熱水量或蒸氣量,八、污泥脫水預(yù)處理設(shè)施,污泥脫水前均采用預(yù)處理，其目的是改善污泥脫水性能，提高脫水設(shè)備的處理能力,向污泥中投加混凝劑和助凝劑的化學(xué)調(diào)節(jié)法是最常用的方法,1 藥品溶解控制,熟石灰溶解的控制是，將貯存在筒倉(cāng)或加料斗上的熟石灰用傳送帶送到溶解池，形成溶解濃度為15一20的乳狀物，溶解方式分為間歇式和連續(xù)式,二價(jià)鐵鹽的控制是，使?jié)舛燃s為38的原液自

15、然流入或者用泵送入溶液池，按將其稀釋成4倍所需要的水量，控制稀釋水的投加量,高分子混凝劑分為固態(tài)顆粒狀和液態(tài)的兩種，顆粒狀的溶解控制與熟石灰相同液態(tài)的溶解控制與二價(jià)鐵鹽相同,2 投藥量控制,一般按污泥量與藥品成一定比率控制投藥量，如圖，用污泥流量計(jì)和濃度計(jì)檢測(cè)的污泥流量和污泥濃度來(lái)計(jì)算固形物(干污泥)質(zhì)量，據(jù)此按一定比率控制投藥量,圖6.8 投藥量控制系統(tǒng),3 投加污泥控制,在連續(xù)式投藥控制中，最好按一定流量來(lái)投加污泥。但當(dāng)混合池較小時(shí)，由于其液位的劇烈變化，投加污泥泵的啟動(dòng)與停止次數(shù)明顯增多，通常通過控制投泥泵的轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)保持混合池的液位不變,九、脫水機(jī),1 真空濾機(jī)的控制,為了使真空濾機(jī)保持具有額定的過濾能力，應(yīng)當(dāng)控制污泥轉(zhuǎn)筒中保持一定的污泥量,一般通過檢測(cè)轉(zhuǎn)筒中的污泥量