探讨污水处理与电气控制

1 工程概况

某机场的污水处理主要是靠该机场污水处理厂处理，该污水处理厂设计污水处理量为1.2万t/天，使用改良型A2/O方法工艺处理，具备有良好脱碳除磷、排出的水质量高等优点。通过使用电气控制技术，该污水厂做到了污水处理的自动化控制以及重要参数在线监测。

2 污水的处理工艺流程

工艺流程如图1所示，污水经过计量后，流入格栅井，通过提升泵流入曝气沉砂池，经过物理处理除去部分渣滓后流入生化池，污水中的有机物质和氨氮等很多污染物在生化池中利用活性污泥得到去除，经过生化池处理后的污水又自流排入二沉池，二沉池沉淀的污泥经过回流至生化池，上清液则流入纤维转盘和紫外消毒系统，经过滤消毒后的污水排出至河流。

3 污水处理工艺原理

本工程设计的进水污染物的浓度较低，而且需要脱氮除磷；处理的水量不大，所以采用了占地面积较小，可在比较低的负荷下运行。A2/O改良型处理工艺主要包括了生物处理系统、深度处理系统、污泥处理系统和预处理系统。

预处理系统是参考物理法作用原理，通过机械阻隔和重力沉降的方式，去除污水中可沉固体物质和大块的漂浮物。相对应构筑物的处理设备有粗和细两种格栅，提升泵房中的提升泵和曝气沉砂池及其设备。

活性污泥法处理系统是采用的生物处理系统。曝气池和污泥回流池、二级沉降池等共同组成了活性污泥法处理系统。A2/O工艺是由预缺氧、厌氧、缺氧和好氧这四个处理工序所组成。水中的碳源有机物和氨氮及磷去除，是利用生化池中培养和栖息在活性污泥中的异氧型微生物、自氧型微生物的生命活动去除的，以满足污水的达标排放。这一环节置于初级处理之后，为二级处理系统，是该污水处理厂的核心部分。

污泥处理系统是污水处理过程中所产生的污泥，处理污泥的工艺措施。本着资源化、稳定性、无害化、减量化的工艺思路，工艺过程采用了脱水、外运及相关的机械和设备。

深度处理系统是污水后续处理系统。通过过滤、消毒等手段去除污水中的SS、细菌以使污水中的污染物以达到排放标准。

4 污水处理控制的流程 4.1 污水控制系统的组成

中央控制室2台上位机工作站和变配电室PLC站、纤维转盘紫外消毒PLC站、进水泵房PLC站、鼓风机房PLC站、脱水机房PLC站这五个控制站共同组成了全厂控制系统。见图2所示：

电源模板、CPU模块、（IO）模块、（AI&AO）模块一起组成了PLC站。其中IO、AI、AO、模块数量的确定，首先根据实际情况构建节点图纸，然后计算出每个PLC站所需要的控制点数，还需要考虑每个PLC站适量的预留点，来决定安装模块的多少。光纤网络通讯连接着每个PLC站。

2台上位机工作站、模拟屏等终端组成了中央控制室。计算机是WindowsXP系统，IT75通讯网卡在每台计算机上分别配有，可以实时采集工作中的生产数据，实现了DH+PLC网控。组态王监控软件是亚控科技公司的产品，所以PLC控制的模拟画面都可以显示查看，做到了对整个系统的设备实施控制和远程操作。

4.2 污水处理工艺操作流程

4.2.1 一级处理区的PLC站组成及流程。它主要的作用是监控曝气沉砂装置、格栅除污机、进水泵和刮泥机。每台格栅除污机都安装有2台HF1500-11设备，格栅的前后安装有超声波液位差测量仪，PLC会在自控模式下根据相关的参数来自动控制运行状态。污水在通过格栅时，格栅阻挡污水中的杂物会使格栅前的水位升高，格栅前后如果液位高差达到了16cm时，除污机根据时间会自动启动，每隔120秒自动行运转1次；自动运行时间间隔都是根据运行经验来调整的。

进水泵中安装有3台41kW的污水泵，如果在集水井中安装超声波液位计仪，可以通过PLC显示集水井的液位。控制水泵机组的运行状态可以通过PLC集水池液位高差、水泵运行的时间、水泵运行状况。其中集水池液位高差的多少对应有4个控制点：（1）超低水位，如果液位高差低于1.6m时进水泵就会停止所有的工作；（2）当3.0m>液位>1.6m时，就会保持1台泵工作；（3）当5.0m>液位>3.0m时，2台泵同时保持运行；（4）当8.0m>液位>5.0m时，3台泵同时保持运行。

水泵运行的规则：（1）泵的运行规则，必须要保证运行时“先启后停”，还要保证3台泵总体的运行时间要相同；（2）禁止同一台泵在一个小时内启停6次；（3）如果需要2台以上泵同时启动时，必须保证泵之间间隔5s依次启动。

其中曝气沉砂系统是由1台砂水分离器、除油沉砂桥、就地控制柜，2台吸水泵、3台罗茨风机组成。PLC在自动控制模式下会根据时间程序来控制开启水沙分离器和鼓风机曝气。PLC可以在自控模式下控制除油沉砂机运行，PLC下达停机指令后，除油沉砂机会在完成工作循环时停机。吸水泵采用CO80-MHO4RAL，在PLC的控制下会定时开启，把曝气沉砂池的栅渣吸出。流量计采用E+H的FMU861-R1B1A1，在计量槽上安装，用于检测进水的流量，把这些数值信号转换成4～20mADC信号然后输入PLC系统，为主控室提供控制参数。

4.2.2 二级处理区组成及流程。在鼓风机房中设有二级处理区PLC站，其作用是承担电磁流量计、鼓风机、溶解氧分析仪、热压式气体流量计、水下搅拌机、吸泥机、外回流泵、内回流泵的监控。

机房使用TURBOKA5S-GK200型号的3台鼓风机，功率为55kW，为好氧池提供气体。因为TURBOKA5S-GK200型号的鼓风机转速高、功率大，所以TURBOKA5S-GK200型号的鼓风机还自带有1套控制系统，因此PLC系统不会参与鼓风机的启停控制（TURBOKA5S-GK200型号鼓风机的停启都是手动操作），但是鼓风机控制系统可以和PLC系统互相通讯，鼓风机的运行状态能随时在中央控制室观察（如油温、电机电流、压力等），要是出现故障控制室会立即反映到上位机工作站上，专用软件会自动报警。

2台ZULLIGDO-95型号的溶解氧分析仪器，在2个好氧池中分别安装，可以用来检测溶解氧数值。热压式气体流量计使用2台SIERRA型，在2个好氧池的供气管入口处分别安装，测量空气中的流量。把这些数值的信号经过转换，转化成4～20mADC信号，再输入PLC系统，然后在上位机的工作站中建立数据库，拥有对数据记录分时等处理功能，工作人员能定量地分析供氧气量、气候条件、进水的流量这三者之间对比关系，必须控制曝气池的溶解氧量在正常范围，使工作可以更加高效。

2台内回流泵和8台水下搅拌机分别安装在好氧区处和缺氧区，分别用于出水端的微生物回流和缺氧区的搅拌推流。

两组沉淀池分别安装2台吸泥机，2台吸泥机循环运行，主要为排泥槽抽送污泥，污泥通过回流污泥管然后流入回流污泥泵房。当吸泥机在运行工作模式下

时，吸泥机前进和停止由PLC控制，PLC同时还要控制吸泥机的交叉运行，即：1台吸泥机前进并吸泥，另1台吸泥机后退不吸泥，如果2台吸泥机同时吸泥就会导致回流，污泥泵房不能进水太多不然会造成跑水的情况。同时吸泥机、吸泥泵的运行的信息，PLC会将这些信号信息传输至上位机，以供上位机监控。回流泵房LXB-1000型的2台，使用功率11kW的螺旋泵，把回流污泥抽送至生化池。

4.2.3 深度处理区。纤维转盘和紫外线消毒渠系统是由一套纤维转盘过滤系统和一套紫外线消毒系统组成，纤维转盘过滤系统是利用时间和液位控制转盘进行反冲洗、排泥等，PLC系统事先写入程序，水位高于2.8m启动反冲洗、排泥程序控制，待水位降至2m以下，自动停止。当水量较低时，每隔2小时自动进行一次反冲洗、排泥动作。

紫外线消毒系统控制原理与纤维转盘系统相似，在此不再叙述。

4.2.4 变配电室的作用。配电柜的变压器的温度、是否合闸状态、电流电压的高低、过流的多少等的信号，通过上位机工作站和配电室内PLC3站相联，使主控室可以对这些信号进行查看，并且会提供自动报警功能。

5 结语

该污水处理厂经过4年的运行，进水泵房、脱水机房、生化池上设备均实现了自动化的运行，污水处理的各项指标达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）的一级，A标准，系统运行效果良好，达到了自动化运行的目的。

参考文献

[1] 任志强，谷峰，路永奇，等.CASS工艺处理城市污水的设计与运行[J].工业用水与废水，2011，（2）.

[2] 吴胜举，王洪涛.某城市污水处理厂沉砂池设计[J].工业用水与废水，2013，（1）.