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自動(dòng)化儀表控制系統(tǒng)在城市生活污水處理中的應(yīng)用

 更新時(shí)間:2010-02-02 點(diǎn)擊量:2481

自動(dòng)化儀表控制系統(tǒng)在城市生活污水處理中的應(yīng)用

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)排放到四周下游水體之中,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(huì)對(duì)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(duì)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(shì)。

在城市污水處理廠的治理方面,早期主要是由技術(shù)人員現(xiàn)場檢測(cè)、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(cè)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(duì)這些指標(biāo)逐一實(shí)時(shí)檢測(cè),無疑會(huì)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(cè)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)和治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(jí)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(cè)、運(yùn)行和治理,實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制、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(cè)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)化的學(xué)術(shù)會(huì)議,會(huì)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。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),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:中心控制室監(jiān)控設(shè)備,可編程控制器部分,檢測(cè)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)了解和把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)行治理水平,使污水處理廠能長期正常穩(wěn)定地運(yùn)行,取得*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)場及中心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(duì)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(cè)量進(jìn)水流量并在現(xiàn)場及中心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(tái)進(jìn)水提升泵的啟停,使三臺(tái)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(tái)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(cè)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(huì)發(fā)出聲光警信號(hào),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)置氧化還原電位測(cè)定儀一臺(tái),在缺氧池及好氧池中分別設(shè)置溶解氧測(cè)定儀兩臺(tái),在現(xiàn)場及中控室電腦上均可實(shí)時(shí)顯示測(cè)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1.0mg/L左右;好氧池DO一般在2.0~2.5mg/L左右。當(dāng)監(jiān)測(cè)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(huì)發(fā)出聲光警信號(hào),工作人員可據(jù)此決定鼓風(fēng)機(jī)開啟的臺(tái)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(tái)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(tái),實(shí)施監(jiān)測(cè)好氧池中的污泥濃度,當(dāng)池中污泥濃度較大時(shí),會(huì)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(huì)適當(dāng)增加污泥回流量。以上控制過程均可以在中心控制室內(nèi)根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

5:在二沉池中設(shè)置一臺(tái)泥位計(jì),當(dāng)監(jiān)測(cè)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測(cè)定儀、污泥濃度計(jì)各一臺(tái),并在現(xiàn)場及中控室實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示測(cè)定值,工作人員可隨時(shí)把握出水水質(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(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

四:總體評(píng)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*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(duì)策,保證整套處理過程長期穩(wěn)定、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*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(cè)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,假如單純依靠這些檢測(cè)設(shè)備來判定污水處理情況并實(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(huì)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(cè)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,操作人員通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)DO偏低,并通過調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)葉輪轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)增加曝氣量,在此過程中,DO值監(jiān)測(cè)與鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)節(jié)之間的滯后可能會(huì)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)的分析測(cè)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(cè)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。

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