城陽(yáng)污水處理廠生物池潷水器控制系統(tǒng)改造應(yīng)用研究

王繼苗　程俊濤　曲勇　祝征圣

摘 要：青島城投雙元水務(wù)有限公司城陽(yáng)城區(qū)污水處理廠的一期采用SBR+MBBR工藝，擁有8座生物反應(yīng)器，按時(shí)間交替運(yùn)行。其工藝特點(diǎn)為連續(xù)進(jìn)水、間歇出水。SBR工藝在反應(yīng)器的進(jìn)水端增加了一個(gè)預(yù)反應(yīng)區(qū)，污水從預(yù)反應(yīng)區(qū)以很低的流速進(jìn)入主反應(yīng)區(qū)，對(duì)主反應(yīng)區(qū)的泥水分離不會(huì)產(chǎn)生明顯影響，由此實(shí)現(xiàn)在一個(gè)反應(yīng)池中連續(xù)進(jìn)水、生物氧化、硝化、反硝化、固液分離等過(guò)程，設(shè)施相對(duì)簡(jiǎn)單，因此該工藝在國(guó)內(nèi)外受到了廣泛重視并得到應(yīng)用在實(shí)際的工藝運(yùn)行中，間歇出水造成生物池出水流量波動(dòng)大，文章對(duì)此進(jìn)行調(diào)查分析，研究潷水器控制系統(tǒng)和深度處理單元運(yùn)行存在問(wèn)題并進(jìn)行分析、改造。研究表明，潷水器控制系統(tǒng)需要與后續(xù)處理單元進(jìn)行聯(lián)動(dòng)綁定，才能保證出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

關(guān)鍵詞：污水處理；SBR池；自動(dòng)控制；變頻控制

中圖分類號(hào)：TM571 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）05-0040-02

1 研究背景

城陽(yáng)城區(qū)污水處理廠生物池潷水器按時(shí)序運(yùn)行、間歇出水。由于出水流量變化波動(dòng)大，在水量變化最大和最小時(shí)對(duì)后續(xù)的深度處理單元砂濾池運(yùn)行造成較大影響，砂濾池運(yùn)行峰值水量為2 700 m3/h，而生物池出水最大值為4 000 m3/h。在最大水量情況下容易造成對(duì)砂濾池沖擊，使砂濾出水中SS濃度偏高，出水水質(zhì)超標(biāo)。

2 工程現(xiàn)狀

青島雙元水務(wù)有限公司的一期采用SBR+MBBR工藝，屬間歇出水的SBR工藝，實(shí)際運(yùn)行中生物池按時(shí)序運(yùn)行，交替出水。SBR生物池如圖1所示。水量變化范圍在300～4 000 m3/h之間，對(duì)后續(xù)升級(jí)改造砂濾池造成較大影響，水量曲線圖如圖2所示。

3 存在的問(wèn)題

由于生物池出水流量波動(dòng)大，升級(jí)改造工程中也考慮二級(jí)出水建設(shè)調(diào)節(jié)池，但受土地空間及工期實(shí)際影響，只在原有接觸池改造，但受池容影響，并不能在二級(jí)出水流量波動(dòng)下對(duì)水量進(jìn)行“削峰填谷”調(diào)節(jié)，一定程度上影響了連續(xù)流砂濾池運(yùn)行，影響出水水質(zhì)的穩(wěn)定。

4 分析研究及解決方案

SBR生物池潷水器與后續(xù)深度處理單元提升泵不具備聯(lián)動(dòng)功能，在潷水階段，潷水器控制器不能根據(jù)生物池水位高度和運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)，控制下降速度，從而造成潷水中段水量開(kāi)始偏高，一直延續(xù)至潷水結(jié)束。

深度處理單元4臺(tái)提升泵的控制策略為根據(jù)泵房和接觸池水位高度進(jìn)行開(kāi)啟臺(tái)數(shù)及頻率調(diào)節(jié)，如圖3所示。

在潷水中段大流量狀況下，隨著水位的快速上漲，提升泵開(kāi)啟臺(tái)數(shù)及頻率均增加，砂濾池水量隨之增加，最高流量可達(dá)4 000 m3/h。運(yùn)行中提升泵不能根據(jù)潷水器的下降信號(hào)、頻率等參數(shù)“提前量”運(yùn)行，提前控制泵房水位。

為解決生物池潷水階段出水流量不穩(wěn)定及相鄰潷水器交接過(guò)程中出水間斷問(wèn)題，保持出水流量相對(duì)連續(xù)，避免流量波動(dòng)，減小水量波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)深度處理單元出水流量基本保持區(qū)間800～2 500 m3/h內(nèi)穩(wěn)定，改造方案主要在潷水器控制系統(tǒng)和深度處理提升泵變頻器控制系統(tǒng)兩方面進(jìn)行控制改造研究。深度處理提升泵如圖4所示。

潷水器控制系統(tǒng)改造主要對(duì)外方控制方法破解并分析，理解及吸收。在程序設(shè)計(jì)模塊增加變頻器數(shù)據(jù)計(jì)算參數(shù)，并對(duì)原有的控制程序梯形圖進(jìn)行優(yōu)化。

①由于潷水器下降速度與運(yùn)行時(shí)間和基準(zhǔn)頻率存在算法關(guān)系，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，適當(dāng)增加潷水器下降基準(zhǔn)速度，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及值班人員反饋，頻率基準(zhǔn)值在7%～11%左右，修改現(xiàn)場(chǎng)控制觸摸屏程序，實(shí)現(xiàn)了人工設(shè)置，方便值班人員。

②潷水器開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)出水口與水面有一定落差，經(jīng)過(guò)多次現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、分析，可在潷水器收到啟動(dòng)信號(hào)后180 s，變頻器已相對(duì)較高頻率（20 Hz）運(yùn)行，以使出水口盡快與水面接觸，延長(zhǎng)出水時(shí)間。

③潷水器在最底部時(shí)，延長(zhǎng)潷水器停留時(shí)間，增加生物池出水量。

深度處理單元關(guān)鍵技術(shù)主要是程序設(shè)計(jì)增加數(shù)組通訊傳送指令，讀取潷水器控制器參數(shù)，在提升泵程序中引用。提升泵變頻器在與泵房水位聯(lián)動(dòng)的基礎(chǔ)上，聯(lián)動(dòng)了潷水器運(yùn)行參數(shù)，在潷水器下降前運(yùn)行提升泵，水泵進(jìn)入低水位運(yùn)行程序；在潷水器上升前，加入提前量參數(shù)適當(dāng)降低運(yùn)行頻率進(jìn)入高水位運(yùn)行程序；在潷水器不出水階段，保證水量基本滿足砂濾最小水量要求，程序通訊圖如圖5所示。

通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的調(diào)試運(yùn)行，潷水器及提升泵控制系統(tǒng)研究改造取得了較好的效果，對(duì)比以前的水位曲線，調(diào)節(jié)曲線如圖6所示。

項(xiàng)目完成后，根據(jù)對(duì)該研究項(xiàng)目的跟蹤，城陽(yáng)污水處理廠生物池潷水器控制系統(tǒng)改造應(yīng)用研究達(dá)到了項(xiàng)目任務(wù)目標(biāo)，通過(guò)對(duì)SBR生物池潷水器運(yùn)行速度和提升泵控制系統(tǒng)的改造研究，解決生物池潷水階段出水流量不穩(wěn)定及相鄰潷水器交接過(guò)程中出水間斷問(wèn)題，保持出水流量相對(duì)連續(xù)，避免出現(xiàn)流量波動(dòng)，減小水量波動(dòng)對(duì)后續(xù)處理單元的影響。

5 存在的不足

城陽(yáng)污水處理廠生物池潷水器控制系統(tǒng)改造應(yīng)用研究達(dá)到了預(yù)期目的，運(yùn)行中也取得了良好的效果，但也存在不足之處，如實(shí)際運(yùn)行中如污水廠或生物池水量發(fā)生變化，并不能及時(shí)反饋到潷水器控制系統(tǒng)中，從而造成潷水器只按預(yù)設(shè)程序運(yùn)行，偶爾造成水量波動(dòng)，還是會(huì)影響后續(xù)污水處理單元運(yùn)行。受接觸池容影響，單純靠變頻并不能對(duì)水量波動(dòng)“削峰填谷”調(diào)節(jié)，一定程度上影響連續(xù)流砂濾池運(yùn)行。下一步可考慮在生物池潷水器增加浮球開(kāi)關(guān)及現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集模塊，增加對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的參數(shù)采集，較好地反饋現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況。

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