污水處理與電氣控制探討

摘要：某機場的污水處理主要靠該機場污水處理廠處理，該污水處理廠設計污水處理量使用改良型A2/O方法工藝處理，達到了脫碳除磷效果良好、排出水質量高等優點。文章以實際工程為例，按照機場污水處理的基本要求對污水處理工藝流程進行了分析，并對污水處理中電氣化控制技術的應用進行了探討。

關鍵詞：機場；污水處理；電氣控制；工藝流程；改良型A2/O方法；脫碳除磷 文獻標識碼：A

中圖分類號：X703 文章編號：1009-2374（2016）26-0080-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.26.038

1 工程概況

某機場的污水處理主要是靠該機場污水處理廠處理，該污水處理廠設計污水處理量為1.2萬t/天，使用改良型A2/O方法工藝處理，具備有良好脫碳除磷、排出的水質量高等優點。通過使用電氣控制技術，該污水廠做到了污水處理的自動化控制以及重要參數在線監測。

2 污水的處理工藝流程

工藝流程如圖1所示，污水經過計量后，流入格柵井，通過提升泵流入曝氣沉砂池，經過物理處理除去部分渣滓后流入生化池，污水中的有機物質和氨氮等很多污染物在生化池中利用活性污泥得到去除，經過生化池處理后的污水又自流排入二沉池，二沉池沉淀的污泥經過回流至生化池，上清液則流入纖維轉盤和紫外消毒系統，經過濾消毒后的污水排出至河流。

3 污水處理工藝原理

本工程設計的進水污染物的濃度較低，而且需要脫氮除磷；處理的水量不大，所以采用了占地面積較小，可在比較低的負荷下運行。A2/O改良型處理工藝主要包括了生物處理系統、深度處理系統、污泥處理系統和預處理系統。

預處理系統是參考物理法作用原理，通過機械阻隔和重力沉降的方式，去除污水中可沉固體物質和大塊的漂浮物。相對應構筑物的處理設備有粗和細兩種格柵，提升泵房中的提升泵和曝氣沉砂池及其設備。

活性污泥法處理系統是采用的生物處理系統。曝氣池和污泥回流池、二級沉降池等共同組成了活性污泥法處理系統。A2/O工藝是由預缺氧、厭氧、缺氧和好氧這四個處理工序所組成。水中的碳源有機物和氨氮及磷去除，是利用生化池中培養和棲息在活性污泥中的異氧型微生物、自氧型微生物的生命活動去除的，以滿足污水的達標排放。這一環節置于初級處理之后，為二級處理系統，是該污水處理廠的核心部分。

污泥處理系統是污水處理過程中所產生的污泥，處理污泥的工藝措施。本著資源化、穩定性、無害化、減量化的工藝思路，工藝過程采用了脫水、外運及相關的機械和設備。

深度處理系統是污水后續處理系統。通過過濾、消毒等手段去除污水中的SS、細菌以使污水中的污染物以達到排放標準。

4 污水處理控制的流程

4.1 污水控制系統的組成

中央控制室2臺上位機工作站和變配電室PLC站、纖維轉盤紫外消毒PLC站、進水泵房PLC站、鼓風機房PLC站、脫水機房PLC站這五個控制站共同組成了全廠控制系統。見圖2所示：

電源模板、CPU模塊、（IO）模塊、（AI&AO）模塊一起組成了PLC站。其中IO、AI、AO、模塊數量的確定，首先根據實際情況構建節點圖紙，然后計算出每個PLC站所需要的控制點數，還需要考慮每個PLC站適量的預留點，來決定安裝模塊的多少。光纖網絡通訊連接著每個PLC站。

2臺上位機工作站、模擬屏等終端組成了中央控制室。計算機是WindowsXP系統，IT75通訊網卡在每臺計算機上分別配有，可以實時采集工作中的生產數據，實現了DH+PLC網控。組態王監控軟件是亞控科技公司的產品，所以PLC控制的模擬畫面都可以顯示查看，做到了對整個系統的設備實施控制和遠程操作。

4.2 污水處理工藝操作流程

4.2.1 一級處理區的PLC站組成及流程。它主要的作用是監控曝氣沉砂裝置、格柵除污機、進水泵和刮泥機。每臺格柵除污機都安裝有2臺HF1500-11設備，格柵的前后安裝有超聲波液位差測量儀，PLC會在自控模式下根據相關的參數來自動控制運行狀態。污水在通過格柵時，格柵阻擋污水中的雜物會使格柵前的水位升高，格柵前后如果液位高差達到了16cm時，除污機根據時間會自動啟動，每隔120秒自動行運轉1次；自動運行時間間隔都是根據運行經驗來調整的。

進水泵中安裝有3臺41kW的污水泵，如果在集水井中安裝超聲波液位計儀，可以通過PLC顯示集水井的液位。控制水泵機組的運行狀態可以通過PLC集水池液位高差、水泵運行的時間、水泵運行狀況。其中集水池液位高差的多少對應有4個控制點：（1）超低水位，如果液位高差低于1.6m時進水泵就會停止所有的工作；（2）當3.0m>液位>1.6m時，就會保持1臺泵工作；（3）當5.0m>液位>3.0m時，2臺泵同時保持運行；（4）當8.0m>液位>5.0m時，3臺泵同時保持運行。

水泵運行的規則：（1）泵的運行規則，必須要保證運行時“先啟后停”，還要保證3臺泵總體的運行時間要相同；（2）禁止同一臺泵在一個小時內啟停6次；（3）如果需要2臺以上泵同時啟動時，必須保證泵之間間隔5s依次啟動。

其中曝氣沉砂系統是由1臺砂水分離器、除油沉砂橋、就地控制柜，2臺吸水泵、3臺羅茨風機組成。PLC在自動控制模式下會根據時間程序來控制開啟水沙分離器和鼓風機曝氣。PLC可以在自控模式下控制除油沉砂機運行，PLC下達停機指令后，除油沉砂機會在完成工作循環時停機。吸水泵采用CO80-MHO4RAL，在PLC的控制下會定時開啟，把曝氣沉砂池的柵渣吸出。流量計采用E+H的FMU861-R1B1A1，在計量槽上安裝，用于檢測進水的流量，把這些數值信號轉換成4～20mADC信號然后輸入PLC系統，為主控室提供控制參數。

4.2.2 二級處理區組成及流程。在鼓風機房中設有二級處理區PLC站，其作用是承擔電磁流量計、鼓風機、溶解氧分析儀、熱壓式氣體流量計、水下攪拌機、吸泥機、外回流泵、內回流泵的監控。

機房使用TURBOKA5S-GK200型號的3臺鼓風機，功率為55kW，為好氧池提供氣體。因為TURBOKA5S-GK200型號的鼓風機轉速高、功率大，所以TURBOKA5S-GK200型號的鼓風機還自帶有1套控制系統，因此PLC系統不會參與鼓風機的啟停控制（TURBOKA5S-GK200型號鼓風機的停啟都是手動操作），但是鼓風機控制系統可以和PLC系統互相通訊，鼓風機的運行狀態能隨時在中央控制室觀察（如油溫、電機電流、壓力等），要是出現故障控制室會立即反映到上位機工作站上，專用軟件會自動報警。

2臺ZULLIGDO-95型號的溶解氧分析儀器，在2個好氧池中分別安裝，可以用來檢測溶解氧數值。熱壓式氣體流量計使用2臺SIERRA型，在2個好氧池的供氣管入口處分別安裝，測量空氣中的流量。把這些數值的信號經過轉換，轉化成4～20mADC信號，再輸入PLC系統，然后在上位機的工作站中建立數據庫，擁有對數據記錄分時等處理功能，工作人員能定量地分析供氧氣量、氣候條件、進水的流量這三者之間對比關系，必須控制曝氣池的溶解氧量在正常范圍，使工作可以更加高效。

2臺內回流泵和8臺水下攪拌機分別安裝在好氧區處和缺氧區，分別用于出水端的微生物回流和缺氧區的攪拌推流。

兩組沉淀池分別安裝2臺吸泥機，2臺吸泥機循環運行，主要為排泥槽抽送污泥，污泥通過回流污泥管然后流入回流污泥泵房。當吸泥機在運行工作模式下時，吸泥機前進和停止由PLC控制，PLC同時還要控制吸泥機的交叉運行，即：1臺吸泥機前進并吸泥，另1臺吸泥機后退不吸泥，如果2臺吸泥機同時吸泥就會導致回流，污泥泵房不能進水太多不然會造成跑水的情況。同時吸泥機、吸泥泵的運行的信息，PLC會將這些信號信息傳輸至上位機，以供上位機監控。回流泵房LXB-1000型的2臺，使用功率11kW的螺旋泵，把回流污泥抽送至生化池。

4.2.3 深度處理區。纖維轉盤和紫外線消毒渠系統是由一套纖維轉盤過濾系統和一套紫外線消毒系統組成，纖維轉盤過濾系統是利用時間和液位控制轉盤進行反沖洗、排泥等，PLC系統事先寫入程序，水位高于2.8m啟動反沖洗、排泥程序控制，待水位降至2m以下，自動停止。當水量較低時，每隔2小時自動進行一次反沖洗、排泥動作。

紫外線消毒系統控制原理與纖維轉盤系統相似，在此不再敘述。

4.2.4 變配電室的作用。配電柜的變壓器的溫度、是否合閘狀態、電流電壓的高低、過流的多少等的信號，通過上位機工作站和配電室內PLC3站相聯，使主控室可以對這些信號進行查看，并且會提供自動報警功能。

5 結語

該污水處理廠經過4年的運行，進水泵房、脫水機房、生化池上設備均實現了自動化的運行，污水處理的各項指標達到了《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）的一級，A標準，系統運行效果良好，達到了自動化運行的目的。

參考文獻

[1] 任志強，谷峰，路永奇，等.CASS工藝處理城市污水的設計與運行[J].工業用水與廢水，2011，（2）.

[2] 吳勝舉，王洪濤.某城市污水處理廠沉砂池設計[J].工業用水與廢水，2013，（1）.

作者簡介：邢昊（1988-），男，四川成都人，四川省機場集團有限公司電氣助理工程師，研究方向：污水處理。

（責任編輯：王 波）