電氣控制在一體化污水處理設備中的應用研究

摘 要：詳細介紹了一體化污水處理設備的基本原理，并以鶴山市雅瑤鎮南靖區的農村污水改造項目為例，介紹了20 t一體化污水處理設備電氣控制系統的應用，通過分析污水A/O生物接觸氧化法處理工藝及污水排放標準，探討從一級B提升至一級A排放標準的影響因素，并結合實際情況加以分析，目的是使污水處理系統的電氣控制方案發揮其最大的效果，從而解決農村污水處理問題。

關鍵詞：電氣控制;一體化污水處理設備;應用

0? ? 引言

目前，農村水污染情況普遍存在且較為嚴重，原因是農村存在大量污水直排的現象，且農村污水處理率的增長仍非常緩慢，污水管網不完善，部分污水管網破損嚴重，加上農村周邊部分小企業存在偷排漏排的情況，造成周邊環境的水質被污染。農村污水問題制約了農村經濟的健康發展，并嚴重影響了生態環境與村民的身體健康。因此，隨著新農村建設工作的推進，在農村污水改造方面，我國加快了污水處理設施的建設，積極推進污水處理工作，致力于農村污水凈化與減排，尤其是對村鎮生活污水處理設施建設因地制宜選擇處理工藝，采用先進技術，以提升污水處理設施治污效能。

針對農村的污水系統改造問題，本工程從電氣控制、工藝技術等方面進行探討，采用A/O生物接觸氧化一體化污水處理設備對農村分散式污水進行集中處理，希望能為解決我國新農村水環境問題提供有益的參考借鑒。

1? ? 工程概況

鶴山市雅瑤鎮雅瑤河農村分散式污水處理工程南靖項目區位于雅瑤鎮西南部，鋪設生活污水管網長度17 018.73 m，均采用PE200聚乙烯給水管，配套檢查井370個，建設農村污水處理設施11套，污水處理總規模190 m3/d，均采用A/O生物接觸氧化一體化污水處理設備，處理效果達到一級B排放標準。本次每個站點原則上均配套工具房一間，每間工具房建筑面積9 m2，共9個站點。

2? ? 一體化污水處理設備技術方案

2.1? ? 工藝流程

本工程采用的A/O生物接觸氧化法處理工藝流程如圖1所示。

2.2? ? 工作原理

本工程的污水處理系統均采用碳鋼結構一體化污水處理設備，其安裝狀況如圖2所示，一體化污水處理設備集成了調節池、初沉池、接觸池、沉淀池、污泵池等設施，埋地處理。采用A/O生物接觸氧化法處理工藝，其中包括風機2臺，功率共1.1 kW;水泵2臺，每臺功率0.75 kW。格柵井采用鋼制，并設置不銹鋼提籃格柵;鋼制調節池設計停留時間8 h，配套?50ABS循環回流裝置。

工作原理如下：（1）生活廢水經污水管道流入格柵井隔除大塊雜物。（2）經格柵井進入調節池，控制調節水量和水質。（3）調節池內置污水提升泵，采用液位計控制提升泵開關，將污水提升至一體化設備處理。1）水解酸化池。厭氧發酵，提高污水的可生化性。2）接觸氧化池。降解凈化水中污染物。3）污泥沉淀池。沉淀脫落的生物膜以及無機物顆粒。4）清水消毒池。通入二氧化氯接觸消毒。（4）自流達標一級B排放標準或回用。

2.3? ? 電氣控制

（1）控制范圍。根據農村污水處理項目工藝需求設置了本電氣控制系統，控制系統主要涉及的內容為污水處理系統中液位與水泵的聯鎖、預警、鼓風機的交替工作、加藥消毒系統、污泥提升泵定時工作及污泥池間隙曝氣。

（2）控制方式。系統放置在專門工具房內，由電源柜、配電自動控制柜構成。

（3）用電負荷及等級。本一體化污水處理設備總裝機容量約45.61 kW，均為380 V或220 V的低壓用電負荷。

（4）電氣控制。主要控制污水泵提升、風機啟動開閉及相互切換、污泥泵的定時工作，也可以從維修狀態切換到手動工作狀態。

污水提升泵的啟動受調節池液位控制器控制，高水位開泵，低水位停泵。液位控制器能通過機械式或電子式的方法來進行高低液位的控制，從而控制電磁閥或水泵實現半自動化或全自動化。液位控制器根據調節池液位分設3只。當液位控制器及污水提升泵出現故障而導致系統無法出水時，調節池的污水由超水位警戒排放口直接排入事故應急池，待故障排除后由人工復原至自動運行狀態。

污水經潛污泵提升后進入生化設備。系統設備進入正常處理進水狀態。風機設置2臺，功率為0.55 kW，正常處理水量狀態為一用一備，并且在4 h內自動交替使用，系統設備進入正常處理曝氣狀態。當污水調節池內的水位處于低液位時，HZ-30S風機能自動進入睡眠狀態：即開機10 min，停機30 min。這樣既保證了污水中溶解氧的含量，又可節約部分電能耗，滿足系統生物供氧需求。

污泥中的污泥泵，按預先設定時間定時啟停。污泥池曝氣由電磁閥控制，定時間隙運行（每小時進氣1次，每次5～8 min）。其他各類電氣設備均設置過載保護和電路短路裝置;動力電源由各村供電所提供，進入一體化污水處理設備的動力配電柜。

3? ? 技術改進

3.1? ? 排放標準的技術改進

為達到更佳的排放效果，對由一級B提升至一級A排放標準進行應用研究，從現污水處理設備至改造后污水出水口，包括一體化設計工藝、構（建）筑物、設備、管線、電氣、儀表及自動控制設計等各方面進行探討。技術改進的方向為保留現有的污水處理設備，對污水處理工藝流程進行整改。由于一級A排放標準的二級處理設施停留時間要加長，內回流比例要提高，而且必須增加深度處理構筑物（一般采用混合沉淀過濾工藝），從污水處理設備沉淀池安裝水泵取水至膜反應器設備，由膜反應器出水至清水池，清水池消毒后排放，清水池可用作膜反應器的反清洗用水。

排放標準由一級B提升至一級A的方法，在于以現有農污處理的工藝為基礎，在二沉池與生化池之間增添絮凝沉淀，或在原工藝的二沉池之后增加絮凝氣浮工序，并將原先的消毒更換成電解工藝，具體步驟如下：（1）絮凝。使B級達標排放水流入絮凝反應池，投加助凝劑使絮凝礬花進入沉淀分離步驟。（2）沉淀分離。絮凝后的污水經過布水器進入二沉池或氣浮池，經過沉淀分離為清液和泥漿。（3）電解。沉淀分離所得的清液泵入電解機中電解，即全面達到一級A的排放標準。其中清液在電解機中的停留時間為30 s～5 min，電解機的工作電壓為1～36 V，兩電極間的電壓為1～3 V，電流密度為5～320 mA/cm2。在低電壓、大電流作用下會產生電擊效應，一方面，電流直接擊穿水中微生物的細胞壁，導致微生物的死亡;另一方面，帶有電荷的微生物被奪取自帶的電子，使微生物失去電子而死亡。

因此，本文污水處理系統中可以設置電路控制系統，使用時間微電位器設置時長，通過PLC內部時間繼電器和計數器設定外部數據，控制曝氣池的處理時間，以達到一級A的排放標準。

3.2? ? 監控測量水質的改進

參與工藝過程的一體化污水處理主要用電設備，采用微電腦控制系統就地電氣控制、就地監控方式，設有現場箱手動/自動轉換開關，當置于現場箱手動狀態時，可在機旁就地手動操作，主要用于單機檢修、調試，當置于自動控制時，該系統自動運行及監控測量出水水量和水質。

通過監控測量整個污水處理運行全過程，可計算、繪制、統計各種曲線、圖幅、事故報警記錄等。這種監控既可自動運行，又可由操作者通過計算機操作實現。檢測系統根據工藝對控制及管理的要求，連續在線監測工藝參數，監控檢測值除供現場顯示外，工藝流程中所有儀表信息經PLC同時送入微電腦控制系統;另外，進出水水質檢測采集數據接入微電腦控制系統。

將相關技術與傳統電氣技術深度結合，實現如故障記錄分析、實時狀態監控等功能。利用在線智能化監測儀表將實時水質數據傳輸到微電腦系統并記錄下來。智能化在線監測儀表的廣泛使用，實現了出水水質實時監測，可提高水質控制速度和測量精度。

4? ? 結語

綜上所述，針對農村污水處理采用一體化污水處理設備進行改造治理，滿足了農村污水治理的可持續發展與提高人民生活質量的迫切需要。穩步推進農村環境綜合整治，可以減少污水細菌滋生，減少疾病傳播，也為新冠疫情防控筑起基礎防線，從而建立一個和諧優美的新農村生態環境，實現“河暢、水清、岸綠、景美”的農村整治總體目標，實現人與自然和諧相處。

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收稿日期：2021-03-30

作者簡介：王師（1984—），男，廣東江門人，機電工程師，從事市政工程電氣控制工作。