反硝化深床濾池自控問題分析及對策

周章華，王增偉，何 晴

（上海友聯竹園第一污水處理投資發展有限公司，上海 200137）

1 基本情況

上海市竹園第一污水處理廠（以下簡稱竹園一廠）提標改造后執行GB18918-2002一級A標準，處理規模為110萬m3/d，主體工藝為“AAO+沉淀池+反硝化深床濾池+消毒池”。

反硝化深床濾池采用Leopold elimi-NITE?深床濾池[1]，系統由2座，每座32格濾池組成。每座濾池配套兩套反沖洗系統，單座濾池采用雙排對稱布置。單格池寬4.50 m，池長24.40 m，濾料厚度為1 830 mm（不含承托層），濾料有效粒徑為1.7～3.35 mm，平均濾速為6.52 m/h，峰值濾速為9.78 m/ h。濾池配有卓越的反沖洗配水配氣系統[2]，反沖洗周期為24～48 h，反沖洗過程為：氣洗2 min——氣水聯合沖洗12 min——水漂洗5 min。反沖洗氣洗強度為90 m3/（m2h），反沖洗水洗強度為15 m3/（m2h）。反硝化深床濾池需要定時進行氮氣釋放，釋放周期為3～4 h，每次大約2 min。工藝流程如圖 1所示。

圖1 反硝化深床濾池工藝流程

2 遇到的問題及原因

2.1 遇到的問題

由于竹園一廠是合流制城鎮生活污水處理廠，水量波動波動頻繁，易發生短時沖擊。汛期頻繁大水量沖擊或冬季污泥性質較差時發生沖擊，會造成沉淀池泥層不穩，從而導致進入反硝化深床濾池的SS較高，引起系統癱瘓，需要加入大量人工干預，以保證系統正常運行，保障出水暢通。

2.2 原因分析

通過分析研究，造成該問題的主要原因是反硝化濾池的控制邏輯沒有預留足夠的處理空間，按照較為理想的運行狀態進行設計，其控制邏輯如圖2。

如圖2所示，反硝化濾池通過調節出水閥門的開度來維持液位在恒定值，液位大于設定值時，開出水閥，增加濾池過流量，降低液位；液位小于設定值時，關出水閥，減少濾池過流量，抬高液位。反沖洗為固定周期自動運行，在未到反沖洗周期時，出水閥開度達到100%時，液位如果還是大于設定值，則自動進行氮氣釋放。

圖2 濾池恒液位控制邏輯圖

在這種控制邏輯下，如果遇到系統沖擊會遇到以下問題：

（1）反應時間較短。根據該控制邏輯，當系統最終無法保持恒液位時，此時閥門開度已達100%。此時發出報警，要求加入人工干預。但從該報警信號發出到對應設施停止運行僅有10 min，留給操作工人的響應時間太短，容易造成無法及時處理導致設施停運的風險。

（2）根據該自控邏輯，在達到反沖洗周期前，若濾池發生液位高的情況，都只能進行氮氣釋放，但是氮氣釋放效果效果并沒有反沖洗效果顯著，并且遇到單組濾池連續釋放氮氣的情況，系統也不會自動轉為反沖洗或提醒人工干預進行反沖洗，從而對生產運行造成不利影響。

3 采取的措施

通過分析，控制系統是通過調節出水閥開度來維持濾池液位的，一旦液位達到報警值，而此時出水閥開度已經達到100%，無法繼續開啟，則發出報警，并開始進行氮氣釋放，或人工干預進行反沖洗。因此考慮使用閥門開度作為關鍵節點的觸發器來進行邏輯控制，優化后的控制邏輯圖3。

圖3 濾池恒液位控制優化邏輯圖

如圖3所示，反硝化濾池正常運行時仍然是通過調節出水閥開度來維持液位在恒定值，液位大于設定值時，開出水閥，增加濾池過流量，降低液位；液位小于設定值時，關出水閥，減少濾池過流量，抬高液位。

但是針對氮氣釋放和反沖洗，引入來新的觸發條件——閥門開度。在運行過程中，如果閥門開度達到預設值，則立即進行氮氣釋放或者反沖洗。廢水池液位高則進行氮氣釋放，廢水池液位低則進行反沖洗。

通過改變濾池控制邏輯，目前運行后存在以下優點：

（1）提高了自控效能，釋放人力。由于采用的是恒液位運行模式，隨著濾料的逐步堵塞，閥門開度勢必不斷增大，當達到預設值時，則立即反沖洗或氮氣釋放，而不是等待閥門開到100%后液位無法維持恒定值時才進行氮氣釋放或反沖洗，系統可以持續保持高效運行，不再需要人工干預。

（2）大大增加系統受沖擊能力。對于需要進行氮氣釋放或者反沖洗的濾池，新的控制邏輯中，優先選擇反沖洗。只有當廢水池液位高，無法進行反沖洗時才選擇氮氣釋放。在可控范圍內，盡量選擇效果更好的反沖洗來處理，保持濾池處于良好的運行狀態，大大增加了濾池的運行效能和安全性能。

4 結論

通過對竹園一廠的反硝化濾池運行情況總結分析，找出了反硝化濾池運行控制邏輯存在的問題，并找出關鍵節點進行優化，提高自控模式的安全可靠性，減少人力投入，保持濾池處在良好的運行狀態，增強系統受沖擊能力，大大增加了濾池的運行效能和安全性能。