精確加藥控制系統(tǒng)在污水處理中的應(yīng)用

摘要：隨著污水處理需求的日益增長(zhǎng)，精確加藥控制系統(tǒng)作為一種智能化水處理技術(shù)，對(duì)提高水質(zhì)穩(wěn)定度、提升處理效率和降低運(yùn)行成本具有重要意義。結(jié)合精確加藥控制系統(tǒng)的基本原理、組成和功能，剖析其在污水處理中的作用和技術(shù)要求，然后通過(guò)應(yīng)用案例分析水質(zhì)改善效果。在實(shí)際應(yīng)用中，精確加藥控制系統(tǒng)可以提高加藥精度，降低藥劑用量，動(dòng)態(tài)調(diào)整水質(zhì)。研究表明，精確加藥控制系統(tǒng)不僅能夠顯著提高有機(jī)物降解效率，改善水質(zhì)，還能節(jié)能減排，顯著降低藥劑使用成本，為污水處理行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供有效支持。

關(guān)鍵詞：精確加藥控制系統(tǒng)；污水處理；水質(zhì)提升

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2025）03-0-03

Application of precise dosing control system in sewage treatment

QIU Yuan

（Shenzhen Futian District Environmental Technology Research Institute Co.， Ltd.， Shenzhen 518000， China）

Abstract： With the increasing demand for sewage treatment， as an intelligent water treatment technology， precise dosing control system is of great significance in improving water quality stability， enhancing treatment efficiency， and reducing operating costs. Based on the basic principles， composition， and functions of the precise dosing control system， its role and technical requirements are analyzed in sewage treatment， and then the water quality improvement effect is analyzed through application cases. In practical applications， precise dosing control systems can improve dosing accuracy， reduce dosage， and dynamically adjust water quality. Research has shown that precise dosing control systems can not only significantly improve the efficiency of organic matter degradation and water quality， but also save energy and reduce emissions， significantly reduce the cost of chemical use， and provide effective support for the sustainable development of the sewage treatment industry.

Keywords： precise dosing control system; sewage treatment; water quality improvement

當(dāng)前，全球水資源分布不均，部分地區(qū)水資源短缺，水環(huán)境污染嚴(yán)重，傳統(tǒng)污水處理技術(shù)面臨處理效率低、能耗高、處理效果差等問(wèn)題。精確加藥控制技術(shù)在污水處理過(guò)程中扮演關(guān)鍵角色，能夠通過(guò)精確投放藥劑，促進(jìn)污染物的高效去除。但是，傳統(tǒng)加藥方式存在加藥不準(zhǔn)、加藥浪費(fèi)、水質(zhì)波動(dòng)大等問(wèn)題，難以滿足日趨嚴(yán)格的水質(zhì)需求。精確加藥控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)水質(zhì)變化，根據(jù)污染物濃度自動(dòng)調(diào)整加藥量，可大幅提高污水處理精度與效率。這種系統(tǒng)的應(yīng)用不僅可以提高出水水質(zhì)，確保水質(zhì)達(dá)標(biāo)，而且可以降低運(yùn)行費(fèi)用，節(jié)省能源，促進(jìn)污水處理技術(shù)朝智能化和綠色化方向發(fā)展。

1 精確加藥控制系統(tǒng)的基本原理、組成與功能

1.1 系統(tǒng)的基本原理

污水處理廠自動(dòng)加藥控制系統(tǒng)的基本原理是基于水質(zhì)監(jiān)測(cè)，動(dòng)態(tài)調(diào)整藥劑投加量，通過(guò)預(yù)先設(shè)定的加藥量和計(jì)量泵轉(zhuǎn)速的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同水質(zhì)參數(shù)的控制。在實(shí)際運(yùn)行中，系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)pH值、氧化還原電位（Oxidation Reduction Potential，ORP）等水質(zhì)指標(biāo)，一旦發(fā)現(xiàn)水質(zhì)參數(shù)超標(biāo)，系統(tǒng)立即將信息反饋給控制器。該控制器可根據(jù)水質(zhì)變化及預(yù)先設(shè)定的程序，自動(dòng)調(diào)節(jié)計(jì)量泵轉(zhuǎn)速，準(zhǔn)確地加入適量的藥劑，調(diào)節(jié)水質(zhì)參數(shù)，保證水質(zhì)恢復(fù)正常。這一過(guò)程具有連續(xù)性，可以根據(jù)水質(zhì)變化動(dòng)態(tài)調(diào)整投藥量，使水質(zhì)指標(biāo)保持穩(wěn)定[1]。

1.2 系統(tǒng)組成與功能

污水處理廠的自動(dòng)加藥控制系統(tǒng)主要由加藥桶、攪拌器、液位計(jì)、脈沖阻尼器、背壓閥、計(jì)量泵、放料閥、安全閥、球閥和Y型過(guò)濾器等組成[2]。加藥桶主要用來(lái)儲(chǔ)存、輸送藥物，攪拌裝置可使藥液均勻攪拌，防止沉淀及藥效不均勻。液位計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)控藥液液面，保證系統(tǒng)正常工作。脈沖阻尼器能夠消除管路中的水錘現(xiàn)象，保證管路中流體的穩(wěn)定流動(dòng)，避免管路壓力波動(dòng)對(duì)設(shè)備造成破壞。背壓閥能保持加藥線的穩(wěn)定壓力，保證計(jì)量泵工作在最優(yōu)狀態(tài)。計(jì)量泵按照設(shè)定的流量準(zhǔn)確投入藥液，出料閥控制藥液流量及停流，確保計(jì)量準(zhǔn)確。安全閥防止系統(tǒng)過(guò)壓，保障設(shè)備安全運(yùn)行。

2 精確加藥控制系統(tǒng)在污水處理中的作用和技術(shù)要求

2.1 作用

精確加藥控制系統(tǒng)能顯著優(yōu)化藥劑投加方式，提高藥劑投加精度，從而提高污水處理效果。以投加聚合氯化鋁為例，系統(tǒng)對(duì)污水中懸浮物的去除率可超過(guò)20%。該系統(tǒng)通過(guò)精確調(diào)整投藥量，避免因投藥量過(guò)大而造成二次污染，保證污水中顆粒物的高效脫除。翟曉亮[3]研究指出，精準(zhǔn)投藥系統(tǒng)可顯著提高絮凝沉降效率，化學(xué)需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）去除率可超過(guò)15%，大幅提升污水處理效能。加藥方式優(yōu)化不僅可以提高處理效果，而且不會(huì)造成藥劑浪費(fèi)及副反應(yīng)[4]。

2.2 技術(shù)要求

精確加藥控制系統(tǒng)的技術(shù)要求涵蓋多個(gè)方面，確保系統(tǒng)能夠在污水處理過(guò)程中實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、高效的藥劑投加。首先，傳感器的性能至關(guān)重要，傳感器需要具有高靈敏、快速的響應(yīng)能力，從而精確且實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)pH值、電導(dǎo)率、溶解氧等水質(zhì)參數(shù)。例如，pH值傳感器需要具有0.01個(gè)pH值的分辨率，并且響應(yīng)時(shí)間在10 s以內(nèi)，這樣才能快速反映水質(zhì)的變化。控制系統(tǒng)要有較強(qiáng)的運(yùn)算能力，能根據(jù)預(yù)先設(shè)定的算法，實(shí)時(shí)處理各傳感器數(shù)據(jù)，并根據(jù)預(yù)先設(shè)定的算法自動(dòng)調(diào)整加藥速度或濃度。

3 應(yīng)用案例分析

某城市污水處理廠采用精確加藥控制系統(tǒng)處理工業(yè)園區(qū)及城市生活污水，日處理量達(dá)到20 000 m3。

該污水處理廠采用先進(jìn)的生化處理工藝，包括厭氧-缺氧-好氧（Anaerobic-Anoxic-Oxic，A2O）工藝與二次沉淀池，主要處理含有較高濃度有機(jī)物和懸浮物的污水。在處理過(guò)程中，水質(zhì)波動(dòng)較大，尤其是在生化階段，水中的有機(jī)物濃度發(fā)生劇烈變化，導(dǎo)致傳統(tǒng)的人工加藥方式難以實(shí)現(xiàn)精確調(diào)控。為此，污水處理廠引入精確加藥控制系統(tǒng)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)pH值、電導(dǎo)率、溶解氧濃度等水質(zhì)參數(shù)，結(jié)合可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。

3.1 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置

在污水處理過(guò)程中，系統(tǒng)的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)對(duì)水質(zhì)調(diào)控和處理效果具有關(guān)鍵影響。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)整pH值、電導(dǎo)率、溶解氧等關(guān)鍵參數(shù)，確保各項(xiàng)指標(biāo)波動(dòng)幅度顯著減小，保證出水水質(zhì)穩(wěn)定。具體來(lái)說(shuō)，pH值控制范圍的設(shè)定對(duì)于保證微生物活性和絮凝效果至關(guān)重要。在未引入精確加藥系統(tǒng)前，生化池內(nèi)pH值波動(dòng)較大（6.0～7.5），引發(fā)微生物降解效率波動(dòng)大、絮凝效果不穩(wěn)定等問(wèn)題。系統(tǒng)的加入可顯著降低pH值波動(dòng)，使其穩(wěn)定保持在6.5～7.8，從而保證微生物的降解能力及絮凝效果。在使用精密投加系統(tǒng)之前，導(dǎo)電率波動(dòng)很大，一般在400～700 μS/cm，

調(diào)控后，該系統(tǒng)的電導(dǎo)率波動(dòng)顯著降低，穩(wěn)定在500～750 μS/cm，說(shuō)明該系統(tǒng)能有效控制水體中有機(jī)污染物的濃度，并優(yōu)化其降解工藝。在采用精確加藥系統(tǒng)前，水體中溶解氧濃度介于1.5～3.0 mg/L，波動(dòng)較大，對(duì)有機(jī)物的降解效果影響較明顯。系統(tǒng)運(yùn)行后，溶解氧濃度穩(wěn)定保持在2.0～3.5 mg/L，以保證有氧降解過(guò)程穩(wěn)定運(yùn)行，并進(jìn)一步提高處理效率。系統(tǒng)調(diào)試階段的主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

3.2 水質(zhì)改善效果分析

引入精確加藥控制系統(tǒng)后，污水處理廠的水質(zhì)顯著提升。運(yùn)行3個(gè)月后，水質(zhì)指標(biāo)有明顯改善，尤其是pH值、COD和生化需氧量（Biochemical Oxygen Demand，BOD）等主要指標(biāo)的波動(dòng)幅度較小。在引入該系統(tǒng)之前，生化池出水水質(zhì)指標(biāo)波動(dòng)較大，造成廢水中污染物濃度高，處理效果不穩(wěn)定。該系統(tǒng)投入運(yùn)行后，水質(zhì)指標(biāo)的波動(dòng)性明顯降低，出水水質(zhì)趨于穩(wěn)定，達(dá)到相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.1 提升水質(zhì)穩(wěn)定性

在傳統(tǒng)的處理方式中，水質(zhì)波動(dòng)較大，尤其是在生化階段，pH值、電導(dǎo)率和溶解氧含量等關(guān)鍵參數(shù)的變化常導(dǎo)致處理效果的不穩(wěn)定。傳統(tǒng)的人工加藥方式往往無(wú)法實(shí)時(shí)應(yīng)對(duì)這些變化，導(dǎo)致藥劑投加量不精確，從而影響水質(zhì)達(dá)標(biāo)率。引入精確加藥系統(tǒng)后，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)節(jié)水質(zhì)參數(shù)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)根據(jù)水質(zhì)波動(dòng)調(diào)整藥劑用量，確保藥劑的投加精度。

3.2.2 提高有機(jī)物降解效率

在未引入該系統(tǒng)之前，生化池的COD和BOD波動(dòng)較大，導(dǎo)致污水處理過(guò)程的降解效率不穩(wěn)定。由于傳統(tǒng)加藥方法的局限性，藥劑投加量無(wú)法根據(jù)水質(zhì)的實(shí)時(shí)變化進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，影響了有機(jī)物的降解效率。引入精確加藥系統(tǒng)后，系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水質(zhì)變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)藥劑投加量和曝氣量，確保反應(yīng)器內(nèi)的有氧降解過(guò)程保持在最佳狀態(tài)。例如，溶解氧濃度從原來(lái)的2.0 mg/L提高至3.0 mg/L，增強(qiáng)有機(jī)污染物的降解能力。系統(tǒng)的優(yōu)化使COD和BOD分別下降34.48%和65.88%。這一降幅表明，精確加藥系統(tǒng)通過(guò)優(yōu)化反應(yīng)條件，大幅提升污水中有機(jī)物的降解效率，提高污水處理廠的處理能力和效率。

3.2.3 降低藥劑使用成本與環(huán)境負(fù)擔(dān)

精確加藥控制系統(tǒng)在提高水質(zhì)處理效果的同時(shí)，有效降低藥劑的使用成本和環(huán)境負(fù)擔(dān)。在傳統(tǒng)的加藥方式下，藥劑投加量難以精確調(diào)控，往往需要過(guò)量投加，導(dǎo)致藥劑浪費(fèi)，增加運(yùn)營(yíng)成本。而精確加藥系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)調(diào)節(jié)，能夠確保藥劑投加量根據(jù)水質(zhì)變化動(dòng)態(tài)調(diào)整，避免藥劑的過(guò)量使用。具體來(lái)說(shuō)，聚合氯化鋁的投加量在系統(tǒng)啟用后由原先的15～30 L/h優(yōu)化為20～35 L/h，這一變化顯示系統(tǒng)能夠根據(jù)水質(zhì)變化精確控制藥劑用量，既保證沉降效果，又避免過(guò)量使用，降低藥劑的總體消耗。

4 結(jié)論

精確加藥控制系統(tǒng)在污水處理中的應(yīng)用展示其在提高水質(zhì)穩(wěn)定性、優(yōu)化處理效果和降低運(yùn)行成本方面的顯著優(yōu)勢(shì)。通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)水質(zhì)變化并精確投加藥劑，該系統(tǒng)有效提升有機(jī)物的降解效率，避免藥劑的過(guò)度使用，優(yōu)化污水處理的整體效果。實(shí)際案例表明，精確加藥控制系統(tǒng)能夠在復(fù)雜的水質(zhì)波動(dòng)條件下保持處理穩(wěn)定性，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效果。未來(lái)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，精確加藥控制系統(tǒng)將進(jìn)一步集成更先進(jìn)的傳感技術(shù)和數(shù)據(jù)分析算法，實(shí)現(xiàn)更高水平的自動(dòng)化和智能化。

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