大型污水厂自控系统优化设计研究

大型污水厂自控系统优化设计研究

刘炳玲，刘志伟

山东九强集团有限公司

摘要：污水处理是高耗能行业，现阶段国内污水处理厂节能降耗空间巨大，未来对于污水处理厂运行节能降耗的需求会更加强烈，处理工艺及相关设备还需进一步完善。本文主要对大型污水厂自控系统优化设计进行研究，详情如下。

关键词：污水厂；自控系统；优化设计

引言

在城市当中产生工业废水的原因有多种，而且工业废水包括多种类型，如重金属废水、含汞废水、造纸工业废水、含氰废水以及化学工业废水等。其中含汞废水的主要来源是农药厂、染料厂、化工厂等。重金属废水主要来源于电镀、农药、油漆、冶炼和颜料等，这类废水当中含有大量的重金属，不同的企业产生的工业废水中重金属的形态和含量也各不相同。含氰废水主要来源于冶金、塑料、金属加工、煤气和化工等，这种废水含有大量的毒性，而且有毒物质在水中容易分解，产生有机氰化物和无机氰化物，接触氰化物可能导致急性中毒。造纸工业废水主要来源于抄纸工序和制浆工序。其中，制浆指的是通过专业的技术和设备将植物原料当中的纤维分离出来，并且将其制作成浆料，然后进行漂白的系列工作。抄纸指的是对浆料进行稀释压榨和烘干，最终制作出纸张。制浆和抄纸两个流程都会排放大量的工业废水，其中污染更为严重的是制浆工序，所排放出的废水呈现黑褐色，其中污染物浓度较高，而且含有大量的色素和纤维。化学工业废水的主要来源是酸碱工业、塑料工业、染料工业、石油化学工业和橡胶工业等。

1现有控制系统存在问题

(1)设备安装时间长，部分仪表、控制站设备存在老化、损坏、功能下降等问题，导致现场设备运行不稳定，甚至停工，影响生产。(2)设备控制严重滞后，通信滞后，数据传输存在延迟、丢包等现象。由于整个控制系分期建设，交换机品牌不一，信号传输过程中信号衰减度不同，导致系统数据传输存在延迟、丢包等问题。此外，大部分自控设备仪表、线缆已使用多年，功能下降，甚至破损，影响工艺自动化运行。

2大型污水厂自控系统优化设计

2.1智慧水务建设优化

软件平台：主要包含排水设施一张图、设施巡检养护、厂站网河监测一张网、防涝应急调度、数据共享与集成、安全生产信息管理、排水设施数据管理和排水管网数据更新维护等模块。排水设施一张图模块：基于GIS将排水设施数据与地理信息数据、地图数据集成，实现排水管网、污水处理厂、一体化处理设施、泵站、排水户等的可视化以及设施的基础信息查询、统计、空间分析等功能，同时可叠加监测实时数据，将静态地理数据与动态监测数据进行无缝结合，为污水厂、排水管网、泵站等监管业务提供实时数据支撑。实现研究范围内所有排水设施静态数据、动态监测数据、关键考核指标的一张图展示，主要功能摸块有：地图管理、排水设施专题图、隐患点专题图、运营调度看板、管网问题智能诊断等。功能包含：排水设施图层浏览、查询、定位、追溯分析、实时定位、设施定位、地图查询、删除等功能。智慧水务平台以数据为核心，包括数据采集、解析和展示，汇集数量众多，品牌不一的监测设备到统一的平台系统，让管理者能够清晰直观地看到各种监测数据；以应用为目标，实现雨、污水管网信息实时在线监控，掌握全面、真实的监测信息、气象信息，通过系统制定切实有效的应急措施并能快速启动。智慧水务平台的搭建优化、简化、智能化综合生产管理，包括值班管理、巡检管理、报表管理和库存管理。智慧平台能够自动生成视图版排班计划，对班组人员的管理更加直观方便。在线自动生成巡检计划和巡检任务，巡检过程发现的异常问题可通过文字、视频、图片的形式及时上报；自动生成如水质、水量、能耗、设备情况的报表，降低人工投入和人为误差；具备仓库物料查询、入库、出库、调拨、盘点等功能，实现仓库物料的全生命周期管理。

2.2应用大数据技术

在废水处理过程中，可以将大数据技术应用到生活污水处理厂当中，应用建模的技术对废水处理工作进行优化，提供直观地参考。通过大数据技术还可以对废水的信息进行收集和整理。在日常应用过程中，如果工业废水的信息数据大幅度增长，就需要对信息管理技术进行优化和提升，从而更好地满足废水处理需求，提高数据精度。大数据技术在不断发展，可以应用这一技术对污水处理过程中可能存在的问题进行预测，并建立动态模型，从中寻找规律，针对风险制定有效的应急措施，尽可能地减少对环境的污染，也尽可能的减少企业的经济损失。

2.3一级处理工艺优化

进水水质成分对后续生物处理效率影响极大，当进水VSS/TSS从70%降到50%，污泥量增加80%以上。因此，我们需要重视管网查漏修复工作，有效提高污水管网的收集率，提升生物池进水VSS。除了提高污水管网的有效收集率，在污水处理厂内加强一级处理工艺，也是一项非常值得研究的工作。污水处理厂一方面在细格栅后增加超细格栅，增加拦截效率，另一方面优化曝气沉砂运行方式，停止曝气，增加出渣设备的运行效率，根据每天对出渣量统计，日均产渣量增加50%。国际上一般以表观产泥率来评价污水处理厂污泥产生量。污水处理厂通过优化一级处理工艺，目前平均表观产泥率为0.38，处于较低水平。污水处理厂采用基于低水位运行的厂站网一体化调度模式，保障了污水处理厂进水水质浓度。通过对进水水质进行特征分析，不断地优化全流程运行工艺，加强一级处理工艺，增加拦截效率，最大限度的挖掘污水中有机物的利用潜质；采用进水泵房恒水量·恒水位运行，降低能耗2.2%；采用生物段自动化曝气的智能化控制段段，鼓风机用电量同比下降12.92%，单位耗氧污染物耗电量同比下降15.51%，既保障尾水能够稳定达标苏州特别排放限值，又达到节能降耗的目的。这些举措期望对排水行业相关领域有一定的借鉴意义。

2.4BAF工艺应用

（1）预处理前保障措施。BAF具有省地、高效等优点，但是其对进水中的SS有严格的要求，进入BAF前的SS浓度越低越好，最高不能超过60mg/L。本项目进水水质为生活污水，为避免出现上述现象，使BAF能够稳定运行，需要对进水进行预处理。预处理采用“高密度沉淀法”。（2）系统异常后保障措施。通过上述的高密度沉淀池作预处理，污水中的SS、TP已得到绝大部分的去除，而水中处于溶解状态的NH3-N、BOD、COD等污染物质在BAF（DN）-BAF（CN）池中也得到了有效的去除，系统能够稳定运行。当进水或者系统出现异常时，出水中氨氮、COD、TP的一个或几个指标会存在超标可能。为此，在工艺流程的末端设置一道保障措施“滤布滤池”。当异常情况发生时，可向滤布滤池投加少量的碳源或者PAC等药剂，即可起到除NH3-N或TP的效果。

结语

对污水厂原来的基础监控系统、控制系统等进行了改造，同时对新增扩容设备的自控系统进行设计，最终形成全厂的自控系统架构。系统既满足污水处理工艺要求，提高了系统的易用性，又降低了系统的维护成本。改造后的系统运行至今，效果良好。

参考文献

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