水和能源是現(xiàn)代社會(huì)兩大基礎(chǔ)資源，污水處理是實(shí)現(xiàn)水資源循環(huán)利用的重要手段是高能耗行業(yè)?？底靠萍际菄?guó)內(nèi)外知名污水處理自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝廠家，根據(jù)康卓科技設(shè)計(jì)的污水處理廠的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，其中污水處理廠的自動(dòng)化程度是影響能耗的主要因素之一?？底靠萍纪ㄟ^(guò)某污水處理廠自動(dòng)控制系統(tǒng)方案、組成及其控制策略達(dá)到節(jié)能降耗效果及完善解決方案。 

 

 

污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)

某污水處理廠對(duì)主要設(shè)備的控制全部由可編程控制器PLC來(lái)完成，1臺(tái)PLC就是1個(gè)控制站，可以發(fā)送指令到現(xiàn)場(chǎng)控制柜，現(xiàn)場(chǎng)控制柜再將指令傳遞給設(shè)備。同時(shí)PLC會(huì)收集各種現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，比如數(shù)字量的控制反饋信號(hào)以及模擬量的運(yùn)行數(shù)據(jù)等。

某污水處理廠的自動(dòng)控制采用分散控制系統(tǒng)，由檢測(cè)執(zhí)行級(jí)、設(shè)備控制級(jí)、中央監(jiān)控管理級(jí)組成。該系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)、顯示技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)及分析技術(shù)，使其生產(chǎn)過(guò)程中的信息能夠?qū)崟r(shí)采集、集中管理、優(yōu)化控制。同時(shí)，也使得控制危險(xiǎn)分散，提高了系統(tǒng)可靠性。

按照工藝及控制對(duì)象的功能、設(shè)備量。結(jié)合本廠工藝流程和平面布置。構(gòu)建了1套中央監(jiān)控系統(tǒng)(中央監(jiān)控管理級(jí))和3套現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)(檢測(cè)執(zhí)行級(jí)、設(shè)備控制級(jí))?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)。

 

 

控制策略及其節(jié)能效果分析

粗格柵間

某污水處理廠設(shè)置2臺(tái)粗格柵，1臺(tái)螺旋輸送壓榨機(jī)。PLC按時(shí)間順序或液位差智能化控制粗格柵運(yùn)行。粗格柵與螺旋輸送機(jī)聯(lián)動(dòng)，順序?yàn)槁菪斔蛪赫C(jī)→粗格柵，柵渣將被螺旋輸送機(jī)運(yùn)走。

控制策略是通過(guò)超聲波液位差來(lái)控制格柵機(jī)運(yùn)行。超聲波液位差計(jì)設(shè)置在粗格柵前、后兩側(cè)。其測(cè)定值將會(huì)輸入到PLC內(nèi)，PLC根據(jù)設(shè)定的數(shù)值來(lái)分析格柵是否堵塞若液位差△H增加并超過(guò)了設(shè)定值，說(shuō)明格柵已經(jīng)堵塞，則除污機(jī)啟動(dòng)連續(xù)除污模式，當(dāng)△H減小到設(shè)定值以下，除污機(jī)操作恢復(fù)正常。液位差的設(shè)定值可由監(jiān)控計(jì)算機(jī)設(shè)定并修改，這可避免除污機(jī)連續(xù)工作，減小耗電量。

 

提升泵站

污水、污泥提升泵的電耗可達(dá)系統(tǒng)總電耗的10%-20%，目前選泵通行的以較大流量作為依據(jù)。由于污水廠進(jìn)水量隨季節(jié)和作息時(shí)間的變化而變化，水泵全速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間很少，一般小于1O%，大部分時(shí)間都不在高效段運(yùn)轉(zhuǎn)，這浪費(fèi)了巨大的能源。因此，在提升泵站設(shè)置3臺(tái)潛水泵，其中1臺(tái)為變頻泵并連接1臺(tái)超聲波液位計(jì)。在自動(dòng)控制模式運(yùn)行過(guò)程中，PLC會(huì)根據(jù)集水池液位調(diào)節(jié)變頻泵的轉(zhuǎn)速以及水泵的啟/停，記錄水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。到達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間后，自動(dòng)切換運(yùn)行水泵，為防止水泵空轉(zhuǎn)，設(shè)置上下限報(bào)警系統(tǒng)。此外，自動(dòng)控制系統(tǒng)還可監(jiān)測(cè)泵的運(yùn)行過(guò)程，記錄運(yùn)行數(shù)據(jù)，備用泵會(huì)在出現(xiàn)故障報(bào)警后自動(dòng)投入運(yùn)行轉(zhuǎn)，發(fā)揮較大效率。降低耗電量，PLC會(huì)在接收所有故障報(bào)警后，做出相應(yīng)處理。

旋流沉砂池和細(xì)格柵

旋流沉砂池自帶控制箱，實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)閉路自動(dòng)運(yùn)行。葉片隨來(lái)水連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，定時(shí)完成氣洗、氣沖、氣提動(dòng)作并保持砂水分離機(jī)和主機(jī)連鎖。提砂時(shí)。砂水分離機(jī)啟動(dòng)，提砂停止后，砂水分離機(jī)滯后停止。

細(xì)格柵問(wèn)設(shè)細(xì)格柵2臺(tái)、螺旋輸送壓榨機(jī)1臺(tái)，控制策略與粗格柵相同在細(xì)格柵較后1次循環(huán)之后，螺旋輸送壓榨機(jī)繼續(xù)運(yùn)行30-60s。

 

 

鼓風(fēng)機(jī)房

曝氣設(shè)備是污水廠能耗的主要來(lái)源，約占總能耗的40%60%每一組反應(yīng)池對(duì)應(yīng)2臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)CAST池內(nèi)設(shè)置在線DO測(cè)定儀，可實(shí)時(shí)檢測(cè)曝氣池內(nèi)DO濃度，并將其值反饋到PLC站，計(jì)算出供氣量的增量或減量，進(jìn)行供氣量調(diào)節(jié)，以使DO穩(wěn)定在所需范圍內(nèi)溶解氧調(diào)節(jié)按以下策略進(jìn)行：

(1)當(dāng)DO低于設(shè)定值時(shí)，先啟動(dòng)1臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，并逐漸加大頻率。

(2)當(dāng)變頻器頻率達(dá)到較大。且DO仍比設(shè)定值為保證水泵在工況下運(yùn)小時(shí)，啟動(dòng)第2臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，此時(shí)第1臺(tái)保持在工況下運(yùn)行，第2臺(tái)逐漸增大頻率，直至DO達(dá)到設(shè)定值。相反，當(dāng)DO超過(guò)設(shè)定值時(shí)，減小變頻器頻率：當(dāng)頻率減小至零，且DO仍超過(guò)設(shè)定值時(shí)，則關(guān)閉1臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，繼續(xù)變頻調(diào)節(jié)。此過(guò)程中若DO仍大于設(shè)定值，則再關(guān)閉1臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，繼續(xù)變頻調(diào)節(jié)。直至DO滿足設(shè)定范圍。另外，系統(tǒng)也會(huì)統(tǒng)計(jì)每臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)的累計(jì)運(yùn)行時(shí)間。對(duì)各鼓風(fēng)機(jī)的累計(jì)運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行比較，先啟動(dòng)累計(jì)運(yùn)行時(shí)間短的鼓風(fēng)機(jī)，同時(shí)也能保證先啟動(dòng)的鼓風(fēng)機(jī)在滿足條件后先關(guān)閉，均衡各鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)間，延長(zhǎng)鼓風(fēng)機(jī)的使用壽命。

只要在工藝設(shè)計(jì)的范圍之內(nèi)，盡管進(jìn)水的水質(zhì)水量不斷變化，這套自控系統(tǒng)都可以將運(yùn)行環(huán)境調(diào)整到較佳狀態(tài)。從而有效地抵抗沖擊，穩(wěn)定出水水質(zhì)，優(yōu)化曝氣系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制，降低能耗。同時(shí)。在厭氧池或者綜合反應(yīng)池沉淀階段也可實(shí)時(shí)檢測(cè)DO值。以及分析出反硝化作用的較佳時(shí)間段，從而為整個(gè)工藝流程的時(shí)序安排提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，甚至可直接控制整個(gè)流程的時(shí)序結(jié)構(gòu)。

 

CAST生化池

CAST生化池一個(gè)系列共4座，在各池內(nèi)設(shè)置超聲波液位測(cè)定儀、pH/溫度檢測(cè)儀、溶解氧測(cè)定儀、懸浮物濃度測(cè)定儀和污泥界面測(cè)定儀超聲波液位測(cè)定儀可以監(jiān)視池內(nèi)的水位，控制潷水器：溶解氧測(cè)定儀用于監(jiān)控各池內(nèi)溶解氧含量間段內(nèi)按曝氣一沉淀一潷水一閑置順序工作。

CAST生化池采用連續(xù)進(jìn)水、間歇曝氣、周期排水的方式運(yùn)行，以時(shí)間為控制變量完成自動(dòng)控制過(guò)程。CAST池每個(gè)周期為6h，曝氣3.0h，沉淀1h，潷水1.5h，閑置0.5hCAST生化池的曝氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)和鼓風(fēng)機(jī)房的壓力控制系統(tǒng)相互關(guān)聯(lián)，相互影響，較終使CAST生化池的生物處理過(guò)程處在較佳狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)CAST池曝氣量的自動(dòng)調(diào)節(jié)。當(dāng)需氧量大時(shí)。曝氣量變大。有利于污染物降解;當(dāng)需氧量小時(shí)，曝氣量變小，有利于微生物量的保持，同時(shí)避免大量電耗的浪費(fèi)。

當(dāng)CAST池內(nèi)的液位達(dá)到超高報(bào)警水位時(shí)，超聲液位計(jì)將液位輸入至PLC站后，PLC站立即輸出命令啟動(dòng)排水閥門(mén)。在遠(yuǎn)程自動(dòng)控制下，回流污泥泵在曝氣、沉淀、閑置階段開(kāi)啟;在自動(dòng)模式下，潷水開(kāi)啟之后，剩余污泥泵啟動(dòng)，15min后停止工作，排泥過(guò)程中可根據(jù)MLSS值調(diào)整排泥程序式下，整個(gè)循環(huán)過(guò)程中都可運(yùn)行剩余污泥泵。

 

 

脫水機(jī)房

脫水機(jī)房?jī)?nèi)有帶式濃縮脫水一體機(jī)2臺(tái)、螺桿泵2臺(tái)、現(xiàn)場(chǎng)控制箱2個(gè)、電動(dòng)閥及附屬裝置。整套脫水系統(tǒng)可定時(shí)自動(dòng)啟停。也可人工啟?，F(xiàn)場(chǎng)控制箱負(fù)責(zé)1套加藥系統(tǒng)和2套脫水機(jī)系統(tǒng)的自動(dòng)控制。每套系統(tǒng)自成體系，但之間連鎖。當(dāng)運(yùn)行過(guò)程中貯泥池液位低于設(shè)定液位或發(fā)生設(shè)備故障時(shí)，設(shè)備將停機(jī)，減少不必要的電耗。

 

加藥控制

某污水處理廠加藥系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)控制，指令攪拌器及加藥泵等設(shè)備工作及為PLC提供設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)。加藥泵為2臺(tái)(1用1備)變頻計(jì)量泵。自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，加藥量可通過(guò)PLC對(duì)進(jìn)水流量信號(hào)(總流量的1/2)分析，按照設(shè)定的投加比例(比值可調(diào))來(lái)確定。加藥量多少也可根據(jù)出水水質(zhì)信號(hào)及時(shí)調(diào)節(jié)，自動(dòng)控制加藥泵及加藥量，減少能耗，節(jié)約藥量。

 

 

運(yùn)行結(jié)果

該某污水處理廠建成后，從運(yùn)行期間的出水水質(zhì)及噸水耗電量可以看出，采用康卓科技自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制，使污水處理系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性和出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)率得以提高，同時(shí)耗電量也低于0.35kW·h/m³這一常規(guī)耗電量。因此，城市污水處理廠設(shè)置自動(dòng)控制系統(tǒng)并開(kāi)發(fā)先進(jìn)的控制策略，既可保證污水處理過(guò)程的安全可靠和生產(chǎn)的連續(xù)性，又可降低系統(tǒng)的能耗。