系统集成 ● 污水处理厂解决方案-污水处理-南京天普电气系统工程有限公司

系统集成 ● 污水处理厂解决方案

Sewage treatment plant solution

一、概述

典型的污水处理工艺流程主要包括机械处理、生化处理、污泥处理等过程。由机械处理以及生化处理构成的系统属于二级处理系统，其BOD5和SS去除率可达到90%~98%。处理效果介于一级和二级之间的一般称为强化一级处理、一级半处理或不完全二级处理，主要有高负荷生物处理法和化学法两大类，BOD5去除率可达到45%~75%。具有生物除磷脱氮功能的二级处理系统通常称为深度二级处理。为了去除特定的物质，在二级处理之后设置的处理系统统属三级处理，例如化学除磷、絮凝过滤、活性炭吸附等。

■ 机械处理过程

机械（一级）处理过程包括格栅、污水提升泵房、沉砂池、初沉池等构筑物，以去除粗大颗粒和悬浮物为目的，处理的原理在于通过物理法实现固液分离，将污染物从污水中分离，这是普遍采用的污水处理方式。机械（一级）处理是所有污水处理工艺流程必备过程，城市污水一级处理BOD5和SS的典型去除率分别为25%和50%。
■ 生化处理过程
生化处理是整个污水处理过程的核心，因此我们称污水处理工艺是特指这部分，如氧化沟法、SBR法、A/O法等。污水生化处理属于二级处理，以去除不可沉悬浮物、溶解性可生物和降解有机物为主要目的。目前大多数城市污水处理厂都采用活性污泥法。生化处理的原理是通过生物作用，尤其是微生物的作用，完成有机物的分解和生物体的合成，将有机污染物转变为无害的气体产物（CO2）、液体产物（水）以及富含有机物的固体产物（微生物群体或称生物污泥），多余的生物污泥在沉淀池中经沉淀固液分离，从净化后的污水中去除。
■ 污泥处理过程
生化处理过程的污泥，先到污泥泵房，部分污泥回流至生化处理过程，另一部分污泥（剩余污泥）由污泥泵快速输入到污泥浓缩池。污泥浓缩池浓缩一定时间后，上清液回流到污水提升泵房的集水池；浓缩后的污泥再回到另一格污泥调节池，用污泥泵提升到污泥脱水机房。污泥在脱水机房脱水后，制成泥饼外运。

二、污水处理工艺

目前，常用的污水处理工艺由A2/O法、氧化沟法、SBR法、CASS法、CAST法、AB法、生物接触氧化法（BOC）、曝气生物滤池（BAF）、生物膜法等。

■ A2/O法

A2/O工艺是Anaerobic-Anoxic-Oxic的英文缩写，它是厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺的简称。该工艺处理效率一般能达到：BOD5和SS为90%~95%，总氮为70%以上，磷为90%左右。一般适用于要求脱氮脱磷的大中型城市污水厂。其工艺流程图如图所示，生物池通过曝气装置、推进器（厌氧段和缺氧段）及回流渠道的布置分成厌氧段、缺氧段、好氧段。

工艺特点是：1、污染物去除效率高，运行温度，由较好的耐冲击负荷。2、污泥沉降性能好。3、厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能。4、在同时脱氮除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程相对简单，总的水力停留时间也少于同类其他工艺。5、在厌氧-缺氧-好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖，SVI一般小于100，不会发生污泥膨胀。
以氧化还原电位（ORP）和溶解氧（DO）为主要控制参数，来对曝气系统、内回流系统、外回流系统、剩余污泥排放系统进行控制，以实现良好的除磷脱氮效果，有效地降低污水中得BOD5，同时大限度地节约能源，使整个系统高效稳定地运行。
■ 氧化沟法

氧化沟（oxidation ditch）又名连续循环曝气池（Continuous loop reactor），是活性污泥法的一种变形。其出水水质好、运行稳定、管理方便等技术特点，已经在国内外广泛的应用于生活污水和工业污水的治理。从运行方式角度考虑，氧化沟技术发展主要有两方面：一方面是按时间顺序安排为主对污水进行处理；另一方面是按空间顺序安排为主对污水进行处理。目前应用较为广泛的氧化沟类型包括：帕斯韦尔（Pasveer）氧化沟、卡鲁赛尔（Carrousel）氧化沟、奥尔伯（Orbal）氧化沟、T型氧化沟等。

氧化沟一般由沟体、曝气设备、进出水装置、导流和混合设备组成，沟体的平面形状一般呈环形，也可以是长方形、L形、圆形或其它形状，沟端面形状多为矩形和梯形。其工艺流程图如上。
■ SBR法

SBR是序列间歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。

SBR工艺特点：
1、理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好。
2、运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好。
3、耐冲击负荷，池内由滞留的处理水，对污水由稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击。
4、工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。
5、处理设备少，构造简单，便于操作盒维护管理。
6、反应池内存在DO、BOD5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。
7、SBR法系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造。
8、脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果。
9、工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。

三、控制系统设计

天普公司根据污水处理工艺以及业主要求，自主研发的控制系统，基于现代先进控制思想，采用分散控制、集中检测管理的控制方式，能够完全满足污水处理工艺的要求，提供了一种高可靠性、低成本、更优化的控制方案。

■ 系统特点
1）系统采用“集中管理、分散控制、资源共享”的思想，三级集散控制：现场手动、PLC逻辑、中控集中
2）故障诊断实时性：PLC实时监控系统的硬件运行情况，功能针对性强，查找故障方便，排除迅速
3）修改和维护方便：PLC编程容易，可以在线（Online）离线（Offline）编程，可以用模块图、梯形图、指令图任选，即改即用
4）高可靠与高稳定性：环形冗余以太网方案的出现则保证了系统更高的可靠性，单一点的链路中断不会造成网络通讯的中断
5）高扩展性：工业以太网具有向下兼容性。
6）开放性：系统对用户是开放的。设备的增减、控制方案的选取、系统的扩缩与维护等，用户都可以在广泛的设备环境下便利地自己完成

7）报表功能强大，及时报警及完善的实时记录，具有集成SIS、MIS及无线远传、GPS校时功能

■ 系统网络结构
系统网络结构分为三级监控：污水处理厂监控中心、车间级现场监控分站（设在进水泵房、沉砂池、鼓风机房、脱水机房等）、现场控制箱。
其中包括：
(1) 现场数据采集和控制
(2) 实时监控和流程管理
(3) 网络与通信
(4) 数据库和信息处理。

■ 系统工艺控制策略

格栅

粗、细格栅具有4种控制方式：水位差自动控制、时间控制、远程控制、手动控制。

当格栅处于自动时，具有3种运行方式，第一种是定时启动，格栅根据设定的时间间隔，自动起/停格栅机。第二种是根据液位差值启停，液位差通过超声波液位差计测量，当格栅的前后液位差达到或超过设定的允许值时，自动开启格栅机，清理污物。第三种是远程运行方式，操作员在HMI上点击格栅机启停按钮对其进行的控制。手动控制只是在故障、检修或特定情况下进行。

提升泵房

根据集水池液位自动调节变频调速泵的流量，减少了电机频繁起动。在设计中利用PLC的计时、计数功能，对各泵的运行时间加以累计，然后自动切换运行泵和备用泵，使各泵的运行时间基本一致，延长泵的使用寿命。

沉砂池
沉砂池所含的沉砂装置、鼓风机、提升电磁阀根据顺序启停；搅拌机连续运行；砂水分离器根据设定的启停时间周期运转。若设备自带系统，则由所带控制箱控制。
生化池及鼓风机
生化池按连续进水，间歇曝气，周期排水运行，如每个周期为6小时，曝气3.0h，沉淀1.5h，滗水1h，闲置0.5h；曝气阶段污泥回流，闲置阶段排除剩余污泥。由PLC控制各搅拌机、推流器、轴流泵的周期启停。

鼓风机的控制主要是保护风机和对风量的调节，优化鼓风量，在确保氧转移效率的前提下最大可能的节省能耗。采集鼓风机流量计及压力表的信号，根据生化池溶解氧浓度调节曝气量，完成爆气池空气量调节系统的功能。

氧化沟
PLC根据各沟道的溶解氧测量值大小调节转碟的运行及转速，并控制推进器刮泥桥的运行。
浓缩池及脱水机房

污泥浓缩池搅拌机连续运行，由现场控制箱手动启停或PLC控制。污泥脱水机及其辅机一般自带控制系统，通过RS485或以太网的方式与PLC系统通讯，可在HMI调整脱水机运行时间间隔，定时启停。等污泥脱水机工作时，其污泥泵、加药装置、投配泵和输送机等联动运行。

污泥泵房
在此检测的参数主要有PH值、COD、BOD、污泥界面、污泥浓度等。PLC根据液位启停污泥泵，实时显示剩余污泥流量、回流污泥流量，定时自动排泥或生物池中检测的混合液浓度反馈控制。
过滤消毒及排放
污水排放前，可增加过滤消毒工序，过滤消毒一般自带控制系统，如转盘过滤系统、紫外线消毒系统，经通讯数据传送至HMI，可实时监视设备运行状态并对其进行远程控制。

达标排放主要检测的参数有总磷总氮、COD、氨氮、PH等，采用的分析仪表诸如HACH、E+H等。流量测量一般采用明渠流量计，如巴歇尔槽、矩形槽等，精确计量出水数据。