1、污水处理厂的自动控制与常规污水处理厂的自动控制与常规处理工艺处理工艺自动控制系统的概念自动控制系统的概念自动控制：在人不直接参与的情况下，利用外加的设备或装置使整个生产过程或工作机械（被控对象）自动地按预定规律运行，或使其某个参数（被控量）按预定要求变化。污水处理厂自动控制的目的目的：1.提高处理效率和可靠性 2.节省人力和运行费用 3.改善作业环境为了便于介绍污水处理厂的自动控制，先了解一下污水处理的常规工艺。污水处理主要技术、基本原理和污水处理主要技术、基本原理和工艺流程工艺流程 污水处理技术，就是采用各种方法将污水中所含有的污染物分离出来，或将其转化为无害和稳定的物质，从而使污水得到净化
2、。现代的污水处理技术，按其作用原理可分为物理处理法、化学处理法和生物处理法三类。物理处理法物理处理法 利用物理作用分离污水中主要呈悬浮状态的污染物质，在处理过程中污染物质的化学性质不发生改变。主要有：利用污染物质与水的密度差异借重力沉降作用使其从水中分离的沉淀法，利用筛滤介质截流污水中的悬浮物的筛滤法；利用气浮处理设备在污水中形成的微小气泡上浮时将密度接近于水的微小颗粒状的污染物质粘附去除的气浮法；利用反渗透膜将污染物截留的反渗透法等。物理处理法主要处理设施物理处理法主要处理设施 主要处理设施包括主要处理设施包括格栅格栅、沉砂池沉砂池、沉淀沉淀池池、气浮池气浮池等。等。直棒式栅条格栅直棒式栅条
3、格栅格栅工艺流程图格栅工艺流程图 物理处理法常用的处理设施图物理处理法常用的处理设施图 （1 1）格栅格栅 （2 2）沉砂池）沉砂池 新建的污水处理厂多以曝气沉砂池为主新建的污水处理厂多以曝气沉砂池为主曝气式沉砂池曝气式沉砂池曝气式沉砂池工艺流程图曝气式沉砂池工艺流程图平流沉淀池平流沉淀池（2）沉淀池）沉淀池 主要包括平流式、竖流式、曝气式和涡流式沉砂池，过去的沉砂池大主要包括平流式、竖流式、曝气式和涡流式沉砂池，过去的沉砂池大多采用平流式，新建的处理厂则以曝气式为主。今年来涡流式沉砂池也有多采用平流式，新建的处理厂则以曝气式为主。今年来涡流式沉砂池也有增多的趋势，而竖流沉砂池一般很少采用。增
4、多的趋势，而竖流沉砂池一般很少采用。池型呈长方形，废水池型呈长方形，废水从池的一端进入，水从池的一端进入，水平方向流过池子，从平方向流过池子，从池的另一端流出。在池的另一端流出。在池的进口处底部设贮池的进口处底部设贮泥斗，其他部位池底泥斗，其他部位池底有坡度，倾向贮泥斗有坡度，倾向贮泥斗。辐辐流流式式沉沉淀淀池池剖剖面面中心进水中心进水周边进水周边进水竖流沉淀池竖流沉淀池池型多为圆形，亦有池型多为圆形，亦有长方形或多角形，废长方形或多角形，废水从设在池中央的中水从设在池中央的中心管进入，从中心管心管进入，从中心管下端经过反射板后均下端经过反射板后均匀缓慢地分布在池的匀缓慢地分布在池的横断面上，
5、由于出水横断面上，由于出水口设置在池面或池墙口设置在池面或池墙四周，故水的流向基四周，故水的流向基本由下向上。污泥淤本由下向上。污泥淤积在底部的污泥斗积在底部的污泥斗。化学处理法化学处理法 利用化学反应作用来分离、回收污水中的污染利用化学反应作用来分离、回收污水中的污染物。物。主要有：主要有：1.1.混凝法混凝法 2.2.中和法中和法 3.3.氧化还原法氧化还原法 4.4.吸附法等等吸附法等等 化学处理法主要用于工业废水的处理。化学处理法主要用于工业废水的处理。生物处理法生物处理法 利用微生物的新陈代谢功能使污水中呈利用微生物的新陈代谢功能使污水中呈溶解和胶体状态的有机污染物被溶解并溶解和胶体
6、状态的有机污染物被溶解并转化为无害的物质，包括好氧和厌氧生转化为无害的物质，包括好氧和厌氧生物处理两种方式。物处理两种方式。好氧生物处理法好氧生物处理法主要分为主要分为活性污泥法活性污泥法和和生物膜法生物膜法。活性污泥法的基本流程图 氧化沟氧化沟 氧化沟是一种简易的活性污泥系统，属于延时曝气法。其曝氧化沟是一种简易的活性污泥系统，属于延时曝气法。其曝气设备为转刷，设置在氧化沟的直段上，转刷旋转，推动混气设备为转刷，设置在氧化沟的直段上，转刷旋转，推动混合液在池内循环流动，并使活性污泥处于悬浮状态。污水进合液在池内循环流动，并使活性污泥处于悬浮状态。污水进入反应池，通常需要循环几十圈，才能流出沟
7、外。入反应池，通常需要循环几十圈，才能流出沟外。氧氧化化沟沟工工艺艺布布置置 6.9 污水处理厂的自动控制及应用一、污水预处理设施一、污水预处理设施1 进水闸门的控制2 除渣机的控制 通过控制进水闸门的开闭来控制沉砂池的运行数目。粗隔栅一般手动控制，机械式除渣机也常在现场单独控制 细隔栅一般用自动定时器进行间歇运转控制，也有根据监测隔栅前后水位差进行自动除渣控制的。雨水沉砂池前的除渣，一般与雨水泵的运行联动来自动除渣是常见的方式。3 除砂机的控制 一般都用定时器进行自动控制，起吊式除砂机除外。雨水沉砂池的排砂多数是与雨水泵的运转相联动，在泵运转期间连续排砂。二、初次沉淀池1 刮泥机和除沫设备的
8、控制刮泥机和除沫设备的控制 由于在圆形或方形沉淀池中的刮泥周期长，因而刮泥机连续运行。长方形沉淀池的链带式刮泥机，可用定时器进行间歇运行的自动控制。应当确定合理的运行周期时间。除沫设备常用管式集沫装置，也采用浮动式泵来除沫。一般都采用定时间歇自动控制。2 排泥泵的控制 排泥泵的常用控制方法包括，(1)靠定时器来控制其开闭，(2)联用定时器与流量计进行控制，用定时器来决定泵的启动，用流量计来控制停泵，每日排放定量的污泥。应合理地选择间歇自动控制的停泵与运行时间。近年来，用定时器控制排泥泵的启动，用污泥浓度测定仪或污泥界面仪的信号来控制停泵的自动控制方法应用得越来越广泛，如图所示。此外，还有同时使
9、用污泥界面计和污泥浓度测定仪来进行自动控制，即用污泥界面计控制排泥泵的启动。图6.3 排泥的自动控制三、曝气池1 供气量的控制供气量的控制1)定供气量控制 指不管进水流量与有机物负荷如何变化，按供气量的设定值控制供气量恒定。通常，白天与夜间按两个不同的设定值，来控制供气量恒定。可分为控制鼓风机进口闸阀与控制曝气池空气调节阀两种控制。控制鼓风机时可分为定供气量控制、与流入污水量成比例控制、DO控制等。在实施这些控制时，通过曝气池不同部件的空气量调节阀，进行供气量分配的控制。曝气池的控制参数有供气量、回流污泥量和排泥量。2)与进水量成比例控制与进水量成比例控制 指按进入曝气池污水量成一定比例来调节
10、供气量，但应随时测定DO和出水水质。也可分为控制鼓风机与控制曝气池空气调节阀两种控制。3)定DO浓度控制 在曝气池内设置在线的DO浓度检测仪，根据反馈的DO检测值，按DO的检测值与设定值保持一致来调节供气量，维持DO浓度一定。图6.4 通过控制鼓风机的空气量来控制DO浓度4)最优供气量控制 指将影响供气量的各种因素，如DO浓度、微生物量及其活性、氧转移效率与速率、底物去除速率和进水水质等逐一进行分析评价后实施的控制，它也作为包括回流污泥量控制和剩余污泥量控制在内的活性污泥处理系统总体控制的一部分。2 回流污泥量控制1)定回流污泥量控制 它与定供气量控制一样不考虑进水负荷的变化，按一定的流量控制
11、污泥回流。通常白天与夜间按两个不同的设定值来控制回流污泥量。2)与进水量成比例控制 按与进水流量成一定比例来控制回流污泥量。但是，回流污泥浓度会随着回流污泥量的变化而变化，很难维持MLSS浓度不变。3)定MLSS浓度控制 是指使MLSS浓度尽可能维持等于某一最优MLSS浓度的控制，该最优MLSS浓度也称最优目标值，也是一个经验数值。常用的实现定MLSS浓度的控制方式如图所示。图6.5 根据回流污泥浓度实现定MLSS浓度控制 还有两种定MLSS浓度控制方法。一种是直接在曝气池中设置在线MLSS检测仪。根据MLSS目标值与实测值的偏差，直接调节回流污泥量。另一种方法如图所示。图6.6 根据MLSS
12、浓度实现定MLSS浓度控制4)定FM控制 所谓定FM控制就是使F(有机物量)和M(微生物量)的比值保持在适宜的BODMLSS负荷范围内的控制方法。这种控制方法需要在线检测污水流量、BOD与MLSS浓度。四、二次沉淀池1 定污泥排放量控制定污泥排放量控制 指根据计算或经验每日都排放一定量的污泥(kgd)，在操作时每日可排放一次或数次，以至于可以连续排放。排放时应当用MLSS浓度检测仪和流量计来计量。这种控制方法更适合于设置回流污泥贮存池的定MLSS浓度控制。2 间歇定时排泥控制 指每隔一定的时间t排放污泥一次，使曝气池中的MLSS至某一设定的最小浓度为止，其中两次排泥的间隔时间t为一常数，何时排
13、泥只取决于间隔时间，而与排泥前的MLSS浓度无关。3 定污泥龄控制 定污泥龄控制就是通过连续控制排泥量维持污泥龄不变的控制方法。如果每日进水水质水量的波动幅度不大，可以实现定污泥龄控制，尤其在设置回流污泥贮存池时，可以通过改变MLSS浓度和排泥量Qw来维持定污泥龄。主要优点是能在一定程度上稳定出水质量。要实现这一控制，必须将控制排泥量与控制回流污泥量结合起来操作。维持某一污泥龄c的排泥量由公式6.8计算。4 随机排泥控制 是指根据进水水质水量的变化情况及出水质量的要求，通过随机地排故污泥有目的地控制MLSS浓度的非定量非定时的一种排泥控制方式。例如，由于曝气池的容积是一定的，而当进水有机物负荷
14、较大时，为了缓解冲击负荷的影响尽可能降低出水底物浓度，控制少排泥或不排泥以维持较高的MLSS浓度；而当进水有机物负荷较小时，可多排泥同时减少回流污泥量，以节省运行费用。五、加氯消毒混合池 加氯消毒混合池的控制主要是氯投加量的控制，一般按与处理流量成一定比率投加氯。为了投加合适的氯量，在加氮消毒混合池出水口处设置余氯检查仪，根据余氯浓度信号，自动改变投氯量比率的设定值。六、污泥浓缩池 浓缩池控制主要指排放浓缩污泥的控制。浓缩污泥排放的控制方法主要有：(1)用计时器控制排泥泵的启动与停止；(2)用计时器和预置计数器控制每日排出一定量的浓缩污泥；(3)用计时器控制排泥泵的启动，用污泥浓度计检测污泥浓
15、度降低至某一设定浓度时停泵；(4)用计时器控制泵的启动，用污泥浓度计、流量计和预置计数器控制每次都排出一定量的固形物(以干污泥质量计)时停泵(如图所示)。图6.7 排出浓缩污泥的一种控制方法七、厌氧消化池1 污泥投配与排出的控制污泥投配与排出的控制 一般用水位计、流量计与顺序控制器组合的系统，对向消化池投加生污泥、向二级消化池投配熟污泥、排除上清液和排出消化后的熟污泥等，都采用定容积流量控制。例如，投加生污泥的控制是与污泥浓缩池排泥泵联动的，消化污泥的排出是由水位计和计时器来控制的。此外，向二级消化池投放污泥和排放上清液都按推流式控制。2 搅拌控制 消化池的搅拌可分为机械搅拌方式与消化气搅拌方
16、式。近年来，消化气搅拌式已成为厌氧池搅拌的主流。一级消化池常采用连续搅拌，也有时用计时器控制进行间歇搅拌。采用间歇搅拌方式时，在加温过程中或投配污泥过程中必须进行搅拌。在采用消化气来破碎与消除二级消化池中的浮渣时应当控制通向搅拌用和破碎浮渣用的扩散管的流量。3 温度控制 消化池的加热有热交换式和蒸气直接加热式两种。对于热交换式控制热水量，蒸气直接加热则控制蒸气量，以维持消化池内一定温度。常采用反馈控制方式，根据消化池内温度计的测定值与温度设定值之间的偏差，调节热水量或蒸气量。八、污泥脱水预处理设施 污泥脱水前均采用预处理，其目的是改善污泥脱水性能，提高脱水设备的处理能力。向污泥中投加混凝剂和助
17、凝剂的化学调节法是最常用的方法。1 药品溶解控制 熟石灰溶解的控制是，将贮存在筒仓或加料斗上的熟石灰用传送带送到溶解池，形成溶解浓度为15一20的乳状物，溶解方式分为间歇式和连续式。二价铁盐的控制是，使浓度约为38的原液自然流入或者用泵送入溶液池，按将其稀释成4倍所需要的水量，控制稀释水的投加量。高分子混凝剂分为固态颗粒状和液态的两种，颗粒状的溶解控制与熟石灰相同液态的溶解控制与二价铁盐相同。2 投药量控制 一般按污泥量与药品成一定比率控制投药量，如图，用污泥流量计和浓度计检测的污泥流量和污泥浓度来计算固形物(干污泥)质量，据此按一定比率控制投药量。图6.8 投药量控制系统3 投加污泥控制 在
18、连续式投药控制中，最好按一定流量来投加污泥。但当混合池较小时，由于其液位的剧烈变化，投加污泥泵的启动与停止次数明显增多，通常通过控制投泥泵的转数来保持混合池的液位不变。九、脱水机1 真空滤机的控制真空滤机的控制 为了使真空滤机保持具有额定的过滤能力，应当控制污泥转筒中保持一定的污泥量。一般通过检测转筒中的污泥量和调节进泥管上的闸阀进行控制。2 压滤机的控制 压滤机的脱水程序是过滤(压入污泥)一压滤干燥(吹入空气)一卸开板框(排出滤饼)一冲洗滤布一合上板框等工序反复进行的间歇运转，基本上是顺序计时器控制。压滤机需要控制的因素是过滤和压滤时间。当污泥压人板框的压力超过设定值时，安全阀自动关闭停止送泥与过滤。可以根据滤饼的含水率或过滤速度的检测结果，适当地修正压滤时间的设定值。此外，还有为了使污泥滤饼含水率保持一定的合适值，通过检测压滤机分离出的滤液量，来控制过滤和压滤时间的控制方法。
