【正文】 ，污水更加不能隨便排除，而是要凈化之后合理的利用。所以合理開發(fā)水資源的重要戰(zhàn)略對策，也是實現(xiàn)我國社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展的重要保證。要解決水資源問題需要采取合理措施，大規(guī)模范圍內(nèi)進行環(huán)境治理、推行環(huán)保措施、消除水污染、大力推廣清潔生產(chǎn)工藝。因此建設符合我國具體情況的污水廠自動控制系統(tǒng)對降低污水處理成本、改造環(huán)境、建立可持續(xù)發(fā)展社會、保持我國經(jīng)濟高速發(fā)展具有重要意義。 國內(nèi)外污水處理控制現(xiàn)狀污水出處理主要的處理方法是活性污泥法、生物膜法、反滲透法、離子交換法等，而目前污水處理最廣泛最普遍的應用處理工藝是活性污泥法，它是利用自然界中的活性微生物的活動來清楚污水中的有機污染物。國外的污水處理早在二戰(zhàn)后就有所展開，為了治理上世紀50年代因經(jīng)濟的快速發(fā)展而給后代帶來的嚴重的環(huán)境污染。發(fā)達國家不僅重視污水處理的新的理論和技術，還更加重視污水處理的自動控制問題，先后研究并開發(fā)了許多智能型和集約型的高效性的污水和自動控制儀表，并采用了計算機自動控制處理工藝，并取得了較為顯著的效果[2]。如活性污泥法與其他的處理工藝不同，活性污泥法的工藝效果很大程度上的取決于與其配套的污水處理自動化水平，因此研究自動控制系統(tǒng)是當前污水處理行業(yè)最重要的環(huán)節(jié)。又由于活性污泥法是生物污水處理技術，處理過程具有很大的時變性，有很多地方需要考慮，而控制的對象復雜又易變，面對這樣復雜的系統(tǒng)，常規(guī)的控制方式很難確保系統(tǒng)能過適應控制系統(tǒng)的參數(shù)變化和工作條件的變化，不能夠很好的達到預期的理想處理效果，同時制約著污水處理的出水質(zhì)量[3]。因此，進一步提高污水處理自動控制水平顯得尤為的重要。國外污水處理控制系統(tǒng)的特點：（1）采用集散控制系統(tǒng)和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，按照企業(yè)廠區(qū)的自身情況和工藝分成若干個控制站，相互之間一般獨立運行。并設有中央控制室，在這里進行數(shù)據(jù)的記錄和管理。（2）在線檢測水質(zhì)和其他因素的傳感器被大量采用，實施對水質(zhì)的實時監(jiān)控，提高檢測精度。（3）處理工藝中還采用智能控制和通信遙控設備，為監(jiān)控系統(tǒng)的運行提供相應的調(diào)整控制方式和信息。與國外相比，我國污水處理自動化控制起步較晚，但隨著投資和科技的發(fā)展，我國污水處理控制系統(tǒng)的自動化水平有了很大的提高，從外國引進污水廠的自動控制系統(tǒng)已廣泛采用集散式控制系統(tǒng)，應用了自動化程度提高的檢測儀表，各種新工藝、新設備的大量出現(xiàn)并得到應用。但依然存在這許多不足[4]：（1）大部分以前建造的污水處理廠自動化程度仍然很低，不能很好的實現(xiàn)。（2）國產(chǎn)在線儀表的穩(wěn)定性還沒有達到要求，急需進一步的提高。（3）目前使用的大多是進口儀器、儀表，在使用和維護方面仍存在許多問題。（4）污水處理廠控制系統(tǒng)的監(jiān)控和通訊功能在硬件和軟件開發(fā)利用方面存在極大不足，妨礙了處理過程的高效、經(jīng)濟運行。 通過對比，不難看出整體上國外相比我國的污水處理的自動控制系統(tǒng)仍有很大的優(yōu)勢，我國與國外還是存在著很大的差距。但是，我國的應用前景卻非常的廣泛、有很大的潛力。58第2章 污水處理系統(tǒng)的工藝及主要構筑物 污水處理工藝一般是采用傳統(tǒng)活性污泥法工藝，將污水中的污染物分離出來或轉化為無害的物質(zhì)，從而使污水得到凈化。污水處理方法分類：（1）物理處理法。如過濾法、沉淀法。（2）物理化學法。如混凝沉淀法。（3）生物處理法：利用微生物來吸附、分解、氧化污水中的有機物，把不穩(wěn)定的有機物降解為穩(wěn)定無害的物質(zhì)，從而使污水得到凈化?；钚晕勰喾ㄊ巧锾幚矸ǖ囊环N。活性污泥法是一種生物處理方法，用于除去污水中的有機物，主要利用微生物的代謝來獲得能量和產(chǎn)品。廣泛應用于處理各種工業(yè)廢水和城市污水?；钚晕勰喾▽儆诤醚跎锾幚?，由好氧微生物及其代謝和吸附的有機物和無機物組成，具有降解污水中有機物的能力[5]。活性污泥法的工藝過程為吸附、代謝和固液分離主要的三個過程，主要的工藝構筑物有調(diào)節(jié)池、沉淀池、曝氣池、污泥回流系統(tǒng)和剩余污泥排放系統(tǒng)組成。在曝氣期間，鼓風機送來壓縮空氣，通過曝氣池底的空氣擴散裝置來增加污水中的溶解氧的含量，將污水和活性污泥用攪拌器攪動，形成懸浮狀態(tài)。溶解氧、活性污泥和污水充分混合、充分接觸，正常的進行活性污泥反應。在活性污泥法的預處理中，污水中的大型垃圾由格柵機攔截下來，在調(diào)節(jié)池中，污水中大的有機污染物被分解成小分子有機物。在活性污泥法中的二級處理中，微生物與充足的氧氣接觸，吸收這些被分解的有機物，并進行氧化分解，為自身的增殖繁衍提供能量和物質(zhì)條件。這樣反應進行之后的結果為，污水中的有機污染物得到降解除去，活性污泥得以繁殖增長，污水得以凈化處理。經(jīng)過活性污泥凈化后的混合液進入二次沉淀池，懸浮著的活性污泥和其他雜質(zhì)沉淀下來與水分離，澄清后的污水被排到指定地點進行再利用。而二次沉淀池底的活性污泥再由污泥回流泵抽回到曝氣池中，保證曝氣池中的微生物濃度，進行循環(huán)利用。 間歇式活性污泥法（SBR）介紹近年來，采用生物法處理各種濃度的有機廢水、生活城市污水等已成為一種趨勢，而污水生物處理技術中的間歇式活性污泥法(SBR) 在水質(zhì)水量變化大的中小城鎮(zhèn)的生活污水和易生物降解的工業(yè)廢水的處理中取得了成功并得到了廣泛的應用。SBR活性污泥法（Sequencing Batch Reactor）又稱序批式活性污泥法、間歇式活性污泥法，其污水處理機理與普通活性污泥法完全相同。該工藝在1914年由英國Alden與Lockett等人發(fā)明，但是由于該工藝的操作過程比較繁瑣，與其他工藝相比較SBR所需控制的參變量較多，對儀表的精度和可靠性有較高的要求，而當時的自動化控制水平很低，也不可能有精度和可靠性都較高的儀表，限制了SBR工藝的發(fā)展和推廣。隨著科學技術的迅猛發(fā)展，特別是自動化水平的提高，對污水處理過程進行全自動化的管理和監(jiān)控稱為可能。近年來，隨著監(jiān)測控制技術與設備的發(fā)展，尤其是計算機系統(tǒng)的廣泛應用使SBR法的潛力又充分地體現(xiàn)出來,SBR法也顯示了自身的價值。20世紀70年代由美國Natre Dame大學的R Irvine博士將老式的充排系統(tǒng)改進并發(fā)展而成,并于1980年在美國環(huán)保局EPA的資助下,在印第安那州改建并投產(chǎn)了世界上第一個SBR法污水處理廠[6]。我國于20世紀80年代中期開始了研究與應用，上海市吳淞肉聯(lián)廠污水處理站是我國第一座應用SBR工藝的污水處理單位。 SBR工藝的基本原理活性污泥法就是以含于廢水中的有機污染物為培養(yǎng)基，再有溶解氧存在的條件下，連續(xù)地培養(yǎng)活性污泥，再利用其吸附凝聚和氧化分解作用凈化廢水中的有機污染物。SBR系統(tǒng)分為以下5個階段：進水、曝氣、沉淀、潷水、閑置。分別依時間完成這5步的操作，從而完成一個周期的運行[7]。（1）污水流入工序污水流入曝氣池前，該池處于操作周期的待機（閑置）工序，此時沉淀后的清夜已排放，曝氣池內(nèi)留有沉淀下來的活性污泥。污水流入的方式主要有3種，即進水、進水同時曝氣、進水同時緩速攪拌，至于選用哪一種方式，則根據(jù)設計要求而選定。①進水污水流入，當注滿后再進行曝氣操作，則曝氣池能有效地調(diào)節(jié)污水的水質(zhì)水量。②進水同時曝氣當污水流入的同時進行曝氣，則可使曝氣池內(nèi)的污泥再生和恢復活性，并對污水起到預曝氣的作用。③進水同時緩速攪拌當污水流入的同時不進行曝氣，而是進行緩速攪拌使之處于缺氧狀態(tài)，則可對污水進行脫氧與聚磷菌對磷的釋放。（2）曝氣工序①曝氣池：在池中使廢水中的有機污染物與活性污泥充分接觸，并吸附和氧化分解有機污染物質(zhì)。沉淀下來的活性污泥回流到曝氣池中，繼續(xù)使用。②曝氣系統(tǒng)：曝氣系統(tǒng)供給曝氣池生物反應所必須的氧氣，并起混合攪拌作用。當污水注滿后，開始曝氣操作，這是一道很重要的工序，如果要去除有機物、硝化和磷的吸收則需要曝氣，如要反硝化則應停止曝氣而進行緩速攪拌。（3）沉淀工序使混合液處于靜止狀態(tài)，進行泥、水分離，沉淀時間一般需進行1小時。（4）潷水工序排除曝氣池沉淀后的上清液，留下活性污泥，作為下一個操作周期的菌種。（5）閑置工序剩余污泥的排放可以放在這一階段。此外這階段SBR池處于空閑狀態(tài)，主要是與其他反應池進行匹配，也即等待相鄰的SBR池的某一過程的結束，再開始本池下一個操作周期。 SBR工藝的技術特征與傳統(tǒng)的污水處理工藝不同，SBR的優(yōu)點有[8]：（1）SBR法是目前為止公認的防止污泥膨脹的最好工藝，具有理想的推流過程使生化反應推動力增大，效率提高，池內(nèi)厭氧、好氧處于交替狀態(tài)，凈化效果好。（2）運行效果穩(wěn)定，具有較強的耐沖擊負荷能力，能處理高濃度有機廢水及有毒工業(yè)廢水。（3）由于SBR法本身的間歇運行特點，它很適用于處理廢水流量變化大甚至間歇排放的工業(yè)廢水。（4）處理設備少，結構簡單，便于操作和維護管理，同時系統(tǒng)適用于組合式結構方法，利于廢水處理廠的擴建和改造。（5）SBR法在沉淀階段屬于靜止沉淀，由于不采用污泥回流，所以沉淀效果好，并可以維持反應階段較高的污泥濃度，以提高處理效率。（6）它的運行方式可以靈活控制，很好的實現(xiàn)好氧、缺氧、厭氧狀態(tài)交替，具有良好的脫氮除磷的效果。（7）工藝流程簡單、造價低。主體設備只有一個序批式間歇反映器，無二沉池、污泥回流系統(tǒng)，調(diào)節(jié)池、初沉池也可省略，布置緊湊、占地面積省。綜上所述，SBR法的這些優(yōu)越性表現(xiàn)了其強大的生命力與廣闊的應用前景，這也被近年來的實踐所證明 溶解氧在SBR法中的作用溶解氧指的是溶解于水中的氧氣，也是水中生物的生存條件，如同我們的空氣。溶解氧的來源有兩個途徑：一是大氣中的氧氣滲入到水中；二是水中的植物進行光合作用釋放出氧氣。溶解氧隨著溫度鹽分和氣壓而變化，一般溫度越高。鹽分越高，溶解氧濃度越低；氣壓越高，水中的溶解氧的濃度就越高。而當水被有機污染物污染后，水中的溶解氧的濃度要降低，因為水中的溶解氧不僅要為水中的微生物呼吸和水中的好氧微生物在分解水中有機物時所消耗掉，還要被水中的硫化物、亞鐵離子和亞硝酸根等還原性物質(zhì)所消耗。當溶解氧的的消耗速率大于氧氣溶解于水中的速率時，此時的厭氧微生物開始繁殖，使水體惡化[9]。所以溶解氧可以直觀的反應出水受到有機物污染的程度，也是衡量水體質(zhì)量的重要的綜合指標。SBR法是需氧代謝的過程，溶解氧的濃度在此過程中有著重要的影響因素，它關系到污水處理過程的效率和出水的水質(zhì)等。曝氣池中的氧氣的不足和過量都影響這微生物的生存環(huán)境。氧氣不足時會使污泥膨脹，也會降低細菌的分解速度，延長處理時間，最后導致生物處理失敗；而氧氣過量會導致懸浮固體的沉降變差，并過高的消耗能量。 污水處理系統(tǒng)的主要構筑物根據(jù)污水廠污水處理系統(tǒng)的工藝流程，從功能上可將其分成三個階段：污水一級處理（污水預處理），污水二級處理（生物處理），污泥處理。廢水在進入主體處理構筑物之前，通常需要先進行水質(zhì)、水量的調(diào)節(jié)，為后續(xù)構筑物的運行創(chuàng)造必要條件。 污水一級處理（污水預處理）污水一級處理，一般可以分為四段：格柵段、調(diào)節(jié)段、除砂段和初沉段。 格柵段 格柵段主要由粗格柵、提升泵、細格柵組成。格柵段格柵系統(tǒng)主要設備是階梯型機械格柵除污機。檢測儀表有PH在線測量儀，用來實時檢測污水的PH值。在一些特殊情況下，還包括有篩網(wǎng)。格柵機由一組平行的金屬或者非金屬柵條制成，一般呈60至75度傾斜安裝于污水入口渠道或者提升泵集水池進口處，用來截留大塊的固形物，如草木、樹葉、纖維、果皮、菜葉、塑料制品等，以防漂浮物阻塞構筑物的孔道、閘門和管道或損壞水泵等機械設備。因此，格柵起著凈化水質(zhì)和保護設備的雙重作用。所以在進入初沉池之前設置格柵間。而在污水通過粗格柵，進入細格柵前，要設置兩臺提升泵，和兩臺備用泵將粗格柵處理后的污水提升至細格柵渠道，依靠重力流經(jīng)后續(xù)構筑物。用于產(chǎn)生控制信號的儀表是液位計和液位差計。液位計提供調(diào)節(jié)池液位值，用于提升泵運行時間、泵運行臺數(shù)的控制并且產(chǎn)生溢流液位報警信號；液位差計放置在粗格柵和細格柵的前后，測格柵前后液位的差值。為了使提升泵能夠有效的運行，并能延長使用壽命，三臺提升泵需輪流運行。 調(diào)節(jié)段 為確保構筑物正常工作，不受廢水的的高峰流量或濃度變化的影響，因此需要設置調(diào)節(jié)池。這樣便可以將高濃度和低濃度的廢水混合均勻再排出，調(diào)節(jié)水量和水質(zhì)。除砂段除砂段一般由沉砂池和砂水分離器組成。從污水中分離出密度較大的砂粒等顆粒的構筑物叫做沉砂池，其沉淀特性屬于自由沉淀。在沉淀過程中，顆粒自由沉淀，互不干擾；沉淀圖呈直線；顆粒形狀及大小密度等不會發(fā)生變化。沉砂池一般設置在虹吸管、泵站、沉淀池前，保護水泵和管道免受磨損和堵塞，減輕沉淀池負荷。 4