【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 （ 1）采用集散控制系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)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(gè)控制站，相互之間一般獨(dú)立運(yùn)行。并設(shè)有中央控制室，在這里進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄和 管理。 （ 2） 在線檢測(cè)水質(zhì)和其他因素的傳感器被大量采用，實(shí)施對(duì)水質(zhì)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高檢測(cè)精度。 （ 3） 處理工藝中還采用智能控制和通信遙控設(shè)備，為監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行提供相應(yīng)的調(diào)整控制方式和信息。 與國(guó)外相比，我國(guó)污水處理自動(dòng)化控制起步較晚，但隨著投資和科技的發(fā)展，我國(guó)污水處理控制系統(tǒng)的自動(dòng)化水平有了很大的提高，從外國(guó)引進(jìn)污水廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)已廣泛采用集散式控制系統(tǒng)，應(yīng)用了自動(dòng)化程度提高的檢測(cè)儀表，各種新工藝、新設(shè)備的大量出現(xiàn)并得到應(yīng)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(dòng)化程度仍然很低 ，不能很好的實(shí)現(xiàn)。 （ 2）國(guó)產(chǎn)在線儀表的穩(wěn)定性還沒(méi)有達(dá)到要求，急需進(jìn)一步的提高。 （ 3）目前使用的大多是進(jìn)口儀器、儀表，在使用和維護(hù)方面仍存在許多問(wèn)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(kāi)發(fā)利用方面存 4 在極大不足，妨礙了處理過(guò)程的高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 通過(guò)對(duì)比，不難看出整體上國(guó)外相比我國(guó)的污水處理的自動(dòng)控制系統(tǒng)仍有很大的優(yōu)勢(shì)，我國(guó)與國(guó)外還是存在著很大的差距。但是，我國(guó)的應(yīng)用前景卻非常的廣泛、有很大的潛力。 5 第 2章 污水處理系統(tǒng)的工藝及主要構(gòu)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(lái)或轉(zhuǎn)化為無(wú)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(guò)濾法、沉淀法。 （ 2）物理化學(xué)法。如混凝沉淀法。 （ 3）生物處理法：利用微生物來(lái)吸附、分解、氧化污水中的有機(jī)物，把不穩(wěn)定的有機(jī)物降解為穩(wěn)定無(wú)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(jī)物，主要利用微生物的代謝來(lái)獲得能量和產(chǎn)品。廣泛應(yīng)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(jī)物和 無(wú)機(jī)物組成，具有降解污水中有機(jī)物的能力 [5]。 活性污泥法的工藝過(guò)程為吸附、代謝和固液分離主要的三個(gè)過(guò)程，主要的工藝構(gòu)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(fēng)機(jī)送來(lái)壓縮空氣，通過(guò)曝氣池底的空氣擴(kuò)散裝置來(lái)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(dòng)，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(jìn)行活性污泥反應(yīng)。 在活性污泥法的預(yù)處理中，污水中的大型垃圾由格柵機(jī)攔截下來(lái)，在調(diào)節(jié)池中，污水中大的有機(jī)污染物被分解成小分子有機(jī)物。在活性污泥法中的二 級(jí)處理中，微生物與充足的氧氣接觸，吸收這些被分解的有機(jī)物，并進(jìn)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(yīng)進(jìn)行之后的結(jié) 6 果為，污水中的有機(jī)污染物得到降解除去，活性污泥得以繁殖增長(zhǎng)，污水得以凈化處理。經(jīng)過(guò)活性污泥凈化后的混合液進(jìn)入二次沉淀池，懸浮著的活性污泥和其他雜質(zhì)沉淀下來(lái)與水分離，澄清后的污水被排到指定地點(diǎn)進(jìn)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(jìn)行循環(huán)利用。 間歇式活性污泥法（ SBR）介紹 近年來(lái)，采用生物法處理各種濃度的有機(jī)廢水 、生活城市污水等已成為一種趨勢(shì)，而污水生物處理技術(shù)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(yīng)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(jī)理與普通活性污泥法完全相同。 該工藝在1914 年由英國(guó) Alden 與 Lockett 等人發(fā)明，但是由于該工藝的操作過(guò)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(duì)儀表的精度和可靠性有較高的要求，而當(dāng)時(shí)的自動(dòng) 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(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，特別是自動(dòng)化水平的提高，對(duì)污水處理過(guò)程進(jìn)行全自動(dòng)化的管理和監(jiān)控稱為可能。近年來(lái)，隨著監(jiān)測(cè)控制技術(shù)與設(shè)備的發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用使 SBR 法的潛力又充分地體現(xiàn)出來(lái) ,SBR 法也顯示了自身的價(jià)值。 20 世紀(jì) 70 年代由美國(guó) Natre Dame 大學(xué)的 R Irvine 博士將老式的充排系統(tǒng)改進(jìn)并發(fā)展而成 ,并于 1980 年在美國(guó)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(gè) SBR 法污水處理廠 [6]。 我國(guó) 于 20 世紀(jì) 80 年代中期開(kāi)始了研究與應(yīng)用，上海市吳淞肉聯(lián)廠污水處理站是我國(guó)第一座應(yīng)用 SBR 工藝的污水處理單位。 7 SBR 工藝的基本原理 活性污泥法就是以含于廢水中的有機(jī)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(jī)污染物。 SBR 系統(tǒng)分為以下 5 個(gè)階段：進(jìn)水、曝氣、沉淀、潷水、閑置。 分別依時(shí)間完成這 5 步的操作，從而完成一個(gè)周期的運(yùn)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(jī)（閑置）工序，此時(shí)沉淀后的清夜已排放，曝氣 池內(nèi)留有沉淀下來(lái)的活性污泥。污水流入的方式主要有 3 種，即進(jìn)水、進(jìn)水同時(shí)曝氣、進(jìn)水同時(shí)緩速攪拌，至于選用哪一種方式，則根據(jù)設(shè)計(jì)要求而選定。 ① 進(jìn)水 污水流入，當(dāng)注滿后再進(jìn)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(jìn)水同時(shí)曝氣 當(dāng)污水流入的同時(shí)進(jìn)行曝氣，則可使曝氣池內(nèi)的污泥再生和恢復(fù)活性，并對(duì)污水起到預(yù)曝氣的作用 。 ③ 進(jìn)水同時(shí)緩速攪拌 當(dāng)污水流入的同時(shí)不進(jìn)行曝氣，而是進(jìn)行緩速攪拌使之處于缺氧狀態(tài)，則可對(duì)污水進(jìn)行脫氧與聚磷菌對(duì)磷的釋放 。 （ 2） 曝氣工序 ① 曝氣池：在池中使廢水中的有機(jī)污染物與活性污泥充分 接觸，并吸附和氧化分解有機(jī)污染物質(zhì)。沉淀下來(lái)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(yīng)所必須的氧氣，并起混合攪拌作用。 當(dāng)污水注滿后， 開(kāi)始曝氣 操作， 這是一道很重要的工序，如果要去除有機(jī)物、 硝化和磷的吸收則需要曝氣，如要反硝化則應(yīng)停止曝氣而進(jìn)行緩速攪 8 拌。 一般要進(jìn)行 小時(shí)。 （ 3） 沉淀工序 使混合液處于靜止?fàn)顟B(tài)，進(jìn)行泥、水分離，沉淀時(shí)間一般需進(jìn)行 1 小時(shí)。 （ 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(gè)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(yīng)池進(jìn)行匹配，也即等待相鄰的 SBR 池的某一過(guò)程的結(jié)束，再開(kāi)始本池下一個(gè)操作周期。 SBR工藝的技術(shù)特征 與傳統(tǒng)的污水處理工藝不同， SBR的優(yōu)點(diǎn)有 [8]： （ 1） SBR法是目前為止公認(rèn)的防止污泥膨脹的最好工藝，具有理想的推流過(guò)程使生化 反應(yīng)推動(dòng)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(yùn)行效果穩(wěn)定，具有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力，能處理高濃度有機(jī)廢水及有毒工業(yè)廢水。 （ 3）由于 SBR法本身的間歇運(yùn)行特點(diǎn)，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(shè)備少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作和維護(hù)管理，同時(shí)系統(tǒng)適用于組合式結(jié)構(gòu)方法，利于廢水處理廠的擴(kuò)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(yīng)階段較高的污泥濃度，以提高處理效率。 （ 6）它的運(yùn)行方式可以靈活控制，很好的實(shí)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(jiǎn)單、造價(jià)低。主體設(shè)備只有一個(gè)序批式間歇反映器，無(wú) 9 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(qiáng)大的生命力與廣闊的應(yīng)用前景，這也被近年來(lái)的實(shí)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(lái)源有兩個(gè)途徑：一是大氣中的氧氣滲入到水中；二是水中的植物進(jìn)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(dāng)水被有機(jī)污染物污染后，水中的溶解氧的濃度要降低，因?yàn)樗械娜芙庋醪粌H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(jī)物 時(shí)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(dāng)溶解氧的的消耗速率大于氧氣溶解于水中的速率時(shí)，此時(shí)的厭氧微生物開(kāi)始繁殖，使水體惡化 [9]。所以溶解氧可以直觀的反應(yīng)出水受到有機(jī)物污染的程度，也是衡量水體質(zhì)量的重要的綜合指標(biāo)。 SBR法是需氧代謝的過(guò)程，溶解氧的濃度在此過(guò)程中有著重要的影響因素，它關(guān)系到污水處理過(guò)程的效率和出水的水質(zhì)等。曝氣池中的氧氣的不足和過(guò)量都影響這微生物的生存環(huán)境。氧氣不足時(shí)會(huì)使污泥膨脹，也會(huì)降低細(xì)菌的分解速度，延長(zhǎng)處理時(shí)間，最后導(dǎo)致生物處理失敗；而氧氣過(guò)量會(huì)導(dǎo)致懸 浮固體的沉降變差，并過(guò)高的消耗能量。 污水處理系統(tǒng)的主要構(gòu)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(gè) 階段 ：污水一級(jí)處理（污水預(yù)處理），污水二級(jí)處理（生物處理），污泥處理。 廢水在進(jìn)入主體處理構(gòu)筑物之前，通常需要先進(jìn)行水質(zhì)、水量的調(diào)節(jié)， 10 為后續(xù)構(gòu)筑物的運(yùn)行創(chuàng)造必要條件。 污水一級(jí)處理（污水預(yù)處理） 污水一級(jí)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(xì)格柵組成。格柵段 格柵系統(tǒng)主要設(shè)備是階梯型機(jī)械格柵除污機(jī) 。 檢測(cè)儀表 有 PH 在線測(cè)量?jī)x，用來(lái)實(shí)時(shí)檢測(cè)污水的 PH 值。 在一些特殊情況下，還包括有篩網(wǎng)。格柵機(jī)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(jìn)口處，用來(lái)截留大塊的固形物，如草木、樹(shù)葉、纖維、果皮、菜葉、塑料制品等，以防漂浮物阻塞構(gòu)筑物的孔道、閘門和管道或損壞水泵等機(jī)械設(shè)備。因此，格柵起著凈化水質(zhì)和保護(hù)設(shè)備的雙重作用。所以在進(jìn)入初沉池之前設(shè)置格柵間。 而在污水通過(guò)粗格柵，進(jìn)入細(xì)格柵前，要設(shè)置兩臺(tái)提升泵，和兩臺(tái)備用泵將粗格柵處理后的污水提升至細(xì)格柵渠道，依靠重力流經(jīng)后續(xù)構(gòu)筑物。 用于產(chǎn)生控制信號(hào)的儀表 是 液位計(jì)和 液位差計(jì) 。液位計(jì)提供調(diào)節(jié)池液位值，用于 提升 泵運(yùn)行時(shí)間、泵運(yùn)行臺(tái)數(shù) 的 控制并且產(chǎn)生溢流液位報(bào)警信號(hào)； 液位差計(jì)放置在粗格柵和細(xì)格柵的前后，測(cè)格柵前后液位的差值。 為了使 提升 泵 能夠有效的運(yùn)行，并能延長(zhǎng)使用壽命 ， 三 臺(tái) 提升 泵 需 輪流運(yùn)行。 調(diào)節(jié)段 為確保構(gòu)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(shè)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(gòu)筑物叫做 沉砂池，其沉淀特性屬于自由沉淀。在沉淀過(guò)程中， 11 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(huì)發(fā)生變化。沉砂池一般設(shè)置在虹吸管、泵站、沉淀池前，保護(hù)水泵和管道免受磨損和堵塞，減輕沉淀池負(fù)荷。 初沉段 初沉段是由沉淀池組成的。沉淀池是利用重力的作用下，使懸浮液中密度大于水的懸浮固體下沉，從而與水分離的水處理方法。它的去除對(duì)象，主要是懸浮液中粒徑在 10μm以上的可沉固體。一般位于調(diào)節(jié)池、格柵和沉砂池之后，主要去除以無(wú)機(jī)物為主體的密度大的固體懸浮物。 旋流曝氣沉 砂 池也是 沉淀 系統(tǒng)的一個(gè)組成分 。 在各種水處理系統(tǒng)中，沉淀的作用有所不同，大致如下： （ 1）作為化學(xué)處理與生物處理的與處置。 （ 2）用于化學(xué)處理或生物處理后，分離化學(xué)沉淀物、分離活性污泥或生物膜。 （ 3）污泥的濃縮脫水。 （ 4）灌溉農(nóng)田前做灌前處理。 該部分的主要機(jī)械設(shè)備包括 旋流除砂機(jī) 和 砂 水分離 器 。其控制由時(shí)間順序完成。 污水二級(jí)處理（生物處理） 污水二級(jí)處理，包括污水生物處理、沉淀和加藥三個(gè)過(guò)程，其中污水的生物處理是整個(gè)污水處理工藝的核心。沉淀和加藥兩個(gè)過(guò)程均在為處理后的水體排放做準(zhǔn)備。 SBR 法的實(shí)質(zhì)是將污水中的有機(jī)物作為 培養(yǎng)基，向污水中投加活性菌種并同時(shí)供養(yǎng)曝氣，加強(qiáng)池內(nèi)有機(jī)物和微生物與溶解氧的接觸。 SBR 池是污水廠污水處理系統(tǒng)最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，因此其控制量較多、控制較復(fù)雜。 污水處理階段包括一次分配井、氧化溝、二次分配井、污泥泵房、二次 12 沉淀池、接觸消毒池等，是污水二級(jí)處理的核心構(gòu)筑物 [10]。 一次分配井：為一圓形構(gòu)筑物，在一次分配井內(nèi)設(shè)置兩套調(diào)節(jié)式手電兩用閘門，每套閘門有一支道管和一套氧化溝相連，打開(kāi)一次分配井閘門，可以向?qū)?yīng)的氧化溝進(jìn)水。 氧化溝：污水通過(guò)氧化溝的外溝底部進(jìn)水管進(jìn)入氧化溝，經(jīng)過(guò)多次循環(huán)后沿外、中、 內(nèi)的順序進(jìn)入內(nèi)溝循環(huán)，外溝、中溝和內(nèi)溝之間互有水位差。最后由內(nèi)溝的出水堰門流至二次分配井。 二次分配井：氧化溝的出水最終全部匯集到這里。二次分配井