【文章內容簡介】 大 ， 隨著城市和工業(yè)廢水處理規(guī)模的日趨擴大，間歇式活性污泥法逐漸被連續(xù)式活性污泥法取代。 SBR 反應池去除有機物的一切過程都在一個設有曝氣或攪拌裝置的 SBR 反應 池內進行，不必另設沉淀池和污泥回流泵等裝置。 特點： 工藝 簡單、造價低；時間上具有理想的推流式反應器的特性；運行 方式靈活，可脫氮除磷；具有較強的耐沖擊負荷的能力；良好的污泥沉降性能，不易產生污泥膨脹 。 綜上所述， 傳統(tǒng)活性污泥及其改進型 A/0、 A2/0 、 AB 工藝，處理單元多，操作管理復雜，尤其是污泥厭氧消化工藝，對管理水平要求較高 ， 而氧化溝法回流污泥溶解氧較高，對除磷有一定的影響 。 目前氧化溝工藝是我國采用較多的污水處理工藝技術之一 ， DE 型氧化溝和三溝式氧化溝在中高濃度的中小型城市污水處理中也有應用。 多種類 型的 SBR 工藝在我國同樣 有應用，如屬第二代 SBR 工藝的 ICEAS 工藝，屬第三代的CAST 工藝、 UNITANK 工藝等。 而 中城市污水處理廠選用 SBR 法最經 10 濟實用 。 因此，在選擇工業(yè)污水處理工藝的時候必需要認真考慮當?shù)匚鬯那闆r，以及實際的工業(yè)污水處理的環(huán)境。 制形式 [15] 早期的控制系統(tǒng)多采用繼電器 —— 接觸器控制系統(tǒng)，但隨著電子技術的飛速發(fā)展 ， 該類控制方法逐漸被淘汰 。 目前 主要控制形式有以下幾種： ① DCS 系統(tǒng)。 即 分布式計算機控制系統(tǒng)，是由計算機技術、信號處理技術、測量控制技術、通信 網絡技術等相互滲透形成的。實 現(xiàn)了真正的分散控制，可靠性提高， 擴展能力較強。 主要特點是 采用分級分布式控制，軟硬件資源豐富，減少了系統(tǒng)的信息傳輸量，使系統(tǒng)應用程序比較簡單 ，實時性好，響應快。 主要是用于各類生產過程。 ② 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。 其 是由 DCS 和 PLC 發(fā)展而來的，是基于現(xiàn)場總線的自動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)按照公開、規(guī)范的通信協(xié)議在智能設備之間，以及智能設備與計算機之間進行數(shù)據(jù)傳輸和交換，從而實現(xiàn)控制與管理 一體化的自動控制系統(tǒng)，優(yōu)點：可以用計算機豐富的軟件、硬件資源，響應快，實時性好， 通信協(xié)議公開，不同產品可互連。 ③ PLC 系統(tǒng)。 利用它可以 實現(xiàn)控制系統(tǒng)的功能要求， 選用 計算機作為其上位機，通過網絡連接 PLC，對生產過程進行實時監(jiān)控，特點 ：編程方便，開發(fā)周期短，維護容易。通用性強，使用方便?？刂乒δ軓?。模塊化結構，擴展能力強。 PLC 的 CPU 強大的網絡通信能力，使得工業(yè)污水處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸與通信變得可能，并且也可實現(xiàn)其遠程監(jiān)控。 因此， PLC 系統(tǒng) 成為污水控制系統(tǒng)的首選控制形式。 11 國外注重水處理中 PLC 的開發(fā)，相繼研制出了一些智能、穩(wěn)定、小巧的控制單元 。 與國外相比，我國污水處理自動 化控制起步較晚 ，在處理工藝有的還是一級處理，處理的規(guī)模也很小，致使污水處理技術和管理水平處于較落后的狀態(tài)。 我國 七十年代 才 開始 采用熱工儀表，實行集中巡檢；八十年代應用分析儀表和 DCS 系統(tǒng)；至九十年代，隨著一大批利用國際貸款的大型污水處理廠的建設投產，我國污水處理控制系統(tǒng)的自動化水平 才 有了很大的提高。我國第一座大型污水處理廠 —— 天津市紀莊子污水處理廠 ，它的誕 生填補了我國大型污水處理 廠建設的空白 [8]。 此后， 污水處理工藝技術由過去只注重去除有機物發(fā)展為具有除磷脫氮功能。 國外一些先進、 高效的污水處理專用 設備也 隨后進 入 我國污水處理行業(yè)市場。從國外引進污水廠的自動控制系統(tǒng)已經廣泛采用集散式計算機監(jiān)控系統(tǒng)，應用了自動化程度較高的檢測儀表，各種新工藝，新設備大量出現(xiàn)并得到應用。 我國現(xiàn)有城市污水處理廠 80%以上采用的是活性 污泥法，其余采用一級處理、強化一級處理、穩(wěn)定塘法及土地處理法等。 可以說我們大體上 污水處理自動化的現(xiàn)狀是：手動與自動皆備，自制和引用并舉。 可以看出， 我國 未來 城市污水處理發(fā)展趨勢 會是 ： ① 氮、磷營養(yǎng)物質的去處仍為重點。 ② 工業(yè)廢水治理開始轉向全過程控制。 ③ 單獨分散處理轉為城市污水集中處理。 ④ 水質控制指標越 來越嚴。 12 ⑤ 由單純工藝技術研究轉向工藝、設備、工程的綜合集成與產業(yè)化及經濟、政策、標準的綜合性研究。 ⑥ 污水再生利用。 ⑦ 中小城鎮(zhèn)污水污染與治理問題受到 大眾的普遍 重視。 資料顯示 ，國外污水處理自控系統(tǒng)主要存在以 下 幾個特點 [4]： ① 采用集散控制系統(tǒng) DCS 和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) FCS。 ② 采用在線監(jiān)測的水質分析儀表，對全廠的水質實行實時監(jiān)測，并由上位機記錄下來，提高了測量精度。 ③ 生產過程中不同程度上采用了智能控制，可以根據(jù)水質和水源的變化自動地調整相應的控制方式。 ④ 大 量采用遙測、遙控設備，并開始有效地利用社會信息資源，如電話網絡、移動電話網絡、國際互聯(lián)網、氣象信息等。 我國 目前在 水體污染、改善水體環(huán)境方面發(fā)揮了 前所未有的效果 ，標志著我國工業(yè)污水處理事業(yè)發(fā)展到了一個嶄新的階段?，F(xiàn)階段，我國工業(yè)污水處理的工作重點已經從工藝技術的研究轉移到具體項目的實施。 資料顯示， 我國的污水處理自控系統(tǒng)有以下特點： ① 新建的污水處理廠，引進了計算機分散控制系統(tǒng)， 并且采用 手動與自動并存的控制方式。 ② 國產在線儀表的穩(wěn)定性還沒有達到要求，所以大部分采用進口的在線儀表，但是由于進口儀表價格昂貴， 所以應用并不是很廣泛。水質的檢測主要是有實驗室人員通過實驗來測量。 13 ③ 各個控制站之間完全獨立，沒有信息的交換。并且各個控制單元由于其內部資源的限制，只是實現(xiàn)了簡單的時間控制和邏輯控制。 通過對比，不難看出整體上和國外相比我國污水的自控系統(tǒng)仍然存在很大的差距，但是我國的應用前景卻非常廣泛、潛力很大。 工業(yè)污水處理系統(tǒng)的主要功能是完成對城市污水的凈化作用，將城市中排除的污水通過該系統(tǒng)處理后，輸出符合國家標準的水質。為實現(xiàn)工業(yè)污水處理技術的 簡易、高效、低能耗的功能，并且實現(xiàn)自動化的控制過程。 采用 PLC 作為核心控制器是個較好的方案。 第三章 過程論述 PLC污水 控制系統(tǒng)的設計步驟 如圖 ： 14 圖 1 不同的結構對應不同的控制系統(tǒng)，因此需要根據(jù)不同的結構特點設計相應的控制系統(tǒng)。 應用序批式活性污泥法（ SBR ）處理工藝， 采用三菱 系列 PLC 作為控制中心 實現(xiàn) 對污水處理的自動控制 [6]。 主要組成部分 15 工業(yè)污水處理系統(tǒng)的結構比較復雜，設備較多，在氧化溝中其控制過程及原理大致相同，都是通過控制曝氣機的轉速來調節(jié)污水中的含氧量 。經過厭氧和好氧處理，污水中的熱量、沼氣等再生能源可以為工業(yè)生產提供二次能源，真正實現(xiàn)變廢為寶、循環(huán)經濟的目的。 圖 工業(yè)污水處理系統(tǒng)基本組 成示意圖 [14] ① 進水系統(tǒng)。 主要由 進水管道和進水泵房組成，進水管道主要由粗格柵機和清污機組成，進水泵房主要有兩臺潛水泵組成。進水管道的主要功能是將污水中的大塊物體排除，其中的粗格柵是根據(jù)程序設定的時間進行間歇工作，而清污機的運行和停止是根據(jù)粗格柵兩側的液位差來決定的即當液位差超過某個值時，啟動清污機；當液位差小于某個值時停止清污機的運行。進水泵房中 的潛水泵運行及停止是通過安裝在泵房內的液位傳感器來決定的即 當液位較低時只啟動一臺潛水泵，當液位較高 時啟動兩臺潛水泵，若液位持續(xù)升高時，則輸出報警以示意有故障發(fā)生。 ② 除砂系統(tǒng)。主要由細格柵系統(tǒng)和沉砂池組成，細格柵系統(tǒng)是由細格柵機和轉鼓清污機組成，沉砂池的主要設備是分離機。細格柵系統(tǒng)的主要功能是進一步凈化污水中的顆粒物體，將污水中細小的沙粒濾 除。 細格柵機是根據(jù)程序設定時間進行間 歇工作，而轉鼓清污機的運行和停止則根據(jù)細格柵兩側的液位差來決定即 當液位差超過某個值時，啟動清污機；當液 16 位差小于某個值時停止清污機的運行。沉砂池中分離機的運行和后續(xù)處理中的轉碟曝氣機的運行同步。 ③ 氧化溝系統(tǒng)。由氧化溝和污泥回 流系統(tǒng)構成，氧化溝包括轉碟曝氣機和潛水攪拌機， 主要 對污水進行生化處理，分解污水中的有害物質，使其達到一定的水質標準 。污水回流系統(tǒng)主要由 污泥回流泵構成。氧化溝中設置有溶解氧儀對污水中的含氧量進行檢測，根據(jù)其反饋到 PLC 的值來控制曝氣機變頻器的運行 。潛水攪拌機的作用是推進水流，同時 使氧化溝的污水和活性污泥處于劇烈的攪拌狀態(tài)，使他們充分混合接觸， 使 它們 的生化反應更加充分， 以便 最大程度地分解污水中的有害成分。 ④ 沉淀系統(tǒng)。主要設備為刮泥機，其功能是對進行氧化溝處理后的污水進行物理沉淀，將污泥和清水分離，刮泥機在整個 系統(tǒng)啟動后就開始持續(xù)運行。在該系統(tǒng)中用到一定化學藥劑 主要 是 混凝劑、絮凝劑、復合堿等， 用來調節(jié)改善混凝條件及絮凝體結構，利用高分子助凝劑的強烈吸附架橋作用，使細小松散的絮凝體變的粗大而緊密，容易發(fā)生沉降。 ⑤ 污泥脫水環(huán)節(jié)。主要包括離心式脫水機，其主要功能是對氧化池中處理過污水的活性污泥進行脫水處理，由于對污水進行處理后，活性污泥中有新的微生物及其他雜質，因此需要先對活性污泥添加一定量的藥物，便于污泥脫水。離心 式脫水機主要由 聚合物泵、污泥機和切割機構成，以上設備按照順序控制的方式啟動，依次啟動聚合物泵、污泥機和 切割機，完成對污泥的脫水處理。 通過以上設計大大降低了工人的勞動強度，提高了管理水平。 電氣控制系統(tǒng) 17 電氣控制系統(tǒng) 方面的 設計要求 [1]： ① 控制裝置選用 PLC 作為系統(tǒng)的控制核心，根據(jù)工藝要求選配 PLC ② 可執(zhí)行手動 /自動兩