【正文】 六章：污水處理廠的監(jiān)視與自動(dòng)控制第一節(jié)、污水泵站的自動(dòng)控制及設(shè)備 污水泵站的檢查與維護(hù)由于控制電路只要在起動(dòng)、停止和增減負(fù)荷時(shí)就動(dòng)作，很容易發(fā)現(xiàn)其故障。而保護(hù)電路只有在發(fā)生故障時(shí)才動(dòng)作，不易發(fā)現(xiàn)其存在的隱患。因此，有必要認(rèn)真檢查保護(hù)電路。高壓與低壓動(dòng)力電路，控制電路和儀表電路的絕緣電阻的測定應(yīng)分別進(jìn)行。 啟動(dòng) 啟動(dòng)應(yīng)注意以下事項(xiàng)。(1)在起動(dòng)泵時(shí)，既要確認(rèn)泵本身也要通過操作盤的指示燈等否處于啟動(dòng)狀態(tài)，然后打開操作開關(guān)。(2)進(jìn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，記錄電流、功率、轉(zhuǎn)數(shù)、壓水管閘閥的開啟度、運(yùn)轉(zhuǎn)啟動(dòng)時(shí)間等必要事項(xiàng)。 (3)由于有關(guān)連動(dòng)機(jī)構(gòu)的故障，泵在啟動(dòng)過程中停止時(shí)，假如又正在下雨啟動(dòng)泵。而且又沒有足夠的時(shí)間來修復(fù)的情況，將控制方式改為單個(gè)手動(dòng)控制啟動(dòng)，停泵 停泵時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)。 1) 應(yīng)當(dāng)檢查是否按規(guī)定順序停泵。 2) 停泵后，檢查有關(guān)連動(dòng)機(jī)構(gòu)是否處于能夠啟動(dòng)的狀態(tài)。 3) 對于吸入式起動(dòng)的污水泵，由于滿水水位計(jì)的濾網(wǎng)經(jīng)常被懸浮物堵塞，因而應(yīng)該到泵的運(yùn)轉(zhuǎn)現(xiàn)場檢查是否有堵塞現(xiàn)象，具體地說，污水泵的自動(dòng)控制是根據(jù)污水泵站集水池的水位計(jì)給出的測定值，保持某一范圍的水位，根據(jù)流量計(jì)維持設(shè)定的流量，來自動(dòng)進(jìn)行污水泵的啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)、電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)和壓水管閘閥開啟度的調(diào)節(jié)、停泵等一系列操作。由于季節(jié)變化或服務(wù)面積的增減引起流入污水量變化時(shí)，應(yīng)及時(shí)將運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)定值調(diào)到最優(yōu)。此外，為了使污水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間平均化、還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行開啟的優(yōu)先順序和運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)組的選擇。當(dāng)進(jìn)行自動(dòng)化記錄時(shí)，應(yīng)當(dāng)經(jīng)常檢查起動(dòng)和停泵等是否按照設(shè)定值動(dòng)作。 污水泵站的遠(yuǎn)距離監(jiān)視控制遠(yuǎn)距離監(jiān)視控制是指通過有線或無線通訊，由設(shè)在遠(yuǎn)處的監(jiān)視控制盤發(fā)出對被控制對象的狀態(tài)監(jiān)視和控制所必要的操作指令和動(dòng)作監(jiān)視。在這種控制方式中，遠(yuǎn)距離監(jiān)視控制設(shè)備具有監(jiān)視、控制和檢測等三種功能，因此又稱遙感遙測遙控設(shè)備。遠(yuǎn)距離監(jiān)視設(shè)備又分為具有監(jiān)視和檢測兩種功能和只具有監(jiān)視一種功能的設(shè)備，一般前者稱遙感遙測設(shè)備，后者稱遙感設(shè)備。此外，遠(yuǎn)距離監(jiān)視控制方式中，又分為操作人員分別進(jìn)行監(jiān)視、判斷和操作的方式，和在具備自動(dòng)控制與自動(dòng)操作設(shè)備基礎(chǔ)上操作人員僅作出判斷給出設(shè)定值的指令的方式，以及具有上述兩種功能的方式等不同的控制方式。除以上功能以外，根據(jù)管理方法不同，有的還能給出記錄機(jī)器的運(yùn)行、停止和檢測值等每日和每月的報(bào)表，另外，由于信號及其傳送方法的不同，控制場所與被控場所的連絡(luò)方式也有很多種類型。水泵機(jī)組的控制策略國內(nèi)排水泵站水泵機(jī)組的控制，多數(shù)都根據(jù)集水池水位控制水泵投運(yùn)的臺數(shù)，水位高時(shí)多開泵，水位低時(shí)少開泵。顯然僅僅根據(jù)水池水位來控制水泵是不科學(xué)的，這是因?yàn)樯鲜隹刂撇呗灾豢紤]了集水池的水位高低，并沒考慮其水位變比速率。因此，不僅要根據(jù)水位，還應(yīng)考慮水位的變化率，根據(jù)集水池的進(jìn)水流量Q優(yōu)化設(shè)定投運(yùn)水泵的臺數(shù)，使水泵的排水量追隨進(jìn)水量的變化，力求維持兩者基本平衡。這樣，將水位控制在—個(gè)較小的范圍內(nèi)波動(dòng)，并且避免了水泵的頻繁啟停。第二節(jié)、生物除磷脫氮系統(tǒng)的控制及優(yōu)化生物除氮系統(tǒng)控制及優(yōu)化 曝氣量和DO濃度的控制曝氣量控制的目標(biāo)是在滿足硝化水平的情況下，盡可能降低曝氣量，在硝化滿足時(shí)，COD的去除一般很容易滿足，由于缺氧狀態(tài)下也可吸磷，所以磷的去除也易于滿足，降低曝氣量不但提高硝酸氮的去除率，而且可以降低曝氣能耗。 內(nèi)循環(huán)回流量的控制內(nèi)回流量的控制主要是維持缺氧區(qū)末端硝酸氮濃度處于較低的設(shè)定值（13mg/l），可以通過PID控制器實(shí)現(xiàn)控制策略，應(yīng)用硝酸氮測定儀來測定缺氧區(qū)末端硝態(tài)氮濃度，也可以測定回流液中的硝態(tài)氮濃度建立前饋－反饋控制器。 外加碳源投加量的控制外加碳源投加控制的策略一般是維持缺氧區(qū)末端的硝酸氮濃度處于一個(gè)較低但非零的值來實(shí)現(xiàn)。另外在內(nèi)循環(huán)回流量恒定時(shí)，需確定一個(gè)使平均出水硝酸氮濃度滿足要求的內(nèi)循環(huán)量，為了最優(yōu)控制反硝化過程，提高進(jìn)水COD的利用效率，需要綜合控制內(nèi)循環(huán)回流量和外加碳源投加量。 SRT和污泥排放量的控制不管是否需要進(jìn)行污泥的穩(wěn)定化處理，SRT應(yīng)盡可能低，并保證完全硝化。眾所周知，SRT的控制響應(yīng)較慢，但對于如何有效控制污泥排放莫衷一是。對于給定的污水處理廠，合適的控制策略與污水處理廠的特定設(shè)計(jì)、運(yùn)行負(fù)荷有關(guān)，需要注意的是：SRT是一個(gè)平均值，是系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷的表征，并不能通過簡單的污泥排放來實(shí)現(xiàn)。 回流污泥量的控制以回流污泥量作為主要控制目標(biāo)控制反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度是危險(xiǎn)的，尤其當(dāng)二沉池的實(shí)際固體容量不確定時(shí)更加危險(xiǎn)。進(jìn)水負(fù)荷的隨機(jī)變化性將導(dǎo)致二沉池水力負(fù)荷以及二沉池泥水界面的巨大波動(dòng)，當(dāng)二沉池污泥層高度接近出水堰時(shí)，可能導(dǎo)致污泥大量流失從而嚴(yán)重影響出水水質(zhì)。以二沉池的污泥層高度作為控制目標(biāo)實(shí)現(xiàn)污泥回流量的控制是一個(gè)相對合理的控制策略。生物除磷系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)合理的生物除磷工藝設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)污水處理廠運(yùn)行優(yōu)化的關(guān)鍵，是獲得較好出水的基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)可分為一下幾個(gè)步驟： 準(zhǔn)確估計(jì)進(jìn)水特性一般情況下，每去除1mg磷酸鹽需要20mgCOD，為了準(zhǔn)確估計(jì)生物除磷的能力，應(yīng)首先確定進(jìn)水中易于生物降解BOD的含量，如果無法獲得該信息，生物除磷模型確定生物除磷能力所需的一些條件以及計(jì)算厭氧池容積都會(huì)受到限制。 估算生物除磷能力在選定厭氧池容積的條件下，計(jì)算聚磷菌所占比例以及出水正磷酸鹽濃度，厭氧池體積的選擇應(yīng)以厭氧停留時(shí)間確定，即根據(jù)聚磷菌的數(shù)量以及VFA的存在量、吸收量來計(jì)算厭氧停留時(shí)間。生物除磷能力應(yīng)重復(fù)估算，當(dāng)計(jì)算的出水正磷酸鹽濃度無法滿足排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可以采取一定的措施。 確定厭氧池的結(jié)構(gòu)1）采用推流結(jié)構(gòu)可通過厭氧區(qū)分格或加大長寬比來實(shí)現(xiàn)厭氧池的推流特性。2）厭氧池前可以添加一個(gè)體積很小的厭氧選擇器，以避免污泥膨脹；3）通過選擇關(guān)閉攪拌器的個(gè)數(shù)，來延長厭氧區(qū)水力停留時(shí)間。 促進(jìn)缺氧吸磷當(dāng)污水中COD(SA)：P比值較低時(shí)，工藝設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加強(qiáng)缺氧區(qū)吸磷的能力，由于反硝化和吸磷同時(shí)實(shí)現(xiàn)，所以相對于好氧吸磷可以節(jié)省有限的碳源，所以在設(shè)計(jì)時(shí)，在厭氧池后必須存在一個(gè)缺氧段，現(xiàn)在許多生物除磷污水廠的實(shí)際結(jié)構(gòu)采用這種方法。如今在反硝化除磷技術(shù)的典型工藝有兩種：雙污泥系統(tǒng)和BCFS生物化學(xué)除磷工藝。 應(yīng)用實(shí)時(shí)控制策略生物脫氮控制應(yīng)加強(qiáng)曝氣和內(nèi)循環(huán)硝化液回流量的控制，利用硝酸鹽、氨氮和ORP在線儀來優(yōu)化氮的去除。另外也要保證脫氮過程的穩(wěn)定性，當(dāng)運(yùn)行不穩(wěn)定時(shí)，不可避免的導(dǎo)致回流污泥中硝酸氮濃度的增加。除了控制生物除磷過程，對輔助化學(xué)除磷藥劑的投加也應(yīng)進(jìn)行充分的控制。在進(jìn)水濃度變化時(shí)，應(yīng)避免過量曝氣或化學(xué)藥劑投加不足，其控制可以根據(jù)污水流量或出水正磷酸鹽濃度來確定。第三節(jié)、污水處理廠的控制及應(yīng)用污水預(yù)處理設(shè)施 這種控制一般根據(jù)監(jiān)測進(jìn)水渠水位來進(jìn)行，當(dāng)然，對于分流制排水管網(wǎng)且沉砂池?cái)?shù)很少的小規(guī)模污水處理廠，有時(shí)也不控制沉砂池的運(yùn)行數(shù)目。此外．為了防止污水量的突然增大或水泵的故障而引起泵房進(jìn)水，應(yīng)當(dāng)能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)水閘門的緊急關(guān)閉。粗隔柵一般用手動(dòng)控制，機(jī)械式除渣機(jī)也常在現(xiàn)場單獨(dú)控制。細(xì)隔柵一般用自動(dòng)定時(shí)器進(jìn)行間歇運(yùn)轉(zhuǎn)控制，最近也有根據(jù)監(jiān)測隔柵前后水位差進(jìn)行自動(dòng)除渣控制的。傳送帶等附屬設(shè)備也常與除渣機(jī)連動(dòng)運(yùn)行。初沉池刮泥機(jī)的運(yùn)行方式取決于沉淀池的形狀和刮泥機(jī)的種類。由于在圓形沉淀池的刮泥周期長，因而刮泥機(jī)連續(xù)運(yùn)行。而長方形沉淀池的鏈帶式刮泥機(jī)的刮泥能力很大、沒有必要連續(xù)運(yùn)行，可用定時(shí)器進(jìn)行間歇運(yùn)行的自動(dòng)控制。除沫設(shè)備常用管式集沫裝置，目前又開始采用浮動(dòng)式泵來除沫。一般都采用定時(shí)間歇自動(dòng)控制。排泥泵的常用控制方法包括，只靠定時(shí)器來控制其開閉，或者聯(lián)用定時(shí)器與流量計(jì)進(jìn)行控制，用定時(shí)器來決定泵的啟動(dòng)，用流量計(jì)來控制停泵，每日排放定量的污泥。按這種方法運(yùn)行時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意若排泥泵的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間過長則排除的污泥濃度將降低，若間歇時(shí)間太長則可能引起堵塞等故障，因此，應(yīng)合理地選擇間歇自動(dòng)控制的停泵與運(yùn)行時(shí)間。曝氣池在向曝氣池供氣的控制中，曝氣池控制和鼓風(fēng)機(jī)控制是密切相關(guān)的。控制鼓風(fēng)機(jī)時(shí)可分為定供氣量控制、與流入污水量成比例控制、DO控制等。在實(shí)施這些控制時(shí)，通過曝氣池不同部件的空氣量調(diào)節(jié)閥，進(jìn)行供氣量分配的控制。反之，通過控制曝氣池來實(shí)現(xiàn)上述控制時(shí)，則必須控制鼓風(fēng)機(jī)供氣管道出口壓力一定。普通活性污泥法與階段曝氣法等的回流污泥量一般占進(jìn)水流量的30％左右為宜．但是為了提高處理效率，保證處理效果，往往根據(jù)進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷變化來調(diào)節(jié)回流污泥量。常用的回流污泥調(diào)節(jié)方法有定回流污泥量控制、與進(jìn)水量成比例控制、定MLSS濃度控制、定F/M控制。污泥脫水預(yù)處理設(shè)施 藥品溶解控制熟石灰溶解的控制是，將貯存在筒倉或加料斗上的熟石灰用傳送帶送到溶解他，形成溶解濃度為15％20％的乳狀物，溶解方式分為間歇式或連續(xù)式。 投藥量控制一般按污泥量與藥品成一定比率控制投藥量，用污泥流量計(jì)和濃度計(jì)檢測的污泥流量和污泥濃度來計(jì)算固形物(干污泥)質(zhì)量，據(jù)此按一定比率控制投藥量。污泥脫水機(jī) 脫水機(jī)的種類有真空濾機(jī)、板框壓濾機(jī)、離心脫水機(jī)、帶式壓濾機(jī)等，它們各自的控制方法也有所不同。不同種類的脫水機(jī)其脫水效率也有差異，也不能指望通過自動(dòng)控制來大幅度提高效率?？墒?，為了使這些復(fù)雜的脫水裝置穩(wěn)定運(yùn)行，尤其在多臺脫水機(jī)同時(shí)工作時(shí)，進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓芾砜商岣咂淇煽啃裕虼?，脫水機(jī)的自動(dòng)控制一直受到高度重視。以前多采用繼電器和計(jì)時(shí)器進(jìn)行自動(dòng)控制，近年來，更多地采用容易修改順序的專用順序器和微機(jī)來控制。為了使真空濾機(jī)保持具有額定的過濾能力，應(yīng)當(dāng)控制污泥轉(zhuǎn)筒中保持一定的污泥量，一般通過檢測轉(zhuǎn)筒中的污泥量和調(diào)節(jié)進(jìn)泥管上的閘閥進(jìn)行控制。在運(yùn)行中真空過濾機(jī)容易出問題的是濾布變形，遇到這樣問題時(shí)．可用壓氣缸來修復(fù)。如果用這種方法也難于修復(fù)時(shí)，安全開關(guān)將動(dòng)作，脫水機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)將自動(dòng)停止。作為附屬設(shè)備的真空泵隨真空濾機(jī)一起連動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，有人正在研究通過檢測濾餅的含水率和厚度，對真空濾機(jī)轉(zhuǎn)筒的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行反饋控制。壓濾機(jī)的脫水程序是過濾(壓入污泥)壓濾干燥(吹入空氣)卸開板框(排出濾餅)沖洗濾布合上板框等工序反復(fù)進(jìn)行的間歇運(yùn)轉(zhuǎn)，基本上是順序計(jì)時(shí)器控制，因此，壓濾機(jī)需要控制的因素是過濾和壓濾時(shí)間。當(dāng)污泥壓入板框的壓力超過設(shè)定值時(shí)，安全閥自動(dòng)關(guān)閉停止送泥與過濾。可以根據(jù)濾餅的含水率或過濾速度的檢測結(jié)果，適當(dāng)?shù)匦拚龎簽V時(shí)間的設(shè)定值。此外，還有為了使污泥濾餅含水濾保持一定的合適值，通過檢測壓濾機(jī)分離出的濾液量，來控制過濾和壓濾時(shí)間的控制方法。