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1、改良A2/0工艺污水处理工程实例重庆市某污水处理公司是三峡库区首批启动的19个水环境治理项目单位之一，负责重庆郊 区广阔区域的污水处理任务，处理后的水排入长江，直接保障三峡库区的水质安全。该公司于 2011年建成投产，处理能力为旱季5X104 m3/d,雨季8X104 m3/d。污水处理厂进水中工业废 水占60%,生活污水占40%。废水处理使用改良A2/O工艺1,预处理过程包括粗格栅处理、细 格栅处理、曝气沉砂池和辐流式初沉池等，后期使用紫外线消毒渠，污泥经浓缩脱水后运至专业 填埋场进行填埋,系统工艺流程如图1所示。A2/O 工艺设置厌氧、缺氧和好氧3种工作环境，多种类微生物包括聚磷菌、反硝化
2、菌、硝化 菌和异养菌等能够有机配合,在脱氮除磷的同时去除有机物,并且丝状菌不会大量繁殖生长,污 泥不会大量膨胀2,但多种微生物共存在同一个活性污泥池中,对基质、泥龄等条件必然产生 竞争，对出水水质造成影响3。为此对A2/O 工艺进行改良，加强工艺流程的控制，对NH4+-N、 P043P、D0等进行实时测定，并根据参数情况实时调整工艺的HRT、混合液回流比等，最后保 证系统出水水质满足一定要求（见表1）。曝气填埋*脫水机丿另一污泥均质池出水达标排放I紫外消毒渠*30IC图1污水处理工艺流程项目出未SSCODBCDc.NH.-NTP3004002W2505205015100 出于对A2/O 工艺改
3、良的需求，需要加强对B0D5、COD、总磷、氨氮等多参数的测量与监控， 大大增加了工作量和人力投入，因此在二期工程中逐步增加自动控制系统对各参数进行在线测控 操作，根据水质情况调整混合液回流比、HRT等，同时引入物联网技术加强对工作场所的参数监 控，提高系统工作效率。1自动控制技术应用1.1自动控制结构该污水处理厂需要保持24 h不间断运行，且各类建筑物分布区域较广，因此按照“集中管 理、分散控制”的原则控制布局，使用微型计算机+可编程逻辑控制器4的松耦合控制结构，共 分3层结构，其一级控制站进行集中管理，在厂控制中心设监控中心，二级控制站为各区域的可 编程逻辑控制器分站，第三级为工作现场控制
4、设备，其结构如图2所示。图 2 自动控制结构图 2 中，自动控制系统通过工业以太网和光纤冗余环网传输数据信息和控制信息，使用监控 中心、二级控制站和现场控制器等设备实现自动控制功能的分级分散。在监控中心进行工艺管理 和自动控制，实时监控各设备工作状态、工艺流程参数。下设2 个二级控制站，分别位于鼓风机 房和污泥脱水间内，二级控制站1 控制3个现场控制设备，分别为鼓风机房、生化池和变电所， 二级控制站2 分别监控紫外线消毒间、1 号脱水机和2 号脱水机。这种松耦合控制结构可提高系 统的可靠性，即使监控中心出现故障，下级的分控站和现场控制设备也能独立延续原状态运行， 降低了通信系统故障可能引起的失
5、控风险。1.2 自动控制策略由于季节差异、流量变化、水质特征等因素影响，处理流程的各种状态参数实时变化，需要根据状态和自动控制策略实时应对调整5,系统中可编程逻辑控制器使用西门子S7-300系列， 主要硬件配置包括PS307电源模块、CPU314中央处理器、SM321数字量输入模块、SM322数字量 输出模块、SM311模块量输入模块和SM332模拟量输出模块等。通过S7-300系列监视系统各部分 工作情况并酌情采取自动控制措施。各现场控制设备的自动控制策略如表2 所示。表：答控制部隹的自动控制策略評部齣目标控制流程n忧化鼓展壘节省能耗 倾几提高鳩比很据好氧池白勺DO检测值与预设直的差值调 整
6、鼓风机转速调整生it池曝吒蚩（呆 王1心也还生彳尤池工作良好根据好氧段的溶解麵倍和空气流墨等调整曝礬誇实时监控出水水质酒泥说曲污扭浓缩脱水机工 水机房作提共加药比洌夢数 巨泥泵1呆陣旦流污泥泵和卿 站 栄污泥荥运厅正常测试水质参数并拘二级控制站传喘水质信息 测试污犯浓缩脱水机加药管和进泥管的流壘 夢数并传输到污泥控制系统改变加药比例 根捱测走的巨泥浓度和液位高度夢覩控制污 泥泵运行表 2 为主要控制部位及其控制策略，在工程应用中系统各环节也有监控措施。如预处理系统 中有2台螺旋输送压榨机和3台粗格栅，通过液位差值智能监控粗格栅运行状态，栅格初始状态 按设定的周期运转，在粗栅格前后各安装 1 个
7、超声液位差计，测定液位差后输入到自动控制系统 中，根据液位差是否大于阈值判定粗格栅是否存在堵塞，如大于阈值则判定堵塞，系统自动控制 除污机增大运转量，直至液位差小于阈值的80%后除污机恢复常态工作量。细格栅、沉砂池等部 位也有相应的监控部位执行功能，通过智能监控和自动控制策略减少人力操作，提高系统的工作 效率和可靠性。2 物联网测试应用为实现自动控制必须实时、准确地监控各部位工作状态，而物联网技术可实现传感器与网络 的多方互联，是解决自动监视问题的较优策略。在自动控制系统中采用物联网6进行从下到上 感知层、网络层、应用层的架构，对应结构如图3 所示。感知层使用传感器进行专业监测，要求具备数字化
8、、高精度和实时性;网络层使用工业以太 网和光纤冗余环网将感知层的传感器数据传入到应用层，实现物理链路的互联互通6，使用 TCP/IP 协议，保证数据交互的安全性和高速率;应用层对传感器数据进行汇总分析、图文展示， 并配置相关的应用程序进行动态处理。感知层状态监控是实现自动化控制的关键依据，其主要监控数据如表3 所示。监控琴数传感器进口水壘、出口水星也磁流童计COD、融、卩七总 除总氮寺在线施和涓眼盐収谨道分祈仪、在线箋甑分 在线潜解章和污泥i农度分析仪、在线溶 解氧分析也pH计、总磷分祈血EOOe和 COD分祈伐:等牛比池口0、MLSSxORP-.注泥冋济盡、 污泥咅生量等朝声波液位计、邑磯流
9、虽计、加药济量计等提升泉、灣气机、害 泥脱水等设备的能託表;:感知层主墓监控数据生 严项S-SE3.水底控制中心汇总各种传感器数据，经整理分析可得整个生产流程的关键数据如耗电量、进出口 水量等，并算出出口水质指标如B0D5、COD、NH3-N等。3 效果分析该污水处理厂进口的污水量虽然在重庆市污水处理厂所占比例相对较小，但由于地处郊区， 服务区域较大，要接收3 条沟渠的污水，监控难度较大，同时污水直接排入长江，必须严格控制 水质，为此引进物联网技术进行自动控制管理。系统实时测试各环节、各系统状态并传输到控制 中心，控制中心经分析计算后确定各系统工作状态，并使用可编程逻辑控制器自动控制各系统采
10、取应对措施，减少了人工操作工作量，提高了操作的精确性和及时性。系统可提供图形化示意图 测试周期为60 min，可选择SS、COD、B0D5、NH3-N、TP、水量、平均耗电量等参数，最多能显 示4种参数，当刷新的参数值连续超出阈值时表明系统故障，状态框将会标示异常并告警，否则 显示状态正常，移动光标将显示参数测量时间和数值。使用自动控制系统之后，系统运行稳定性得到提升，数据采集测试频率可稳定维持在15min/次（实际中一般设定为30 min测试1次，甚至更长时间），出水达标率90%，耗电量0.35 kWh/m3。4结论可行性分析和试运行结果表明，使用融合物联网技术的自动控制系统对污水处理厂进行
11、智能 化监控，通过关键参数和关键部分的状态参数测试明确各部位工作情况，并根据预定原则进行自 动化、智能化处理是可行的，且在效率和效益上都得到一定提升，控制系统建设较为完善，具有 较优越的性能，借鉴国外的先进经验，可在重庆地区进一步推广。但该系统复杂度较高，同时因 污泥浓度计、pH计等感知层传感器使用维护要求较高，接触探头需要定期维护清洗并标校，而且 国内技术基础较为薄弱，一般使用进口器件，价格较为昂贵，一定程度上增加了污水处理系统的 投资建设费用和维护成本，这是进一步推广面临的主要问题之一，但这种自动化智能控制策略是 国内外污水处理系统发展的必然趋势，在后续工作中将研究更为稳定可靠、维护更为简便、效费 比更高的自动化控制系统，使自动化系统得到推广普及。 （文章来源：中国污水处理工程网）
