水和能源是現(xiàn)代社會兩大基礎資源，污水處理是實現(xiàn)水資源循環(huán)利用的重要手段是高能耗行業(yè)。康卓科技是國內(nèi)外知名污水處理自控系統(tǒng)設計、安裝廠家，根據(jù)康卓科技設計的污水處理廠的運行經(jīng)驗表明，其中污水處理廠的自動化程度是影響能耗的主要因素之一?？底靠萍纪ㄟ^某污水處理廠自動控制系統(tǒng)方案、組成及其控制策略達到節(jié)能降耗效果及完善解決方案。 

 

 

污水處理自動控制系統(tǒng)

某污水處理廠對主要設備的控制全部由可編程控制器PLC來完成，1臺PLC就是1個控制站，可以發(fā)送指令到現(xiàn)場控制柜，現(xiàn)場控制柜再將指令傳遞給設備。同時PLC會收集各種現(xiàn)場數(shù)據(jù)，比如數(shù)字量的控制反饋信號以及模擬量的運行數(shù)據(jù)等。

某污水處理廠的自動控制采用分散控制系統(tǒng)，由檢測執(zhí)行級、設備控制級、中央監(jiān)控管理級組成。該系統(tǒng)利用計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)、顯示技術(shù)、自動檢測及分析技術(shù)，使其生產(chǎn)過程中的信息能夠?qū)崟r采集、集中管理、優(yōu)化控制。同時，也使得控制危險分散，提高了系統(tǒng)可靠性。

按照工藝及控制對象的功能、設備量。結(jié)合本廠工藝流程和平面布置。構(gòu)建了1套中央監(jiān)控系統(tǒng)(中央監(jiān)控管理級)和3套現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)(檢測執(zhí)行級、設備控制級)?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)。

 

 

控制策略及其節(jié)能效果分析

粗格柵間

某污水處理廠設置2臺粗格柵，1臺螺旋輸送壓榨機。PLC按時間順序或液位差智能化控制粗格柵運行。粗格柵與螺旋輸送機聯(lián)動，順序為螺旋輸送壓榨機→粗格柵，柵渣將被螺旋輸送機運走。

控制策略是通過超聲波液位差來控制格柵機運行。超聲波液位差計設置在粗格柵前、后兩側(cè)。其測定值將會輸入到PLC內(nèi)，PLC根據(jù)設定的數(shù)值來分析格柵是否堵塞若液位差△H增加并超過了設定值，說明格柵已經(jīng)堵塞，則除污機啟動連續(xù)除污模式，當△H減小到設定值以下，除污機操作恢復正常。液位差的設定值可由監(jiān)控計算機設定并修改，這可避免除污機連續(xù)工作，減小耗電量。

 

提升泵站

污水、污泥提升泵的電耗可達系統(tǒng)總電耗的10%-20%，目前選泵通行的以較大流量作為依據(jù)。由于污水廠進水量隨季節(jié)和作息時間的變化而變化，水泵全速運轉(zhuǎn)時間很少，一般小于1O%，大部分時間都不在高效段運轉(zhuǎn)，這浪費了巨大的能源。因此，在提升泵站設置3臺潛水泵，其中1臺為變頻泵并連接1臺超聲波液位計。在自動控制模式運行過程中，PLC會根據(jù)集水池液位調(diào)節(jié)變頻泵的轉(zhuǎn)速以及水泵的啟/停，記錄水泵的運轉(zhuǎn)時間。到達運轉(zhuǎn)時間后，自動切換運行水泵，為防止水泵空轉(zhuǎn)，設置上下限報警系統(tǒng)。此外，自動控制系統(tǒng)還可監(jiān)測泵的運行過程，記錄運行數(shù)據(jù)，備用泵會在出現(xiàn)故障報警后自動投入運行轉(zhuǎn)，發(fā)揮較大效率。降低耗電量，PLC會在接收所有故障報警后，做出相應處理。

旋流沉砂池和細格柵

旋流沉砂池自帶控制箱，實現(xiàn)全系統(tǒng)閉路自動運行。葉片隨來水連續(xù)轉(zhuǎn)動，定時完成氣洗、氣沖、氣提動作并保持砂水分離機和主機連鎖。提砂時。砂水分離機啟動，提砂停止后，砂水分離機滯后停止。

細格柵問設細格柵2臺、螺旋輸送壓榨機1臺，控制策略與粗格柵相同在細格柵較后1次循環(huán)之后，螺旋輸送壓榨機繼續(xù)運行30-60s。

 

 

鼓風機房

曝氣設備是污水廠能耗的主要來源，約占總能耗的40%60%每一組反應池對應2臺鼓風機CAST池內(nèi)設置在線DO測定儀，可實時檢測曝氣池內(nèi)DO濃度，并將其值反饋到PLC站，計算出供氣量的增量或減量，進行供氣量調(diào)節(jié)，以使DO穩(wěn)定在所需范圍內(nèi)溶解氧調(diào)節(jié)按以下策略進行：

(1)當DO低于設定值時，先啟動1臺鼓風機，并逐漸加大頻率。

(2)當變頻器頻率達到較大。且DO仍比設定值為保證水泵在工況下運小時，啟動第2臺鼓風機，此時第1臺保持在工況下運行，第2臺逐漸增大頻率，直至DO達到設定值。相反，當DO超過設定值時，減小變頻器頻率：當頻率減小至零，且DO仍超過設定值時，則關閉1臺鼓風機，繼續(xù)變頻調(diào)節(jié)。此過程中若DO仍大于設定值，則再關閉1臺鼓風機，繼續(xù)變頻調(diào)節(jié)。直至DO滿足設定范圍。另外，系統(tǒng)也會統(tǒng)計每臺鼓風機的累計運行時間。對各鼓風機的累計運行時間進行比較，先啟動累計運行時間短的鼓風機，同時也能保證先啟動的鼓風機在滿足條件后先關閉，均衡各鼓風機的運行時間，延長鼓風機的使用壽命。

只要在工藝設計的范圍之內(nèi)，盡管進水的水質(zhì)水量不斷變化，這套自控系統(tǒng)都可以將運行環(huán)境調(diào)整到較佳狀態(tài)。從而有效地抵抗沖擊，穩(wěn)定出水水質(zhì)，優(yōu)化曝氣系統(tǒng)的運行機制，降低能耗。同時。在厭氧池或者綜合反應池沉淀階段也可實時檢測DO值。以及分析出反硝化作用的較佳時間段，從而為整個工藝流程的時序安排提供數(shù)據(jù)基礎，甚至可直接控制整個流程的時序結(jié)構(gòu)。

 

CAST生化池

CAST生化池一個系列共4座，在各池內(nèi)設置超聲波液位測定儀、pH/溫度檢測儀、溶解氧測定儀、懸浮物濃度測定儀和污泥界面測定儀超聲波液位測定儀可以監(jiān)視池內(nèi)的水位，控制潷水器：溶解氧測定儀用于監(jiān)控各池內(nèi)溶解氧含量間段內(nèi)按曝氣一沉淀一潷水一閑置順序工作。

CAST生化池采用連續(xù)進水、間歇曝氣、周期排水的方式運行，以時間為控制變量完成自動控制過程。CAST池每個周期為6h，曝氣3.0h，沉淀1h，潷水1.5h，閑置0.5hCAST生化池的曝氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)和鼓風機房的壓力控制系統(tǒng)相互關聯(lián)，相互影響，較終使CAST生化池的生物處理過程處在較佳狀態(tài)，實現(xiàn)CAST池曝氣量的自動調(diào)節(jié)。當需氧量大時。曝氣量變大。有利于污染物降解;當需氧量小時，曝氣量變小，有利于微生物量的保持，同時避免大量電耗的浪費。

當CAST池內(nèi)的液位達到超高報警水位時，超聲液位計將液位輸入至PLC站后，PLC站立即輸出命令啟動排水閥門。在遠程自動控制下，回流污泥泵在曝氣、沉淀、閑置階段開啟;在自動模式下，潷水開啟之后，剩余污泥泵啟動，15min后停止工作，排泥過程中可根據(jù)MLSS值調(diào)整排泥程序式下，整個循環(huán)過程中都可運行剩余污泥泵。

 

 

脫水機房

脫水機房內(nèi)有帶式濃縮脫水一體機2臺、螺桿泵2臺、現(xiàn)場控制箱2個、電動閥及附屬裝置。整套脫水系統(tǒng)可定時自動啟停。也可人工啟?，F(xiàn)場控制箱負責1套加藥系統(tǒng)和2套脫水機系統(tǒng)的自動控制。每套系統(tǒng)自成體系，但之間連鎖。當運行過程中貯泥池液位低于設定液位或發(fā)生設備故障時，設備將停機，減少不必要的電耗。

 

加藥控制

某污水處理廠加藥系統(tǒng)實現(xiàn)了全自動控制，指令攪拌器及加藥泵等設備工作及為PLC提供設備的運行狀態(tài)信號。加藥泵為2臺(1用1備)變頻計量泵。自動運行時，加藥量可通過PLC對進水流量信號(總流量的1/2)分析，按照設定的投加比例(比值可調(diào))來確定。加藥量多少也可根據(jù)出水水質(zhì)信號及時調(diào)節(jié)，自動控制加藥泵及加藥量，減少能耗，節(jié)約藥量。

 

 

運行結(jié)果

該某污水處理廠建成后，從運行期間的出水水質(zhì)及噸水耗電量可以看出，采用康卓科技自動控制系統(tǒng)對運行過程進行監(jiān)測、控制，使污水處理系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性和出水水質(zhì)達標率得以提高，同時耗電量也低于0.35kW·h/m³這一常規(guī)耗電量。因此，城市污水處理廠設置自動控制系統(tǒng)并開發(fā)先進的控制策略，既可保證污水處理過程的安全可靠和生產(chǎn)的連續(xù)性，又可降低系統(tǒng)的能耗。