基于A2O微曝氧化溝工藝的城市污水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

諸葛曉春

（1.廣西大學(xué)電氣工程學(xué)院，南寧 530004；2.南寧市勘察測繪地理信息院，南寧 530022）

1 引言

城市污水主要包括生活污水和工業(yè)污水，需經(jīng)城市排水管網(wǎng)匯集并輸送到污水處理廠進(jìn)行無害化處理。處理后的污水必須達(dá)到國家頒發(fā)的有關(guān)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，才能用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)或回灌補(bǔ)充地下水。而污水處理的各個(gè)出水水質(zhì)指標(biāo)之間是互相聯(lián)系的，抓住重點(diǎn)處理項(xiàng)目使該項(xiàng)出水指標(biāo)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，其他一些出水指標(biāo)也同時(shí)能滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的要求[1]。因此，污水處理必須根據(jù)其水質(zhì)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)出適合的控制系統(tǒng)。

本文以某污水處理廠采用A2O微曝氧化溝工藝的污水處理流程為例，設(shè)計(jì)一套基于PLC控制的污水處理系統(tǒng)，對原污水的COD、氨氮、溶解氧等關(guān)鍵性指標(biāo)進(jìn)行檢測與控制，力求在降低系統(tǒng)成本的同時(shí)，提高污水處理控制質(zhì)量。

2 污水處理工藝流程

原污水進(jìn)入粗格柵池，污水中的大體積固體廢物和一些大的懸浮物在粗格柵池中被攔截，以免堵塞后續(xù)工序中的水泵及閥門。經(jīng)過粗格柵池的原污水被送至細(xì)格柵處再次對較細(xì)的懸浮物和固體進(jìn)行攔截后進(jìn)入沉砂池進(jìn)行砂水分離。分離出沉積物的污水被送至水解酸化池，在水解酸化菌的作用下進(jìn)行水解酸化反應(yīng)以提高污水的可生化性后進(jìn)入A2O微曝氧化溝中。A2O微曝氧化溝采用深水微孔的微曝系統(tǒng)，充氧能力高，能保持活性污泥良好的凈化功能[2]。經(jīng)過處理的污水進(jìn)入二沉池進(jìn)一步沉淀污泥，再經(jīng)過過濾器進(jìn)入消毒池完成水體消毒。消毒后的水進(jìn)入排水泵站做最后水體指標(biāo)檢測后可安全排放。

在二沉池中產(chǎn)生的沉淀物進(jìn)入到貯泥池中通過濃縮脫水后外運(yùn)。部分回流貯泥可進(jìn)入到水解酸化池中再次反應(yīng)。

3 主要工藝控制參數(shù)

為了更好地控制污水處理系統(tǒng)運(yùn)行，使經(jīng)過處理后的污水達(dá)到國家污水排放標(biāo)準(zhǔn)，需要根據(jù)工藝流程特點(diǎn)及污水處理的各項(xiàng)指標(biāo)，即GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中對城鎮(zhèn)二級污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)作出規(guī)定，確定各工藝段需要檢測的主要參數(shù)。

①粗格柵池及水泵房。在此工藝段中，需要檢測粗格柵前H2S濃度、粗格柵前后液位差、凈水泵房液位等工藝參數(shù)。②細(xì)格柵及沉砂池。在此工藝段中，需要檢測進(jìn)水的pH值、COD、氨氮濃度以及細(xì)格柵前后液位差等工藝參數(shù)。③水解酸化池。在此工藝段，需檢測的工藝參數(shù)為水解酸化池的氧化還原電位即ORP值、進(jìn)水流量。④A2O微曝氧化溝。需要測量和控制的主要工藝參數(shù)為氧化溝溶解氧含量、懸浮污泥濃度以及空氣總管壓力及流量。⑤巴氏計(jì)量槽。需要檢測經(jīng)過處理完成的進(jìn)入到排水泵站的水體的出水流量。⑥排水泵站。需要檢測出水的pH值、COD和氨氮濃度，排水泵站的液位等參數(shù)。⑦貯泥池。在貯泥池工藝段中，需要檢測回流污泥的流量、貯泥池的液位與流量等。

4 污水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

4.1 系統(tǒng)硬件組成

整個(gè)污水處理控制系統(tǒng)由現(xiàn)場檢測儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制室中的三菱MITSUBISHI-FX2N PLC控制器、IO模塊、通信模塊、UPS等相關(guān)組件和位于操作室中的操作站、顯示器、打印機(jī)等設(shè)備組成。

根據(jù)工藝需要，本系統(tǒng)共有粗格柵前后液位差等28個(gè)AI點(diǎn)，粗格柵1#手電兩用啟閉機(jī)開啟、關(guān)閉控制等58個(gè)DO點(diǎn)，粗格柵1#手電兩用啟閉機(jī)全開、全關(guān)反饋等148個(gè)DI點(diǎn)?？紤]15%～20%的系統(tǒng)冗余量、成本控制及模塊點(diǎn)數(shù)，本系統(tǒng)選用PLC的模塊為4塊8點(diǎn)AI模塊，2塊32點(diǎn)DO模塊，6塊32點(diǎn)DI模塊。

表1

4.2 系統(tǒng)軟件組成

本系統(tǒng)軟件包括PLC編程及PC監(jiān)控軟件、控制軟件、仿真調(diào)試軟件以及設(shè)備通信軟件。

4.3 系統(tǒng)邏輯設(shè)計(jì)

根據(jù)工藝控制要求，需參照設(shè)定值對水泵、閘門等執(zhí)行器進(jìn)行自動(dòng)控制。

5 關(guān)鍵儀表選型

根據(jù)工藝過程條件、操作要求、儀表運(yùn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性選擇測量儀表對關(guān)鍵性工藝參數(shù)進(jìn)行測量。該系統(tǒng)最重要的測量工藝參數(shù)是H2S濃度、pH值、COD濃度、氨氮濃度、溶解氧濃度、懸浮物濃度等，儀表選型要求如表1所示。

6 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)的城市污水處理系統(tǒng)通過高精度的檢測儀表對生產(chǎn)介質(zhì)工藝參數(shù)的精確測量，PLC控制器參比測量值與設(shè)定值的偏差控制快速響應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)污水處理全流程的自動(dòng)化控制。該系統(tǒng)根據(jù)工藝要求配置系統(tǒng)，投入小，運(yùn)行可靠，十分適用于使用A2O微曝氧化溝工藝的污水處理廠。