城市居民生活污水處理自動控制系統(tǒng)應(yīng)用價值及技術(shù)

馮海霞

（甘肅省金昌市排水管理處，甘肅 金昌 737100）

城市居民生活污水處理自動控制系統(tǒng)應(yīng)用價值及技術(shù)

馮海霞

（甘肅省金昌市排水管理處，甘肅 金昌 737100）

近年來，城市生活污水問題一直困擾著人類。城市污水是一種混合污水，為了不污染環(huán)境，必須經(jīng)過收集處理，達到標(biāo)準(zhǔn)才能排放?；旌衔鬯仨毥?jīng)過多種處理手段才能達標(biāo)，所以混合污水治理是污水治理的一個難點。經(jīng)過近50年的發(fā)展，水工業(yè)學(xué)科逐步完備。本文就自動控制系統(tǒng)在城市居民生活污水處理的應(yīng)用技術(shù)及其價值進行探討。

城市；生活污水；自動控制；；技術(shù)

1 生活污水的治理

1.1 城市生活污水概念及其危害

城鎮(zhèn)生活用水主要由居民用水和公共用水(含服務(wù)業(yè)、餐飲業(yè)、貨運郵電業(yè)及建筑業(yè)等用水)組成。而居民生活用水則指的是居民能夠維持正常的日常生活所必須的水。其中居民的正常日常生活用水主要包括有飲用用水、洗滌用水、沖廁用水以及洗澡用水等等。公共用水是指城市居民住宅包括住宅用水、建筑用水、市政環(huán)境景觀和消防有用水。而隨著城市居民的生產(chǎn)生活，生活用水大量消耗，產(chǎn)生了大量城市生活污水。城市生活污水是水體的主要污染源之一。我國水污染最嚴(yán)重的便是磷污染，富營養(yǎng)化嚴(yán)重。為此國家環(huán)保局指定嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，來控制磷排放和富營養(yǎng)化。生活污水的管制乃是重中之重。生活污水含有大量的有機物和無機物。如淀粉、糖類、蛋白質(zhì)、磷、無機鹽等等。生活用水亦含有大量的病原菌、病毒、寄生蟲。在生物反應(yīng)下，細菌同有機物無機鹽易生成惡臭物質(zhì)。有機物稱為需養(yǎng)有機物，通過生物化學(xué)作用，分解為簡單的二氧化碳和水。在分解過程中，溶解氧被消耗，以至缺氧。污染物在缺氧狀態(tài)下，發(fā)生腐敗惡化，污染水質(zhì)。氮磷等植物所需要的營養(yǎng)物質(zhì)過多，便會引起富營養(yǎng)化。限定植物無機營養(yǎng)物質(zhì)增加和分解者有機物增加是通常富營養(yǎng)化的途徑。

1.2 生活污水的治理

（1）鑒于我國水體主要污染源是磷污染和富營養(yǎng)化。應(yīng)用化學(xué)強化生物治理污水，往往是以除去污水中的有機物和各種形態(tài)的磷目的。此方式創(chuàng)造性地將生物、化學(xué)結(jié)成一體化。生物厭氧消化生物系統(tǒng)應(yīng)用在除磷污染之中，效率提升。因為在此體統(tǒng)活性污泥產(chǎn)生有機酸，有機酸是聚磷菌生長的基質(zhì)，聚磷菌便選擇活性污泥增殖，回流生態(tài)系統(tǒng)之中。污泥在厭氧條件下產(chǎn)生磷釋放，化學(xué)消除。此方式高效，工藝簡單，適應(yīng)我國現(xiàn)狀。

（2）倒置A2/O污水處理工藝逐漸趨于成熟。倒置A2/O(AAO,Anaerobic-Anoxic-Oxic)處理工藝是目前最先進的對污水有良好脫氮除磷效果的污水處理工藝，而常規(guī)的A2/O工藝在保證脫氮效果的同時除磷效果不佳，多點進水的倒置A2/O污水處理工藝和傳統(tǒng)的A2/O工藝在COD去除能力相當(dāng)?shù)那闆r下，倒置A2/O工藝在脫氮除磷功能上明顯優(yōu)于和常規(guī)的A2/O工藝。該工藝流程簡便，運行可靠，操作靈活，運行經(jīng)驗日益豐富。

（3）我國幅員廣闊，地區(qū)差異大，所以在引進城市污水處理系統(tǒng)時，會受到地理環(huán)境的影響，怎樣高效處理水污染問題，是首先考慮的問題。以金昌污水處理升級改造及中水利用項目污水處理廠升級改造及新建工程為例，規(guī)模8.0萬m3/d。其中：改造部分：現(xiàn)狀粗格柵及提升泵房、細格柵及旋流沉砂池、CASS池（改造后處理規(guī)模5.8萬m3/d）、污泥調(diào)節(jié)池、污泥脫水間、接觸池、加氯間、事故調(diào)節(jié)池、變電所等的改造。新建部分：新建生化池（處理規(guī)模2.2萬m3/d）、二沉池、集配水井、污泥回流泵房、中間提升泵房、高效沉淀池、活性砂濾池及空壓機房及配電間、加藥間、乙酸鈉投加間、鼓風(fēng)機房、中水回用泵房等。二級污水處理工藝：采用多點進水倒置A2/O二級強化生物處理工藝。深度處理工藝：采用高效沉淀池+活性砂濾池處理工藝。消毒工藝：采用液氯消毒工藝。污泥處理工藝：采用離心濃縮脫水一體機的脫水方案，剩余污泥經(jīng)脫水至含水率不大于80%后外運處置。這種工藝有良好脫氮除磷效果，也有利用活性泥處理。

2 自動控制系統(tǒng)價值及應(yīng)用

自動控制系統(tǒng)(automatic control systems)（圖1）是在無人直接參與下可使生產(chǎn)過程或其他過程按期望規(guī)律或預(yù)定程序進行的控制系統(tǒng)。其主要有四個環(huán)節(jié)：控制器、被控對象、執(zhí)行機構(gòu)、變送器。因為其高效經(jīng)濟的特點，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于人類社會的各個領(lǐng)域。SIMATICWInCC（Window Control Center）——視頻控制中心，是行業(yè)的遵循的的標(biāo)準(zhǔn)。如今所有的工程項目都追求生產(chǎn)過程透明化，而WinCC則最大程度地滿足生產(chǎn)過程透明化。開放性和靈活性是其重要地特征。而且能提供數(shù)據(jù)采集功能（SCADA），此功能涵蓋單用戶和多元用戶的冗余服務(wù)器遠程服務(wù)器。SCADA系統(tǒng)與PLC：WINCC與西門子PLC是通過變量管理來建立數(shù)據(jù)通訊連接的，若要進行完整的數(shù)據(jù)訊主要做好幾個步驟：安裝SIMATICS7-1500Channel系列驅(qū)動；配置PLC站的詳細信息，包含連接名，IP地址與訪問點，產(chǎn)品系列等；在WINCC上面，每操作一步，或者對設(shè)備發(fā)出相對應(yīng)的命令，設(shè)備都會有一個狀態(tài)來響應(yīng)設(shè)備的運行情況，具體設(shè)備運行狀態(tài)的變化，以及參數(shù)變化可依據(jù)下面的提示來做出相對應(yīng)的判斷：本地控制：遠程手動控制：，遠程自動控制：，運行狀態(tài)：，故障狀態(tài)：開到位：，關(guān)到位：’停止位：。KINGSCADA畫面監(jiān)控工藝流程畫面，當(dāng)運行系統(tǒng)運行起來，首先進入工藝流程畫面，該畫面如圖所示：畫面主要呈現(xiàn)了各個系統(tǒng)之間的關(guān)系，處理水的流向，泥的流向、氣和產(chǎn)水的流向，以及各個顏色的管道所代表的管道類型。鼠標(biāo)移動到各工藝段時，可以看到一個綠色的閃電形圖標(biāo)，點擊后可進入相應(yīng)工藝畫面。

如進入粗格柵、提升泵房、事故池畫面有兩種方法：第一，在主畫面點擊工藝圖下拉式菜單選擇粗格柵、提升泵房、事故池畫面；第二，在流程圖內(nèi)找到粗格柵圖框，點擊下面的按鈕鏈接，也可以進入粗格柵畫面，主要包含四臺粗格柵，臺提升泵以及3臺事故池潛污泵等設(shè)備。每個設(shè)備都有相對應(yīng)的控制按鈕，當(dāng)點擊提升泵或粗格柵上的小燈，彈出相對應(yīng)的設(shè)備控制畫面：包含了遠程/本地狀態(tài)顯示，泵/設(shè)備的運行信號/停止信號以及泵/設(shè)備的故障狀態(tài)等，同時展示了設(shè)備的操作命令，如泵的遠程手動，遠程自動，啟動，停止等命令與反饋的狀態(tài)，每個自畫面的右下角都有一個退出按鈕，點擊該按鈕，自畫面做出相應(yīng)的隱藏動畫。參數(shù)主要有進水分析儀表的實時讀數(shù)，如：進水pH，進水COD，進水氨氮，進水濁度SS等儀表參數(shù)、粗格柵液位差、提升泵房和事故池液位、氣體濃度以及提升泵出口壓力值。畫面的參數(shù)都是一些顯示參數(shù)，操作員不能對該參數(shù)進行設(shè)置和修改。畫面顯示了粗格柵控制的一些自控條件，啟動、停止液位設(shè)定，啟動、停止時間設(shè)置，提升泵的一些啟動、停止水泵液位設(shè)定。畫面最下邊顯示實時報警畫面，該畫面只顯示一些最新狀態(tài)的報警，包括報警時間和報警所處位置等，方便操作員實時查看，同時現(xiàn)場出現(xiàn)問題，也能在最短的時間內(nèi)做出相應(yīng)的應(yīng)急操作。

圖1

通過SIMATICWinCC監(jiān)控軟件，開發(fā)了上位機監(jiān)控程序，包括用戶管理和登陸功能，實現(xiàn)了時實監(jiān)控功能，參數(shù)設(shè)置功能警功能，報歷史數(shù)據(jù)通管和查詢功能等，通過本監(jiān)控系統(tǒng)能對全場的設(shè)備進行監(jiān)控和管理，從而保證了污水的處理效果，大大提高了污水處理的效率。

3 結(jié)語

城市居民生活污水已經(jīng)成為水污染的重要污染源，因為生活污水多為混合污水，最難治理。我國水污染的最常見的兩種便是磷污染和富營養(yǎng)化，而生活污水污染恰恰是這兩種污染的來源。富營養(yǎng)化則是生活垃圾所致，所以城市生活污水的處理需要高效經(jīng)濟性的自動控制系統(tǒng)。

[1]石曉敏.城市居民生活污水處理自動控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J].太原理工大學(xué)，2014(4)25～29.

[2]周翱.活性污泥法污水處理控制系統(tǒng)的智能化改造[J].沈陽大學(xué)，2015(6)35～41.

[3]陳士彬.基于專家PID控制的污水處理系統(tǒng)pH值的研究與應(yīng)用[J].蘭州理工大學(xué)，2011(6)68～72.

TP273

A

1671-0711（2016）11（下）-0156-02