污水处理厂的监视控制

1、第六章 污水处理厂的监视控制与自动控制 6.1 监视控制方式与项目的选择 一、监视控制方式1 个别监视操作方式2 集中监视个别操作方式现场及机器站中央监视室现场及机器站(监视及操作功能)(监视功能)(监视及操作功能)3 集中监视控制（操作）方式4 分区监视分散控制方式中央监视室(监视及操作功能)电气室(控制功能)现场分区监视室(监视及操作功能)现场电气室(控制功能)现场6 集中管理分区监视分散控制方式5 集中监视分散控制方式中央监视室(监视及操作功能)现场电气室(控制功能)现场现场电气室(控制功能)现场集中监视室(总管理、监视及操作功能)分区监视室(监视及操作功能)选择监视控制方式时，应考虑如

2、下事项：(1)处理厂的规模(2)处理厂的工艺布置(3)工艺流程(4)扩建可能性(5)管理体制(6)经济因素表表6.1 不同规模处理厂的监视控制方式不同规模处理厂的监视控制方式二、监视控制项目表表6.2 监视控制项目一览表监视控制项目一览表 6.4 污水泵站的自动控制及其设备一、污水泵站的自动控制一、污水泵站的自动控制1 检查与维护(1)日常检查：表6.8(2)定期检查：表6.9(3)认真检查保护电路(4)高压与低压动力电路，控制电路和仪表电路的绝缘电阻的测定应分别进行。图图6.1 吸入式污水泵启动时的控制设备与仪表吸入式污水泵启动时的控制设备与仪表2 启动(1)在启动泵时，既要确认泵本身也要通

3、过操作盘的指示灯等，确认有关联动机构是否处于启动状态，然后打开操作开关。(2) 启动指令发出后，泵轴水封、冷却、润滑、有关吸水辅助设备和有关联动机构动作，电动机启动、压水管闸阀开启等用电流表、指示灯和经过时间等依次检查上述过程是否顺利进行。(3)进人正常运转时，记录电流、功率、转数、压水管闸阀的开启度、运转启动时间等必要事项。 (5)由于吸入式泵启动时需要几分钟的吸水时间，应当考虑到吸水所需的时间提前开始启动的准备工作。(6)一般来说，正常的运转控制方式都是联动运行的，发生故障时很难迅速地改变控制方式。(4)由于有关联动机构的故障，泵在启动过程中停止时，假如又正在下雨必须尽快启动泵，而又没有足

4、够的时间来修复，将控制方式改为单个手动控制，然后重新启动。3 运转(1)运转时在一定的时间周期或适当时候，除了通过监视盘掌握联动机构的运行状况之外，还应当巡视泵的运转现场、检查并记录电流、压力、流量、压水管闸阀的开启度、转数、振动、温度、水封、冷却水、润滑水等有关位置的状况或有无异常现象。(2)对于雨水泵的运转，应当密切注视雨量计、沉砂池及干管水位计的指针变化，注意天气预报，经常维持在低水位运转。4 停泵(1)书图6.11表示从发出停泵指令到泵停止运转的联动机构动作顺序流程图，应检查是否按上述顺序停泵。(2)停泵后，检查有关联动机构是否处于能够启动的状态。(3)对于吸入式启动的污水泵，由于满水

5、水位计的滤网经常被悬浮物堵塞应当到泵运转现场检查是否有堵塞现象。 6.5 生物脱氮系统的控制和优化一、曝气量和一、曝气量和DO浓度的控制浓度的控制1 DO浓度浓度和和曝气时间曝气时间对污水生物脱氮除磷的影响对污水生物脱氮除磷的影响(1)硝化反应：增加DO可增加硝化速率(2)反硝化反应：反硝化需在缺氧条件下进行，增加DO不利于反硝化(3)生物除磷：PAO释放磷需要厌氧的环境，过量吸收磷在好氧条件下进行(4)COD的去除：一般在好氧条件下进行(5)微生物种群和污泥沉淀性：都有影响(6)运行费用：低曝气量，节省费用2 曝气量的控制目标目标：在满足硝化水平的情况下，尽可能降低曝气量。二、内循环回流量的

6、控制1 内循环回流量内循环回流量对系统的对系统的影响影响(1)硝化反应：影响很小(2)反硝化反应：回流量过大或过小都不利于反硝化(3)生物除磷：硝酸氮进入厌氧区对除磷不利(4)污泥种群和污泥沉淀性：对种群无影响，但回流量大有利于提高污泥的沉降性能(5)运行费用：影响曝气能耗2 内循环回流量控制目标目标：维持缺氧区末端硝酸氮浓度处于较低的设定值（13mg/l）。实现方法：可通过PID控制器，用硝酸氮测定仪测定缺氧区末端硝酸氮浓度，或者测定回流液中硝酸氮浓度，建立前馈反馈控制器。三、外碳源投加量的控制1 控制目标控制目标：尽可能降低外碳源投加量，并实现硝酸氮的有效去除。一般维持缺氧区末端的硝酸氮浓

7、度处于一个较低但非零的值来实现。(1)硝化反应：无明显影响2 外碳源投加量外碳源投加量对系统的对系统的影响影响(2)反硝化反应：可提高反硝化速率，有利于反硝化(3)磷的去除：不利于缺氧吸收磷，影响磷的去除(4)微生物种群和污泥沉淀性：对种群有影响，对污泥沉淀性无影响(5)运行费用：额外增加费用四、SRT和污泥排放量的控制1 SRT对系统的影响对系统的影响(1)硝化反应：适当延长SRT比较有利于硝化(2)反硝化反应： SRT较长易于反硝化(3)磷的去除：最优SRT是512d(4)COD的去除：影响不大(5)微生物种群和污泥沉淀性：改变SRT导致种群变化；高SRT易于产生污泥膨胀(6)二沉池泥水分

8、离过程：高SRT增加二沉池的固体容量，容易导致出水SS增加(7)运行费用：较短的SRT将增加污泥产量，但可增加甲烷产量，污泥沉淀性较好，并可降低曝气量2 控制目标目标：SRT尽可能低，并保证完全硝化（即使在高氮负荷下）。五、污泥回流量的控制2 污泥层高度（污泥层高度（SBH）对系统的影响对系统的影响(1)硝化反应： SBH较高不利于硝化1 控制目标控制目标：以二沉池的污泥层高度作为控制目标实现污泥回流量的控制。(2)反硝化反应： SBH较高有利于污泥层中进行反硝化，但要避免过度反硝化造成污泥上浮(3)磷的去除：二沉池污泥处于厌氧时，会出现磷的二次释放(4)COD的去除：无影响(5)微生物种群和

9、污泥沉淀性：利于污泥沉淀(6)二沉池泥水分离过程：双重影响(7)运行费用：降低费用六、分段进水的控制2 分段进水控制分段进水控制对系统的影响对系统的影响(1)生物反应：高水力负荷下，可防污泥流失，但处理效果差1 控制目的控制目的：(1)在水力负荷高峰期，降低进入沉淀池的固体负荷，提高系统稳定性；(2) 提高氮的去除率。(2)微生物种群和污泥沉淀性：无明显影响(3)固体分离问题：可降低污泥流失的危险性，但高进水水力负荷下，可能导致出水SS增加(4)硝化反应：后端进水的硝化过程不充分(5)反硝化反应：与回流硝酸氮和可生物降解的碳源的量有关(6)COD的去除：后段进水COD可能降解不充分(7)二沉池

10、固液分离：降低进入二沉池的固体负荷 6.7 SBR的控制与优化一、实现一、实现SBR法自动控制的必要性法自动控制的必要性SBR法运行一个周期的5个运行阶段：l进水阶段l反应阶段l沉淀澄清阶段l排放水阶段l待进水闲置阶段二、SBR法自动控制的策略及意义1 普通自动控制普通自动控制l水位继电器控制进水时间l时间继电器控制反应时间和沉淀时间l水位继电器或其他方法控制排放水量与排放时间l时间继电器或其他方法控制闲置时间l进出水管路与空气管路上可用电磁阀或电动阀与计算机接口通过控制程序控制开启与关闭2 以处理水质为目标的自动控制（实时控制） SBR法广泛用于工业废水处理，水质变化大，实时控制根据反应器内

11、有机物、氮、磷的浓度的变化来控制反应时间，以得到更好的出水水质。三、以DO、pH和ORP作为SBR法的实时控制参数1 DO变化规律及其原因变化规律及其原因l厌氧阶段：DO浓度为零lCOD降解阶段：DO出现平台；COD降解至难降解部分时（A点），DO浓度大幅上升l硝化阶段： DO浓度不断上升，直至硝化反应结束时，DO出现第二次跳跃或上升速率加快（B点）； 继续曝气时，DO达到饱和，维持在高处值不变l反硝化阶段：DO在曝气结束时迅速降为零2 ORP变化规律及其原因 厌氧阶段：ORP持续下降l硝化阶段： ORP不断上升， 直至硝化反应结束时， ORP再次出现平台（B点）l反硝化阶段： ORP先迅速下

12、降，但下降的速度越来越小； 反硝化反应结束时， ORP迅速下降（C点）lCOD降解阶段： ORP出现平台；COD降解至难降解部分时（A点）， ORP浓度大幅上升3 pH变化规律及其原因 厌氧阶段： 开始pH值大幅度下降；随后pH值出现微小转折点，并开始微微上升，很快达到平衡；然后pH值不断下降，最后出现平台（A1点） l硝化阶段： pH值曲线出现转折点（A点），开始不断下降， 直至硝化反应结束（B点）l反硝化阶段： pH值先持续大幅度上升； 反硝化反应结束时， pH值突然下降出现一个转折点（C点）lCOD降解阶段： pH值不断大幅上升l生物过量吸磷阶段： pH值迅速上升，并且上升速度减慢，最后

13、出现平台指示生物吸磷阶段的完成（B1点） 由上述三个参数的分析，可知由DO、 ORP 和pH值曲线上的特征点可以获得有机物降解、硝化、反硝化以及生物除磷过程完成的时间，从而实现系统的实时控制。四、 SBR法计算机自动控制系统的研制图6.2 SBR计算机自动控制系统l运行过程： 打开计算机，输入设定值；开启水泵进水；进水至指定水位，关闭水泵，开始曝气 ；反应时间结束，开始沉淀；达到设定时间，排水闲置进入下一运行周期。 6.9 污水处理厂的自动控制及应用一、污水预处理设施一、污水预处理设施1 进水闸门的控制2 除渣机的控制l通过控制进水闸门的开闭来控制沉砂池的运行数目。l粗隔栅一般手动控制，机械式

14、除渣机也常在现场单独控制l细隔栅一般用自动定时器进行间歇运转控制，也有根据监测隔栅前后水位差进行自动除渣控制的。l雨水沉砂池前的除渣，一般与雨水泵的运行联动来自动除渣是常见的方式。3 除砂机的控制 一般都用定时器进行自动控制，起吊式除砂机除外。l雨水沉砂池的排砂多数是与雨水泵的运转相联动，在泵运转期间连续排砂。二、初次沉淀池1 刮泥机和除沫设备的控制刮泥机和除沫设备的控制l由于在圆形或方形沉淀池中的刮泥周期长，因而刮泥机连续运行。l长方形沉淀池的链带式刮泥机，可用定时器进行间歇运行的自动控制。应当确定合理的运行周期时间。l除沫设备常用管式集沫装置，也采用浮动式泵来除沫。一般都采用定时间歇自动控

15、制。2 排泥泵的控制 排泥泵的常用控制方法包括，(1)靠定时器来控制其开闭，(2)联用定时器与流量计进行控制，用定时器来决定泵的启动，用流量计来控制停泵，每日排放定量的污泥。应合理地选择间歇自动控制的停泵与运行时间。l近年来，用定时器控制排泥泵的启动，用污泥浓度测定仪或污泥界面仪的信号来控制停泵的自动控制方法应用得越来越广泛，如图所示。l此外，还有同时使用污泥界面计和污泥浓度测定仪来进行自动控制，即用污泥界面计控制排泥泵的启动。图6.3 排泥的自动控制三、曝气池1 供气量的控制供气量的控制1)定供气量控制l指不管进水流量与有机物负荷如何变化，按供气量的设定值控制供气量恒定。通常，白天与夜间按两

16、个不同的设定值，来控制供气量恒定。可分为控制鼓风机进口闸阀与控制曝气池空气调节阀两种控制。l控制鼓风机时可分为定供气量控制、与流入污水量成比例控制、DO控制等。在实施这些控制时，通过曝气池不同部件的空气量调节阀，进行供气量分配的控制。l曝气池的控制参数有供气量、回流污泥量和排泥量。2)与进水量成比例控制 指按进入曝气池污水量成一定比例来调节供气量，但应随时测定DO和出水水质。也可分为控制鼓风机与控制曝气池空气调节阀两种控制。3)定DO浓度控制l在曝气池内设置在线的DO浓度检测仪，根据反馈的DO检测值，按DO的检测值与设定值保持一致来调节供气量，维持DO浓度一定。图6.4 通过控制鼓风机的空气量

17、来控制DO浓度4)最优供气量控制 指将影响供气量的各种因素，如DO浓度、微生物量及其活性、氧转移效率与速率、底物去除速率和进水水质等逐一进行分析评价后实施的控制，它也作为包括回流污泥量控制和剩余污泥量控制在内的活性污泥处理系统总体控制的一部分。2 回流污泥量控制1)定回流污泥量控制 它与定供气量控制一样不考虑进水负荷的变化，按一定的流量控制污泥回流。通常白天与夜间按两个不同的设定值来控制回流污泥量。2)与进水量成比例控制l按与进水流量成一定比例来控制回流污泥量。但是，回流污泥浓度会随着回流污泥量的变化而变化，很难维持MLSS浓度不变。3)定MLSS浓度控制 是指使MLSS浓度尽可能维持等于某一

18、最优MLSS浓度的控制，该最优MLSS浓度也称最优目标值，也是一个经验数值。常用的实现定MLSS浓度的控制方式如图所示。图6.5 根据回流污泥浓度实现定MLSS浓度控制 还有两种定MLSS浓度控制方法。一种是直接在曝气池中设置在线MLSS检测仪。根据MLSS目标值与实测值的偏差，直接调节回流污泥量。另一种方法如图所示。图6.6 根据MLSS浓度实现定MLSS浓度控制4)定FM控制 所谓定FM控制就是使F(有机物量)和M(微生物量)的比值保持在适宜的BODMLSS负荷范围内的控制方法。这种控制方法需要在线检测污水流量、BOD与MLSS浓度。四、二次沉淀池1 定污泥排放量控制定污泥排放量控制l指根

19、据计算或经验每日都排放一定量的污泥(kgd)，在操作时每日可排放一次或数次，以至于可以连续排放。l排放时应当用MLSS浓度检测仪和流量计来计量。l这种控制方法更适合于设置回流污泥贮存池的定MLSS浓度控制。2 间歇定时排泥控制 指每隔一定的时间t排放污泥一次，使曝气池中的MLSS至某一设定的最小浓度为止，其中两次排泥的间隔时间t为一常数，何时排泥只取决于间隔时间，而与排泥前的MLSS浓度无关。3 定污泥龄控制 定污泥龄控制就是通过连续控制排泥量维持污泥龄不变的控制方法。l如果每日进水水质水量的波动幅度不大，可以实现定污泥龄控制，尤其在设置回流污泥贮存池时，可以通过改变MLSS浓度和排泥量Qw来

20、维持定污泥龄。l主要优点是能在一定程度上稳定出水质量。要实现这一控制，必须将控制排泥量与控制回流污泥量结合起来操作。l维持某一污泥龄c的排泥量由公式6.8计算。4 随机排泥控制 是指根据进水水质水量的变化情况及出水质量的要求，通过随机地排故污泥有目的地控制MLSS浓度的非定量非定时的一种排泥控制方式。l例如，由于曝气池的容积是一定的，而当进水有机物负荷较大时，为了缓解冲击负荷的影响尽可能降低出水底物浓度，控制少排泥或不排泥以维持较高的MLSS浓度；而当进水有机物负荷较小时，可多排泥同时减少回流污泥量，以节省运行费用。五、加氯消毒混合池 加氯消毒混合池的控制主要是氯投加量的控制，一般按与处理流量

21、成一定比率投加氯。为了投加合适的氯量，在加氮消毒混合池出水口处设置余氯检查仪，根据余氯浓度信号，自动改变投氯量比率的设定值。六、污泥浓缩池 浓缩池控制主要指排放浓缩污泥的控制。浓缩污泥排放的控制方法主要有：(1)用计时器控制排泥泵的启动与停止；(2)用计时器和预置计数器控制每日排出一定量的浓缩污泥；(3)用计时器控制排泥泵的启动，用污泥浓度计检测污泥浓度降低至某一设定浓度时停泵；(4)用计时器控制泵的启动，用污泥浓度计、流量计和预置计数器控制每次都排出一定量的固形物(以干污泥质量计)时停泵(如图所示)。图6.7 排出浓缩污泥的一种控制方法七、厌氧消化池1 污泥投配与排出的控制污泥投配与排出的控

22、制l一般用水位计、流量计与顺序控制器组合的系统，对向消化池投加生污泥、向二级消化池投配熟污泥、排除上清液和排出消化后的熟污泥等，都采用定容积流量控制。l例如，投加生污泥的控制是与污泥浓缩池排泥泵联动的，消化污泥的排出是由水位计和计时器来控制的。此外，向二级消化池投放污泥和排放上清液都按推流式控制。2 搅拌控制 消化池的搅拌可分为机械搅拌方式与消化气搅拌方式。近年来，消化气搅拌式已成为厌氧池搅拌的主流。l一级消化池常采用连续搅拌，也有时用计时器控制进行间歇搅拌。采用间歇搅拌方式时，在加温过程中或投配污泥过程中必须进行搅拌。l在采用消化气来破碎与消除二级消化池中的浮渣时应当控制通向搅拌用和破碎浮渣用的扩散管的流量。3 温度控制 消化池的加热有热交换式和蒸气直接加热式两种。对于热交换式控制热水量，蒸气直接加热则控制蒸气量，以维持消化池内一定温度。l常采用反馈控制方式，根据消化池内温度计的测定值与温度设定值之间的偏差，调节热水量或蒸气量。八、污泥脱水预处理设施 污