SBR法DAT-IAT工藝的過程控制

SBR法DAT-IAT工藝的過程控制摘要：介紹了處理能力為10×104m3/d、采用DAT—IAT工藝的天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)污水處理廠在自控程序開發(fā)中所遇到的問題和解決措施，并指出了今后在設(shè)計(jì)上應(yīng)引起注意的方方面面。關(guān)鍵字：SBR法DAT—IAT工藝自動控制天津經(jīng)濟(jì)技技術(shù)開發(fā)區(qū)污污水處理廠是是我國采用DAT—IAT技術(shù)興建并并投入運(yùn)行的的第一座污水水處理廠，占占地6.71hhm2，處理能力力為10×1004m3/d，總投資1.7億元人民幣幣，其中利用用挪威政府貸貸款490萬美元，主主要設(shè)備均由由國外引進(jìn)，1998年7月動工建設(shè)設(shè)，1999年12月竣工。SBR法的DAT—IAT工藝具有占占地省、自動動化水平高、運(yùn)運(yùn)行調(diào)度靈活活、管理簡單單等優(yōu)點(diǎn)，其其流程見圖1。由圖1可知知，除DAT—IAT處理單元外外，其他都與與傳統(tǒng)活性污污泥處理工藝藝相同。該廠廠共有6組DAT—IAT反應(yīng)池，平平面布置見圖圖2。反應(yīng)應(yīng)池的進(jìn)水由由位于巴氏計(jì)計(jì)量槽下游的的6座與各池對對應(yīng)的淹沒式式配水堰進(jìn)行行均勻連續(xù)配配水，每組反反應(yīng)池的進(jìn)水水流量為695m3/h。DAT池連續(xù)曝氣氣，IAT池有三種運(yùn)運(yùn)行狀態(tài)，即即：曝氣、沉沉淀、潷水三三個(gè)階段，每每段1h，總運(yùn)行周周期3h。6組IAT池的工作周周期見圖3。1反應(yīng)池控制制方式1.1DAT池池運(yùn)轉(zhuǎn)控制方方式DAT池裝有一套套由微孔曝氣氣器和空氣管管路組成的曝曝氣系統(tǒng)，設(shè)設(shè)溶解氧測定定儀和污泥濃濃度計(jì)各一臺臺。DAT池的運(yùn)轉(zhuǎn)控控制方式有時(shí)時(shí)間控制、DO控制、時(shí)間/DO控制三種方方式。①時(shí)間控制方方式是一種應(yīng)應(yīng)急控制方式式，只是在DO儀發(fā)生故障障不能正常工工作時(shí)才轉(zhuǎn)換換到時(shí)間控制制方式。時(shí)間間控制方式是是DAT池根據(jù)預(yù)先先設(shè)定的時(shí)間間程序，在曝曝氣過程和沉沉淀過程間自自動切換，循循環(huán)工作。②DO控制方式。當(dāng)當(dāng)切換到DO控制方式后后，曝氣系統(tǒng)統(tǒng)將根據(jù)DAT池中的溶解解氧情況自動動調(diào)節(jié)曝氣量量來保持DAT池中正常的DO水平。DAT池中DO值的控制范范圍設(shè)上限、下下限兩個(gè)點(diǎn)，上上限為2.5mmg/L，下限為1.5mmg/L，當(dāng)DO值高于上限限值時(shí)，PLC將自動調(diào)節(jié)節(jié)空氣管路中中的空氣流量量調(diào)節(jié)閥來減減少對DAT池的曝氣量量，反之則控控制調(diào)節(jié)閥加加大對DAT池的曝氣量量。上述述調(diào)控必須在在溶氧儀測定定值保持5minn(此時(shí)間可調(diào))后，調(diào)節(jié)閥閥才開始動作作。如果DO值在調(diào)節(jié)閥閥動作后的一一定時(shí)間內(nèi)(可調(diào))仍未達(dá)到正正常范圍，則則PLC發(fā)出報(bào)警信信號。③時(shí)間/DO控制方式。當(dāng)當(dāng)選擇時(shí)間/DO控制方式后后，DAT池的曝氣將將根據(jù)時(shí)間和和DO兩種方式進(jìn)進(jìn)行工作，即即在設(shè)定的曝曝氣時(shí)段內(nèi)，曝曝氣系統(tǒng)將按按DO控制方式工工作，而在設(shè)設(shè)定的沉淀時(shí)時(shí)段內(nèi)，曝氣氣系統(tǒng)將轉(zhuǎn)為為時(shí)間控制方方式。1.22IAT池的控制方方式每座IAT池中裝有虹虹吸式潷水器器三臺，每臺臺潷水能力為為700m3/h，RAS泵兩臺，剩剩余污泥泵一一臺，高低液液位開關(guān)3只，溶氧儀儀一臺。IAT池的曝氣階階段可采用時(shí)時(shí)間控制方式式，也可切換換為溶解氧控控制方式，當(dāng)當(dāng)曝氣階段完完成后，PLC將自動關(guān)閉閉曝氣管路中中的空氣調(diào)節(jié)節(jié)閥；在沉淀淀階段，池中中活性污泥液液面開始逐漸漸下降，上清清液析出；當(dāng)當(dāng)設(shè)定的沉淀淀時(shí)間完成后后即進(jìn)入潷水水階段，雖然然此時(shí)DAT池中的出水水仍連續(xù)不斷斷地通過導(dǎo)流流墻低速流入入IAT池，但I(xiàn)AT池中三臺潷潷水器的潷水水能力是進(jìn)水水流量的三倍倍，因此IAT池液位開始始下降，當(dāng)降降低到最低液液位時(shí)低液位位浮球開關(guān)打打開，控制潷潷水器的電磁磁放氣閥動作作使?jié)麝P(guān)關(guān)閉，IAT池進(jìn)入下一一工作循環(huán)階階段。在在IAT池的曝氣和和沉淀階段，兩兩臺RAS泵將保持連連續(xù)工作，不不斷將活性污污泥從IAT池打回到DAT池，以保持DAT池中的MLSS總量不變。RAS泵的工作可可采用時(shí)間控控制方式，也也可由污泥濃濃度控制。為保證活活性污泥排放放量的準(zhǔn)確，建建議剩余污泥泥排放時(shí)間在在IAT池曝氣階段段進(jìn)行。2虹吸式潷水水器虹吸式潷水水器是由澳大大利亞AAT公司于20世紀(jì)80年代中期開開發(fā)，1987年開始應(yīng)用用于SBR工藝并逐漸漸普及的一種種新式潷水器器(見圖4)。(1)虹吸吸式潷水器是是由一排短管管(歧管)匯集在一起起，其下口恰恰在最低位以以下，上端由由一個(gè)頭部與與U形下落管臂臂相連的堰臂臂連接在一起起。(2)U形管中部分分充滿水，形形成水封。(3)堰臂和U形管下落臂臂通過一個(gè)電電磁閥放氣，稱稱放氣閥。(4)U形管上升臂臂與出廠管相相連。(5)當(dāng)IAT池中的水位位上升時(shí)，存存于出水短管管和U形管水柱間間的空氣形成成氣封，氣封封可以阻止活活性污泥等在在曝氣及沉淀淀階段流入堰堰臂和總管。(6)當(dāng)水位通過過堰臂上端時(shí)時(shí)，最低潷水水液位開關(guān)被被關(guān)閉。(7)在沉淀階段段結(jié)束后，電電磁閥打開，放放出被封氣體體(最少需時(shí)1～4minn)，直至液位位降到最小潷潷水位。(8)出水通過歧歧管、總管、U形管流出廠廠外。(9)水位降至堰堰臂上部最低低潷水液位時(shí)時(shí)，最低潷水水液位開關(guān)打打開，電磁放放氣閥關(guān)閉，此此時(shí)出流進(jìn)入入虹吸狀態(tài)。(10)當(dāng)液位降至至距歧管下口口10mm處時(shí)，低液液位開關(guān)關(guān)閉閉，電磁閥再再次打開，空空氣回到歧管管中，破壞虹虹吸(需時(shí)10miin)，應(yīng)至少保保證潷水結(jié)束束時(shí)間是要求求的破壞虹吸吸到停止出水水這段時(shí)間的的3倍。(11)當(dāng)虹吸破壞壞時(shí)，存于總總管和歧管中中的水通過歧歧管涌回到IAT池中。(12)液面距歧管管口100mmm的這段距離離可以保證浮浮渣泡沫等不不會隨出水流流出。(13)歧管、堰管管和總管是經(jīng)經(jīng)精心設(shè)計(jì)的的，因此能夠夠保證每個(gè)歧歧管中的流量量相同，在潷潷水時(shí)不會擾擾動下部的泥泥層。由由虹吸式潷水水器的構(gòu)造和和控制方式可可以看出，其其具有構(gòu)造簡簡單、維護(hù)保保養(yǎng)方便、造造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)，但也存在在以下不足：：①潷水深度固固定，不能據(jù)據(jù)工藝要求進(jìn)進(jìn)行隨意調(diào)整整。②產(chǎn)生和破壞壞虹吸的液位位條件要求較較高，即反應(yīng)應(yīng)池液位必須須高于其匯水水總管頂端時(shí)時(shí)才能啟動潷潷水器形成虹虹吸狀態(tài)，破破壞虹吸液位位時(shí)必須保證證歧管中存有有足夠的氣量量，才能使下下一工作周期期液位上升時(shí)時(shí)歧管中的水水不進(jìn)入?yún)R水水總管中破壞壞氣封。③潷水能力調(diào)調(diào)整困難。3IAT池在在不同工況下下的控制模式式①高峰流量量工況。當(dāng)實(shí)實(shí)際流量大于于設(shè)計(jì)流量較較多時(shí)，會產(chǎn)產(chǎn)生兩個(gè)問題題，首先是池池中液位會在在未進(jìn)入潷水水階段就已經(jīng)經(jīng)到達(dá)最高液液位，如果此此時(shí)啟動潷水水器潷水，IAT池工作周期期就會發(fā)生混混亂。為此，需需將潷水器的的啟動條件設(shè)設(shè)定為時(shí)間和和液位兩個(gè)條條件都具備時(shí)時(shí)才可啟動潷潷水，即時(shí)間間必須在潷水水階段內(nèi)，液液位必須到達(dá)達(dá)潷水液位。其其次是污泥未未經(jīng)過足夠時(shí)時(shí)間的沉淀就就已經(jīng)到達(dá)潷潷水液位(如加上上面面的兩個(gè)啟動動條件后，就就是溢流液位位)或溢流液位位，如果此時(shí)時(shí)開始潷水或或溢流，就很很難保證出水水水質(zhì)。為了了解決這一難難題，決定在在最高潷水液液位和最低虹虹吸破壞液位位之間增設(shè)一一中間液位浮浮球，其控制制過程是：當(dāng)當(dāng)池中液位升升至該浮球開開關(guān)位置，如如此時(shí)曝氣階階段尚未結(jié)束束，PLC就會強(qiáng)制停停止該池的曝曝氣，提前開開始沉淀(但大周期仍仍是曝氣階段段)，這樣就能能使污泥在開開始潷水或溢溢流前有足夠夠的時(shí)間進(jìn)行行沉淀，杜絕絕污泥外溢的的可能。②流量不足工工況。當(dāng)實(shí)際際流量比設(shè)計(jì)計(jì)流量低時(shí)，又又會引發(fā)與高高峰流量相反反的問題，即即時(shí)間周期已已進(jìn)入潷水階階段，而液位位尚未滿足潷潷水液位要求求(比潷水液位位低)，此時(shí)池中中液位繼續(xù)上上升，潷水周周期已運(yùn)行較較長時(shí)間后，液液位才到達(dá)潷潷水液位，如如果此時(shí)啟動動潷水器，則則有可能在潷潷水周期結(jié)束束時(shí)潷水尚未未結(jié)束(潷水時(shí)間約約需50miin)。從潷水器器的特點(diǎn)可以以看出，如果果未到達(dá)最低低液位是不能能強(qiáng)制破壞虹虹吸的，這樣樣在程序上就就需將該周期期的潷水時(shí)間間自動延長，而而將所延時(shí)間間計(jì)入下一周周期的曝氣時(shí)時(shí)間中，使下下一周期的曝曝氣時(shí)間相應(yīng)應(yīng)縮短，這樣樣就不致影響響整個(gè)IAT池大周期的的運(yùn)行。③6組IAT池的工作連連鎖工況。以以上兩個(gè)問題題的解決只是是保證了IAT池運(yùn)轉(zhuǎn)的安安全問題，但但多池運(yùn)轉(zhuǎn)的的系統(tǒng)安全問問題尚未解決決。從圖2中可以看出出，系統(tǒng)中IAT1、IAT2、IAT3((IAT4、IAT5、IAT6)出水共用一一根DN10000的重力管道道流入出水泵泵房，通過計(jì)計(jì)算可知，即即使運(yùn)行過程程中該管道兩兩端有一定的的液位差，其其最大過流能能力也不會大大于40000m3/h，而各池在在潷水時(shí)的流流量為21000m3/h，即每條管管道只允許一一個(gè)池子潷水水。為此，將將IAT1、IAT2、IAT3((IAT4、IAT5、IAT6)的潷水條件件設(shè)為互鎖，即即其中一個(gè)池池子潷水時(shí)，不不得啟動其他他兩池的潷水水，而允許他他們保持溢流流狀態(tài)(溢流量為695m3/h，遠(yuǎn)小于潷潷水流量)。增加加上述連鎖條條件后，某一一池子的周期期混亂又會造造成整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)的連鎖混亂亂，因此又將將潷水啟動增增加了一個(gè)條條件，就是當(dāng)當(dāng)某一池子在在進(jìn)入潷水周周期后一定時(shí)時(shí)間內(nèi)(暫定為20miin)，該池仍不不具備潷水條條件，則自動動取消該周期期的潷水階段段。經(jīng)過過近一年的運(yùn)運(yùn)行，證明上上述IAT池控制模式式較好地解決決了該廠SBRDDAT—IAT工藝系統(tǒng)運(yùn)運(yùn)行的穩(wěn)定性性、適應(yīng)性和和安全性問題題，應(yīng)用效果果良好。4鼓風(fēng)機(jī)的自自控與工藝協(xié)協(xié)調(diào)問題當(dāng)SBR反反應(yīng)池工作處處于DO控制模式，鼓鼓風(fēng)機(jī)應(yīng)切換換到自動控制制狀態(tài)。當(dāng)池池中DO值高于(或低于)設(shè)定范圍時(shí)時(shí)，反應(yīng)池中中的溶氧儀將將信號送入系系統(tǒng)PLC中，PLC中的PID調(diào)節(jié)器會自自動計(jì)算并調(diào)調(diào)節(jié)空氣管路路中氣量調(diào)節(jié)節(jié)閥的開啟度度數(shù)，使調(diào)節(jié)節(jié)池中的DO值至正常范范圍。氣量調(diào)調(diào)節(jié)閥的動作作會引起管路路中壓力值的的變化，設(shè)在在管路上的壓壓力傳感器就就會將信號傳傳入鼓風(fēng)機(jī)主主控盤內(nèi)置的的PLC中，鼓風(fēng)機(jī)機(jī)內(nèi)置PLC中的PID調(diào)節(jié)器經(jīng)過過計(jì)算，調(diào)節(jié)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)出風(fēng)風(fēng)導(dǎo)葉片的開開啟度，從而而調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)機(jī)的鼓風(fēng)量。這這一控制過程程要求系統(tǒng)PLC的PID調(diào)節(jié)速度應(yīng)應(yīng)與鼓風(fēng)機(jī)自自身的PID調(diào)節(jié)速度相相協(xié)調(diào)，即鼓鼓風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)節(jié)速度不應(yīng)小小于系統(tǒng)的調(diào)調(diào)節(jié)速度，否否則就會發(fā)生生鼓風(fēng)機(jī)喘振振現(xiàn)象。鼓風(fēng)風(fēng)機(jī)的控制模模式見圖5。以上鼓風(fēng)機(jī)機(jī)控制模式在在傳統(tǒng)推流式式曝氣池的曝曝氣控制上是是較為理想的的一種，但DAT—IAT工藝的曝氣氣情況較為復(fù)復(fù)雜，液位不不斷變化、周周期性間歇曝曝氣這兩個(gè)特特點(diǎn)又要求系系統(tǒng)PID調(diào)節(jié)DO值的速度不不能太慢，否否則池中DO就難于控制制。鼓風(fēng)風(fēng)機(jī)為丹麥HV—TURB公司生產(chǎn)的KA22S—GL225型，鼓風(fēng)量量由其主控制制盤上內(nèi)置PLC根據(jù)空氣管管道壓力變化化進(jìn)行PID自動調(diào)節(jié)，但但在運(yùn)行調(diào)試試中發(fā)現(xiàn)，鼓鼓風(fēng)機(jī)自身的的PID調(diào)節(jié)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于系統(tǒng)正正常運(yùn)行所要要求的PID調(diào)節(jié)速度，造造成鼓風(fēng)機(jī)頻頻繁發(fā)生喘振振現(xiàn)象，這樣樣就使反應(yīng)池池曝氣難于切切換到DO控制模式下下進(jìn)行。該問問題還有待于于對鼓風(fēng)機(jī)和和整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)進(jìn)一步深入研研究來解決。5設(shè)計(jì)上應(yīng)注注意的一些問問題在運(yùn)行調(diào)試試過程中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)多處設(shè)計(jì)上上考慮不足的的地方，給工工藝的正常運(yùn)運(yùn)行和管理造造成一定的困困難。①進(jìn)水流量不不穩(wěn)定。進(jìn)水水是由上游提提升泵站直接接通過一根DN22200壓力管道輸輸送過來，并并由一根DN12200支管進(jìn)入廠廠內(nèi)提升泵站站的，原設(shè)計(jì)計(jì)思想是上游游提升泵站的的提升能力(約22×1004m3/d)遠(yuǎn)大于廠內(nèi)內(nèi)提升泵站的的提升能力，分分流10×1004m3/d即可滿足正正常運(yùn)轉(zhuǎn)要求求，其余污水水流入規(guī)劃中中的第二污水水處理廠。由由于目前上游游提升泵站實(shí)實(shí)際輸送污水水量只有8×104m3/d左右，且日日變化量很大大(白天高峰流流量達(dá)到43000m3/h)，故造成夜夜間常常出現(xiàn)現(xiàn)2h左右的斷水水現(xiàn)象。再由由于中間沒有有任何可作水水量調(diào)節(jié)的設(shè)設(shè)施，這就造造成了高峰流流量時(shí)處理不不了而夜間又又常常斷水的的現(xiàn)象，給整整個(gè)工藝的正正常運(yùn)行造成成了很大困難難。②剩余污泥泵泵的安裝位置置問題?，F(xiàn)剩剩余污泥泵安安裝于IAT池中，為了了能夠準(zhǔn)確地地控制污泥量量的排出，其其工作周期只只能在IAT池曝氣階段段進(jìn)行，這樣樣其有效工作作時(shí)間就受到到了限制(＜1h)。如果設(shè)計(jì)計(jì)上將其置于于DAT池，其工作作時(shí)間就可任任意調(diào)整，提提高了工藝調(diào)調(diào)整的靈活性性。③各構(gòu)筑物的的相對高程問問題。原設(shè)計(jì)計(jì)中，貯泥池池的最低工作作液位低于IAT池，造成在在貯泥池工作作液位較低時(shí)時(shí)，IAT池中的活性性污泥通過重重力流而不通通過剩余污泥泥泵即可進(jìn)入入貯泥池的問問題，使剩余余污泥的排放放量和貯泥池池的工作周期期都難于控制制。為解決此此問題，在控控制上不得不不將貯泥池進(jìn)進(jìn)泥閥的開關(guān)關(guān)與剩余污泥泥泵的啟停進(jìn)進(jìn)行連鎖，只只有當(dāng)剩余污污泥泵(任何一臺)啟動時(shí)，進(jìn)進(jìn)泥閥才自動動打開，這樣樣就使貯泥池池進(jìn)泥閥的啟啟閉次數(shù)大大大增多，從而而縮短了其正正常的使用壽壽命。該問題題今后如在高高程設(shè)計(jì)上不不好解決，建建議在進(jìn)泥管管路上作適當(dāng)當(dāng)考慮。6結(jié)語①在DATT—IAT工藝自控程程序的開發(fā)中中，為了使系系統(tǒng)安全、穩(wěn)穩(wěn)定地運(yùn)行，在在程序中設(shè)定定了許多工藝藝過程的連鎖鎖關(guān)系；同時(shí)時(shí)，為了使該該工藝具有較較強(qiáng)的靈活性性，又將其中中大量工作參參數(shù)設(shè)為可