自動化在線檢測儀表在污水處理中的應用
自動化檢測儀表是自控系統(tǒng)中關鍵的子系統(tǒng)之一,。一般的自動化檢測儀表主要由三個部分組成：①傳感器,，利用各種信號檢測被測模擬量；②變送器,，將傳感器所測量的模擬信號轉變?yōu)?～20 mA的電流信號,，并送到可編程序控制器(PLC)中；③顯示器,，將測量結果直觀地顯示出來，提供結果,。這三個部分有機地結合在一起,，缺少其中的任何一部分，則不能稱為完整的儀表,。自動化檢測儀表以其測量精確,、顯示清晰、操作簡單等特點，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應用,，而且自動化檢測儀表內部具有與微機的接口,，更是自動化控制系統(tǒng)中重要的部分，被稱為自動化控制系統(tǒng)的眼睛,。
隨著科學技術的發(fā)展,，自動化檢測技術也得到了很大的發(fā)展，自動化檢測儀表在污水處理中也得到廣泛的應用,，使污水處理廠不僅節(jié)約了大量的人力,、物力，更重要的是可以及時對工藝進行調整,。本文將以南寧市瑯東污水處理廠為例介紹自動化檢測儀表在污水處理中的應用,。
1 工程概述
南寧市瑯東污水處理廠工程1993年底立項，1997年11月27日正式開工建設,；1999年9月28 日通水試運行,，2000年2月滿負荷正常運轉。
南寧市瑯東污水處理廠,，一期工程設計一級污水處理能力24 萬m3/d,，二級污水處理能力10 萬m3/d。設計服務范圍30.5 km2,，規(guī)劃服務人口34.3萬人,。經(jīng)過瑯東污水處理廠凈化后的清潔水，一部分直接排入竹排沖,，一部分用于南湖回灌水,，以改善南湖的水污染問題。
2 處理工藝
南寧市瑯東污水處理廠全套引進國外最先進的水處理工藝設備,，采用二級生物處理工藝的傳統(tǒng)活性污泥法,，并針對南寧市污水水質污染物濃度低的特點，在其核心部分--曝氣的工藝中采用OOC工藝,。該工藝具有能耗低,、運行費用少、出水水質好,、管理簡便,、運行穩(wěn)定等優(yōu)點。
從廠外污水干管收集到瑯東污水處理廠的污水,，首先進行預處理,。在進水泵房經(jīng)過粗格柵，去除污水中較大的垃圾,、漂浮物,；通過5臺大型污水泵將污水提升到細格柵,，將較小的漂浮物去除；在曝氣沉砂池去除污水中的砂粒和油類,；然后進入計量槽,，計量污水處理量。預處理后的污水在初沉池進行一級處理,，去除約30%的有機物,；初沉池出水進入二級處理，先在生物處理工藝的核心部分--曝氣池,，進行生物降解有機物,；曝氣池的混合液輸送到二沉池進行沉淀，泥水分離,。上層澄清液作為凈化后的清潔排放水,；沉淀下來的污泥一部分回流曝氣池后再生利用，一部分作為剩余污泥回流到初沉池,。初沉池的污泥用泵輸送到污泥濃縮池,，進一步濃縮池，通過污泥處理系統(tǒng),，把泥漿態(tài)的污泥脫水,、壓濾，形成干污泥餅,。工藝流程見圖1,。
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圖1 污水處理廠工藝流程
3 主要應用儀表介紹
3.1 超聲波液位計、液位差計,、流量計
(1)格柵運行控制,。粗格柵、細格柵各安裝了1臺超聲波液位差計,，通過格柵前后的液位差來反映格柵阻塞程度,，并傳輸?shù)絇LC控制器，進行分析計算,。當液位差超過預設的數(shù)值,，控制格柵運行，清除垃圾,，保障正常過水,，且合理的減少了設備磨損。
(2)提升泵運行控制,。為實現(xiàn)進水提升泵的自動控制,，在進水泵井處安裝了2臺超聲波液位計，用以測量泵井的水位,，實時傳輸?shù)絇LC控制器及上位機,，進行系統(tǒng)分析。根據(jù)測量值對應控制程序,，自動控制提升泵的運行組合,。這樣可以根據(jù)廠外來水量準確及時地調整泵運行狀態(tài)，減少設備疲勞,；同時可以取消傳統(tǒng)泵站三班倒的人力資源耗費,。
(3)流量及處理量實時監(jiān)測。對于污水處理廠的運行管理,，水量是一個重要的控制參數(shù),。準確及時地掌握進水量，對工藝控制及提高污水廠抵抗水力負荷沖擊能力有重要作用,。傳統(tǒng)的水量測量采用堰板或文丘里流量槽等,，都存在著不能實時監(jiān)測、實時顯示的缺點?，槚|污水處理廠計量槽采用超聲波流量計結合文丘里槽,，能在現(xiàn)場和上位機實時顯示流量及累計處理量，達到了準確計量處理水量,，以及為運行管理提供實時流量的目的,。
3.2 溶解氧計、氧化?還原電位計,、污泥濃度計
(1)曝氣池溶解氧控制,。南寧市瑯東污水處理廠采用的是傳統(tǒng)活性污泥法的OOC改良工藝在4 個圓型曝氣池內圈好氧區(qū)，分別安裝了測量范圍是0.05～10 mg/L的溶解氧計,，實時監(jiān)控溶解氧濃度,，傳輸?shù)絇LC及上位機。當實測濃度小于設定濃度時,，自動控制系統(tǒng)啟動鼓風機,，給曝氣池充氧；相反地,，當氧氣充足時,，就會停止運行鼓風機。通過溶解氧計控制鼓風機可以精確地根據(jù)好氧菌群對溶解氧的需求控制鼓風機的啟動和停止,，在保證了菌群良好生化能力的同時節(jié)約了能耗,，保護了設備，增強了好氧菌群的分解能力,。
(2)曝氣池好氧段與缺氧段的控制,。在每個曝氣池的外圈的好氧區(qū)與缺氧區(qū)的臨界面都安裝了測量范圍是-500～500 mV的氧化?還原電位計，通過測量的氧化 ?還原電位可以控制鼓風機的高速運行,，給外圈供氧,，形成強好氧曝氣階段和缺氧階段的交替,，進而提高處理工藝中除磷脫氮的能力。如果沒有安裝氧化?還原電位計,。那么鼓風機的運行只能通過時間控制,，這樣一來就會明顯降低除磷脫氮的效果。
(3)曝氣池污泥濃度控制,。曝氣池的污泥濃度是一個重要工藝參數(shù),。在傳統(tǒng)的污水處理廠，污泥濃度依靠實驗室使用舊的試驗方法進行監(jiān)測,，在數(shù)據(jù)提供的及時性和精確性上,，存在很大的缺陷。難以及時進行回流污泥和剩余污泥量的工藝調整,，就造成時間上和準確度上的誤差,。南寧市瑯東污水處理廠在每個曝氣池上都安裝了一個測量范圍是為0.5～10 g/L 在線污泥濃度測量計，很好地解決了這個問題,。安裝污泥濃度計可以隨時根據(jù)精確測量的污泥濃度,，適時地調整曝氣池的工藝，同時減輕了實驗室工作人員的勞動強度,。
3.3 電磁流量計,、氣體流量計
在回流污泥管道和剩余污泥管道中南寧市瑯東污水處理廠安裝了5臺測量范圍是0～1 200 m3/h的電磁流量計測量回流污泥和剩余污泥的流量。安裝流量計后,，值班人員可以根據(jù)顯示的流量是否正確,，從而判斷回流污泥泵和剩余污泥泵工作是否正常，解決了潛水泵無法簡單判斷工作是否正常的難題,，而且電磁流量計還具有安裝方便,，維護簡單的特點。
鼓風機與曝氣池間的空氣管道上直接安裝的4臺測量范圍0～4000 m3/h(標準狀況)的氣體流量計,。氣體流量計的安裝可以使值班人員隨時了解鼓風機向曝氣池提供氣體的量,。
4 運行管理體會
4.1 運行管理經(jīng)驗
南寧市瑯東污水處理廠自2000年2月正式運行，在兩年多的運行管理中,，總結了保證自動化檢測儀表正常運行幾點經(jīng)驗如下：
(1)保持自動化檢測儀表傳感器的清潔,。定期專人清洗探頭，保證數(shù)據(jù)采集準確性,。因為儀表在污水環(huán)境中工作,，所以儀表的清潔工作就顯得尤為重要，特別是直接與污水接觸的溶解氧計,、氧化?還原電位計及污泥濃度測量計等分析儀表,，為了保證儀表的正常工作，我們定期由專人清洗,，每7天就全面清洗1次儀表,，清洗時要求使用柔軟的材料,，以免損壞儀表。
(2)定期校正各種儀表,。儀表在長期運行過程中難免會產(chǎn)生測量誤差,，這就需要定期校正，以保證儀表測量的準確性,，對分析儀表我們制訂了每兩月定期校正1次；而且要求實驗室工作人員利用分析方法分析對應的檢測項目,，并與現(xiàn)場儀表監(jiān)測結果比較,，如果偏差太大，那么應適時對儀表進行校正,，確保準確,。(3)保證儀表供電電壓的穩(wěn)定性，延長儀表的使用壽命,。瞬間的高電壓沖擊往往使儀表很容易燒壞,。南寧市瑯東污水處理廠運行過程中，就發(fā)生了多次因供電電壓不穩(wěn)定,，而使超聲波液位差計和超聲波液位計的變送器損壞,，從而影響了自控系統(tǒng)的正常工作的情況。南寧市瑯東污水處理廠正進行技術改造避免供電電壓不穩(wěn)定對儀表造成的損壞,，降低運行成本,，提高經(jīng)濟效益。
4.2 幾點體會
在運行過程中,，我們還有以下體會：
(1)要提高污水處理廠的經(jīng)濟效益和管理水平僅有以上這些儀表是不夠的,，還應增加鼓風機出口壓力計、初沉池污泥泵出口流量計等監(jiān)測儀表,，對大鼓風機出口壓力和濃縮池進口流量等參數(shù)進行監(jiān)測和調節(jié),。
(2)進口儀表的備件、部件昂貴而且購買困難,，影響儀表的使用,、維修。例如,，一個因供電電壓不穩(wěn)定而損壞的超聲波液位差計變送器維修費需8000多元,，更換新變送器需15000多元；更換一個氧化?還原電位計電極需2000多元,，而且氧化?還原電位計電極使用期限一般為兩年,；一般的企業(yè)很難長期支付這一昂貴費用。進口儀表的標準化校對困難,，一般的質量檢驗部門都不接收污水處理儀表的檢測,。國產(chǎn)儀表的普及仍跟不上,，價格優(yōu)勢不能很好的體現(xiàn)，一定程度上影響了自動化檢測儀表在污水處理廠中的應用,。
總體來講,，自動化檢測儀表在污水處理廠的應用中發(fā)揮很大作用，但在實際應用中仍存在一些問題,，我們相信今后自動化檢測儀表將會為中國的環(huán)保事業(yè)發(fā)揮更大的作用,。
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