自動(dòng)化在線檢測(cè)儀表在污水處理中的應(yīng)用

結(jié)合南寧市瑯東污水處理廠的運(yùn)行情況，本文介紹了自動(dòng)化在線檢測(cè)儀表的組成和在污水處理中的應(yīng)用情況，并分析總結(jié)了自控儀表達(dá)標(biāo)管理中應(yīng)注意的問題和操作規(guī)程。

    自動(dòng)化檢測(cè)儀表是自控系統(tǒng)中關(guān)鍵的子系統(tǒng)之一。一般的自動(dòng)化檢測(cè)儀表主要由三個(gè)部分組成：①傳感器，利用各種信號(hào)檢測(cè)被測(cè)模擬量；②變送器，將傳感器所測(cè)量的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)?～20 mA的電流信號(hào)，并送到可編程序控制器（PLC）中；③顯示器，將測(cè)量結(jié)果直觀地顯示出來，提供結(jié)果。這三個(gè)部分有機(jī)地結(jié)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(dòng)化檢測(cè)儀表以其測(cè)量、顯示清晰、操作簡單等特點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了**的應(yīng)用，而且自動(dòng)化檢測(cè)儀表內(nèi)部具有與微機(jī)的接口，更是自動(dòng)化控制系統(tǒng)中重要的部分，被稱為“自動(dòng)化控制系統(tǒng)的眼睛”。

    隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)也得到了很大的發(fā)展，自動(dòng)化檢測(cè)儀表在污水處理中也得到**的應(yīng)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(shí)對(duì)工藝進(jìn)行調(diào)整。本文將以南寧市瑯東污水

處理廠為例介紹自動(dòng)化檢測(cè)儀表在污水處理中的應(yīng)用。

    1、工程概述
    南寧市瑯東污水處理廠工程1993年底立項(xiàng)，1997年11月27日正式開工建設(shè)；1999年9月28 日通水試運(yùn)行，2000年2月滿負(fù)荷正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

    南寧市瑯東污水處理廠，一期工程設(shè)計(jì)一級(jí)污水處理能力24 萬m3/d控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，二級(jí)污水處理能力10萬m3/d。設(shè)計(jì)服務(wù)范圍30.5 km2，規(guī)劃服務(wù)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(jìn)國外zui**的水處理工藝設(shè)備，采用二級(jí)生物處理工藝的傳統(tǒng)活性污泥法，并針對(duì)南寧市污水水質(zhì)污染物濃度低的特點(diǎn)，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(yùn)行費(fèi)用少、出水水質(zhì)好、管理簡便、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。

    從廠外污水干管收集到瑯東污水處理廠的污水，首**行預(yù)處理。在進(jìn)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(tái)大型污水泵將污水提升到細(xì)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(jìn)入計(jì)量槽，計(jì)量污水處理量。預(yù)處理后的污水在初沉池進(jìn)行一級(jí)處理，去除約30%的有機(jī)物；初沉池出水進(jìn)入二級(jí)處理，先在生物處理工藝的核心部分－－曝氣池控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，進(jìn)行生物降解有機(jī)物；曝氣池的混合液輸送到二沉池進(jìn)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(jìn)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。    

圖1 污水處理廠工藝流程

    3、主要應(yīng)用儀表介紹

    3.1　超聲波液位計(jì)、液位差計(jì)、流量計(jì)

    （1） 格柵運(yùn)行控制。粗格柵、細(xì)格柵各安裝了1臺(tái)超聲波液位差計(jì)，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(jìn)行分析計(jì)算。當(dāng)液位差超過預(yù)設(shè)的數(shù)值，控制格柵運(yùn)行，清除垃圾CONTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，保障正常過水，且合理的減少了設(shè)備磨損。

    （2） 提升泵運(yùn)行控制。為實(shí)現(xiàn)進(jìn)水提升泵的自動(dòng)控制，在進(jìn)水泵井處安裝了2臺(tái)超聲波液位計(jì)，用以測(cè)量泵井的水位控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，實(shí)時(shí)傳輸?shù)絇LC控制器及上位機(jī)CONTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，進(jìn)行系統(tǒng)分析。根據(jù)測(cè)量值對(duì)應(yīng)控制程序，自動(dòng)控制提升泵的運(yùn)行組合。這樣可以根據(jù)廠外來水量準(zhǔn)確及時(shí)地調(diào)整泵運(yùn)行狀態(tài)，減少設(shè)備疲勞；同時(shí)可以取消傳統(tǒng)泵站三班倒的人力資源耗費(fèi)。

    （3） 流量及處理量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。對(duì)于污水處理廠的運(yùn)行管理，水量是一個(gè)重要的控制參數(shù)。準(zhǔn)確及時(shí)地掌握進(jìn)水量，對(duì)工藝控制及提高污水廠抵抗水力負(fù)荷沖擊能力有重要作用。傳統(tǒng)的水量測(cè)量采用堰板或文丘里流量槽等，都存在著不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)顯示的缺點(diǎn)?，槚|污水處理廠計(jì)量槽采用超聲波流量計(jì)結(jié)合文丘里槽，能在現(xiàn)場(chǎng)和上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示流量及累計(jì)處理量，達(dá)到了準(zhǔn)確計(jì)量處理水量，以及為運(yùn)行管理提供實(shí)時(shí)流量的目的。

    3.2 溶解氧計(jì)、氧化還原電位計(jì)、污泥濃度計(jì)

　?。?） 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(gè)圓型曝氣池內(nèi)圈好氧區(qū)，分別安裝了測(cè)量范圍是0.05～10 mg/L的溶解氧計(jì)，實(shí)時(shí)監(jiān)控溶解氧濃度，傳輸?shù)絇LC及上位機(jī)。當(dāng)實(shí)測(cè)濃度小于設(shè)定濃度時(shí)，自動(dòng)控制系統(tǒng)啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，給曝氣池充氧；相反地，當(dāng)氧氣充足時(shí)，就會(huì)停止運(yùn)行鼓風(fēng)機(jī)。通過溶解氧計(jì)控制鼓風(fēng)機(jī)可以地根據(jù)好氧菌群對(duì)溶解氧的需求控制鼓風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)和停止，在保證了菌群良好生化能力的同時(shí)節(jié)約了能耗，保護(hù)了設(shè)備，增強(qiáng)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(gè)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(cè)量范圍是-500～500 mV的氧化還原電位計(jì)，通過測(cè)量的氧化還原電位可以控制鼓風(fēng)機(jī)的高速運(yùn)行，給外圈供氧，形成強(qiáng)好氧曝氣階段和缺氧階段的交替，進(jìn)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(jì)。那么鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行只能通過時(shí)間控制，這樣一來就會(huì)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(gè)重要工藝參數(shù)。在傳統(tǒng)的污水處理廠，污泥濃度依靠實(shí)驗(yàn)室使用舊的試驗(yàn)方法進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在數(shù)據(jù)提供的及時(shí)性和性上，存在很大的缺陷。難以及時(shí)進(jìn)行回流污泥和剩余污泥量的工藝調(diào)整，就造成時(shí)間上和準(zhǔn)確度上的誤差。南寧市瑯東污水處理廠在每個(gè)曝氣池上都安裝了一個(gè)測(cè)量范圍是為0.5～10 g/L 在線污泥濃度測(cè)量計(jì)，很好地解決了這個(gè)問題。安裝污泥濃度計(jì)可以隨時(shí)根據(jù)測(cè)量的污泥濃度，適時(shí)地調(diào)整曝氣池的工藝，同時(shí)減輕了實(shí)驗(yàn)室工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

　　3.3 電磁流量計(jì)、氣體流量計(jì)

　　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(tái)測(cè)量范圍是0～1 200 m3/h的電磁流量計(jì)測(cè)量回流污泥和剩余污泥的流量。安裝流量計(jì)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(jì)還具有安裝方便，維護(hù)簡單的特點(diǎn)。

　　鼓風(fēng)機(jī)與曝氣池間的空氣管道上直接安裝的4臺(tái)測(cè)量范圍0～4000 m3/h（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的氣體流量計(jì)。氣體流量計(jì)的安裝可以使值班人員隨時(shí)了解鼓風(fēng)機(jī)向曝氣池提供氣體的量。

　　4、運(yùn)行管理體會(huì)

　　4.1 運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)

　　南寧市瑯東污水處理廠自2000年2月正式運(yùn)行，在兩年多的運(yùn)行管理中，總結(jié)了保證自動(dòng)化檢測(cè)儀表正常運(yùn)行幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)如下：

　?。?） 保持自動(dòng)化檢測(cè)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(zhǔn)確性。因?yàn)閮x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(jì)、氧化還原電位計(jì)及污泥濃度測(cè)量計(jì)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(shí)要求使用柔軟的材料，以免損壞儀表。

　?。?） 定期校正各種儀表。儀表在長期運(yùn)行過程中難免會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差，這就需要定期校正，以保證儀表測(cè)量的準(zhǔn)確性，對(duì)分析儀表我們制訂了每兩月定期校正1次；而且要求實(shí)驗(yàn)室工作人員利用分析方法分析對(duì)應(yīng)的檢測(cè)項(xiàng)目，并與現(xiàn)場(chǎng)儀表監(jiān)測(cè)結(jié)果比較，如果偏差太大，那么應(yīng)適時(shí)對(duì)儀表進(jìn)行校正，確保準(zhǔn)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(yùn)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(jì)和超聲波液位計(jì)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(jìn)行技術(shù)改造避免供電電壓不穩(wěn)定對(duì)儀表造成的損壞，降低運(yùn)行成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

　　4.2 幾點(diǎn)體會(huì)

　　在運(yùn)行過程中，我們還有以下體會(huì)：

　?。?） 要提高污水處理廠的經(jīng)濟(jì)效益和管理水平僅有以上這些儀表是不夠的，還應(yīng)增加鼓風(fēng)機(jī)出口壓力計(jì)、初沉池污泥泵出口流量計(jì)等監(jiān)測(cè)儀表，對(duì)大鼓風(fēng)機(jī)出口壓力和濃縮池進(jìn)口流量等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)。

　?。?） 進(jìn)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(gè)因供電電壓不穩(wěn)定而損壞的超聲波液位差計(jì)變送器維修費(fèi)需8000多元，更換新變送器需15000多元；更換一個(gè)氧化還原電位計(jì)電極需2000多元，而且氧化還原電位計(jì)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(fèi)用。進(jìn)口儀表的標(biāo)準(zhǔn)化校對(duì)困難，一般的質(zhì)量檢驗(yàn)部門都不接收污水處理儀表的檢測(cè)。國產(chǎn)儀表的普及仍跟不上，價(jià)格優(yōu)勢(shì)不能很好的體現(xiàn)，一定程度上影響了自動(dòng)化檢測(cè)儀表在污水處理廠中的應(yīng)用。

　　總體來講，自動(dòng)化檢測(cè)儀表在污水處理廠的應(yīng)用中發(fā)揮很大作用，但在實(shí)際應(yīng)用中仍存在一些問題，我們相信今后自動(dòng)化檢測(cè)儀表將會(huì)為中國的環(huán)保事業(yè)發(fā)揮更大的作用。