SBR法是序批式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor)的簡稱。該工藝在1914年就面世了，但是由于該工藝的操作過程比較繁瑣，與其它工藝相比較SBR所需控制的參變量較多，對(duì)儀表的精度和可靠性有較高的要求，而當(dāng)時(shí)的自動(dòng)化控制水平很低，也不可能有精度和可靠性都較高的儀表，限制了SBR工藝的發(fā)展和推廣。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，特別是自動(dòng)化水平的提高，對(duì)污水處理過程進(jìn)行全自動(dòng)化的管理和監(jiān)控成為可能，所以SBR法近年來得到迅速的推廣。在國內(nèi)，SBR工藝的應(yīng)用還不多見，其工藝過程和原理并不十分復(fù)雜，但對(duì)過程控制的各種參數(shù)要求很高，對(duì)儀表的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性有一定的要求。
 

        天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)污水處理廠采用SBR工藝中的DAT-IAT法，日處理污水十萬噸，它是一種連續(xù)進(jìn)水、間歇曝氣、間歇排水的工藝，整個(gè)污水廠實(shí)行集中控制，分散管理的方式。它把管理層和控制層分開，降低誤操作對(duì)整個(gè)工藝的影響，增加了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。
 

　　開發(fā)區(qū)污水處理廠在控制方面實(shí)行三級(jí)管理。第一級(jí)為互為熱備的兩臺(tái)主機(jī)，確實(shí)保證整個(gè)控制過程的連續(xù)性和安全性。兩臺(tái)主機(jī)的基本任務(wù)是對(duì)整個(gè)工藝過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，顯示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，修改部分工藝參數(shù)，對(duì)報(bào)警和各種報(bào)表的自動(dòng)記錄和打印，關(guān)健數(shù)據(jù)的歷史記錄的保存，各種參數(shù)的瞬時(shí)和歷史曲線的顯示，第二級(jí)為現(xiàn)場控制站，它是由水區(qū)、泥區(qū)、模擬屏三個(gè)PLC構(gòu)成，分別對(duì)水區(qū)、泥區(qū)的信號(hào)進(jìn)行采集和控制。第三級(jí)為就地控制級(jí)，是分布全廠的四個(gè)馬達(dá)控制中心。
 

　　污水流入廠內(nèi)的第一道工序是粗格柵，對(duì)粗格棚的控制有兩種方式，一種為時(shí)間控制，另一種為液位控制，通過粗格柵前后的超聲波液位計(jì)計(jì)算差值，運(yùn)行方式的選擇在上位機(jī)進(jìn)行。與粗格柵相配合動(dòng)作的還有螺旋壓榨機(jī)，把粗格柵清除的污物壓擠打包，與粗格柵同步起動(dòng)，但停止時(shí)間滯后于粗格柵半分鐘。污水經(jīng)由格柵進(jìn)入進(jìn)水泵房，進(jìn)水泵房有六臺(tái)潛水泵，由于開發(fā)區(qū)污水廠地處工業(yè)區(qū)，水量的供應(yīng)極不平衡，變化系數(shù)比較大，這就需根據(jù)進(jìn)水泵房超聲波液位計(jì)反饋的水位信號(hào)來起動(dòng)進(jìn)水泵的臺(tái)數(shù)，按照先開先停，后開后停，優(yōu)先起動(dòng)累計(jì)運(yùn)行時(shí)間最短的原則來控制進(jìn)水泵的起停，并設(shè)有液位超高報(bào)警和泵的干運(yùn)轉(zhuǎn)保護(hù)。為了避免進(jìn)水泵的頻繁起停，每臺(tái)泵起停前均有兩分鐘的延時(shí)，以消除瞬間干擾，并且單臺(tái)每小時(shí)起動(dòng)次數(shù)不得高于五次，每臺(tái)泵都有溫度和濕度的保護(hù)，信號(hào)直接傳給PLC。污水經(jīng)提升后進(jìn)入細(xì)格柵，對(duì)于細(xì)格棚的控制與粗格柵完全相同，這里不再贅述。
 

　　污水經(jīng)由細(xì)格柵進(jìn)入對(duì)稱的兩座鐘式沉砂池，每座鐘式沉砂池內(nèi)置一帶變頻裝置的攪拌器，通過調(diào)節(jié)變頻器，改變攪拌的速度，以達(dá)到工藝要求的最佳點(diǎn)。鐘式沉砂地采用旋流方式清除大的無機(jī)顆粒，由安裝在沉砂池底部的砂泵打出。上面的污水則由巴式計(jì)量槽進(jìn)入配水井，在計(jì)量槽上安裝有PH計(jì)、溫度計(jì)、流量計(jì)，當(dāng)測得的PH值低于5.5或高于8.5時(shí)，立刻關(guān)閉進(jìn)水閥門，以保護(hù)反應(yīng)池中的活性污泥。在配水井前有六個(gè)淹沒式配水堰，控制進(jìn)入各組反應(yīng)地的水量。我廠共有六組SBR反應(yīng)地，每組又分為兩段，即DAT池和IAT池，如下圖所示：
 

        在DAT和IAT的地底設(shè)置微孔曝氣器，DAT池內(nèi)裝有溶解氧儀、污泥濃度計(jì)，IAT池有溶解氧儀、污泥回流泵、剩余污泥泵，在DAT和IAT池上的空氣支管分別裝有空氣調(diào)節(jié)閥。其工藝控制過程如下：DAT和IAT的曝氣由空氣調(diào)節(jié)閥控制，而空氣調(diào)節(jié)閥的開起度與溶解氧儀反饋的信號(hào)有關(guān)，溶解氧的設(shè)定根據(jù)水質(zhì)、水的溫度等情況在上位機(jī)設(shè)置。當(dāng)DAT污泥濃度低于設(shè)定值時(shí)，回流污泥泵起動(dòng)，把活性污泥從IAT打到DAT池，當(dāng)高于設(shè)定值時(shí)，剩余污泥泵起動(dòng)，把活性污泥從IAT打到儲(chǔ)泥地中。回流污泥泵、剩余污泥泵均在IAT曝氣時(shí)起動(dòng)，對(duì)它們的控制分為時(shí)間控制和儀表控制兩種，儀表一但有問題就改成時(shí)間控制。潷水過程是由氣鎖虹吸式潷水器完成的，由安裝在潷水器排氣管上的電磁閥來控制排水和結(jié)束。DAT為連續(xù)爆氣過程，IAT有三個(gè)周期，即曝氣、沉淀、潷水各一個(gè)小時(shí)，由于受到進(jìn)水的不規(guī)律性和出水泵能力的限制，影響反應(yīng)周期的正常運(yùn)行，這些問題在PLC編程中得到充分的考慮。正常情況下，六組池子日處理污水十萬噸，為了避免六組池子同時(shí)潷水，把它們分成三組，間隔為一小時(shí)，即1-4、2-5、3-6相互間隔一個(gè)周期，對(duì)應(yīng)每一組反應(yīng)池，都設(shè)有一個(gè)軟開關(guān)，控制該組反應(yīng)地是否投入運(yùn)行，用以根據(jù)水量確定投入的池子數(shù)和利于以后對(duì)池子的檢修方便。以上的設(shè)置在上位機(jī)完成。同時(shí)我們還考慮到對(duì)一些特殊情況的處置，假如進(jìn)水水量過小或斷流，雖到了潷水周期，但由于反應(yīng)池水位低而無法進(jìn)行潷水，則這組池子的潷水自動(dòng)延時(shí)二十分鐘，同時(shí)在上位機(jī)上作出潷水延時(shí)的報(bào)警。若延時(shí)二十分鐘后仍沒到潷水水位，潷水周期取消，改為繼續(xù)沉淀，等待下一個(gè)周期的到來。若到了潷水水位，則執(zhí)行潷水程序，延長的時(shí)間計(jì)算在下面的曝氣時(shí)間內(nèi)，即縮短了下一個(gè)周期的曝氣時(shí)間，使以后的周期能夠正常進(jìn)行。這樣就會(huì)出現(xiàn)另外一個(gè)問題，隨著污水的不斷流入或許沒到下一個(gè)潷水周期，但對(duì)于這組池子而言已到了潷水水位，則部分污水由溢流管排出。在任一時(shí)刻，只允許兩個(gè)池子潷水。以上的控制由水區(qū)PLC完成。通過以上的控制確保生產(chǎn)的連續(xù)運(yùn)營，同時(shí)增強(qiáng)了自控對(duì)一些特殊情況的應(yīng)變能力。
 

　　出水泵的控制與進(jìn)水泵的相同。在出水之前還有最后一道工序——加氯消毒，一般僅在夏季，由于細(xì)菌、病菌的增多，需對(duì)處理完的污水進(jìn)一步消毒，加氯是由加氯機(jī)自動(dòng)完成，其本身自成一套系統(tǒng)，只對(duì)外傳送狀態(tài)信號(hào)，并有漏氯報(bào)警和漏氯吸收裝置。
 

　　鼓風(fēng)機(jī)是污水廠的心臟，我廠共有四臺(tái)丹麥HV-TURBO產(chǎn)的KA22S—GL225型鼓風(fēng)機(jī)，單機(jī)的能力為18000立方米/小時(shí)。每臺(tái)單機(jī)都有一小型PLC，對(duì)單機(jī)的運(yùn)行環(huán)境、運(yùn)行狀況和準(zhǔn)備工作進(jìn)行監(jiān)控，并能自動(dòng)報(bào)警停機(jī)。此外還有一主控盤，負(fù)責(zé)四臺(tái)聯(lián)機(jī)時(shí)的控制。主控盤的作用可以分為兩部份，一是負(fù)責(zé)設(shè)置鼓風(fēng)機(jī)的起停順序，另一部份為PI調(diào)解器，可以在其上設(shè)置所要求的空氣管道壓力值。每臺(tái)風(fēng)機(jī)的操作可分為手動(dòng)和聯(lián)動(dòng)，手動(dòng)時(shí)，可手動(dòng)調(diào)整出口導(dǎo)葉的角度；當(dāng)四臺(tái)聯(lián)機(jī)時(shí)，由主控盤依據(jù)先前設(shè)定好的次序起動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，根據(jù)需要起動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)的臺(tái)數(shù)。通過在鼓風(fēng)機(jī)主控盤上的PI調(diào)節(jié)器，對(duì)設(shè)定壓力值和空氣主管上的壓力計(jì)反饋信號(hào)進(jìn)行比較，調(diào)節(jié)出口導(dǎo)葉片的角度，以確保壓力的均衡。當(dāng)壓力不足需再起動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)時(shí)，在起動(dòng)過程中，先將前一臺(tái)的開起度降低，同時(shí)起動(dòng)后一臺(tái)，待后一臺(tái)完全起動(dòng)后，出口導(dǎo)葉片的開起度自動(dòng)打到零位，根據(jù)需要增加前一臺(tái)的開起度，假若打到全開還不夠，則再增加后一臺(tái)的開起度，以防止壓力波動(dòng)太大。鼓風(fēng)機(jī)自成一套系統(tǒng)，無須人為干涉，并對(duì)外傳送鼓風(fēng)機(jī)的狀態(tài)信號(hào)和報(bào)警信號(hào)。
 

　　對(duì)于泥處理其自動(dòng)控制相對(duì)于水的就簡單多了。剩余污泥泵把活性污泥從IAT打到儲(chǔ)泥地，儲(chǔ)泥地內(nèi)有大孔振動(dòng)曝氣器，防止活性污泥的厭氧。儲(chǔ)泥地有起落式潷水器，當(dāng)活性污泥達(dá)到要求液位，停止曝氣開始沉淀，一小時(shí)后，起落式潷水器根據(jù)污泥界面計(jì)的值下潛，潷掉儲(chǔ)泥地的上清液，潷水完畢拉起潷水器。由潛水污泥泵打入脫水機(jī)房，在脫水機(jī)房污泥與高分子絮凝劑混合進(jìn)人脫水機(jī)。機(jī)房內(nèi)共有三臺(tái)德國ROEDIGER公司產(chǎn)的脫水機(jī)，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)預(yù)脫水和帶式濾布傳送，圓輥的擠壓，把泥漿壓擠成泥餅運(yùn)出廠區(qū)。
 

　　整個(gè)泥區(qū)由泥區(qū)PLC控制，剩下的都由水區(qū)PLC完成。泥區(qū)共有模擬量四點(diǎn)，數(shù)字量二百多點(diǎn)，水區(qū)共有模擬量近八十點(diǎn)，數(shù)字量五百多點(diǎn)。水區(qū)的為SIMATIC的S7-400，泥區(qū)和模擬屏的為S7-30O。模擬屏PLC只是接收水區(qū)、泥區(qū)的信號(hào)，并輸出給模擬屏。PLC具有很強(qiáng)的抗干擾能力和很高的穩(wěn)定性，水區(qū)、泥區(qū)在上位機(jī)或總線出現(xiàn)故障時(shí)，仍能完成各自的任務(wù)，確保工廠的運(yùn)行。
 

　　各現(xiàn)場控制站和中控室的上位機(jī)用通訊纜連在一起，構(gòu)成總線型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用SIMATIC的SINECL2組網(wǎng)方式。上位機(jī)通過SINECCP5412通訊處理器與總線相連，它是上位機(jī)與L2通訊的接口。上位機(jī)采用美國Intllution的FIX32數(shù)據(jù)監(jiān)控和采集軟件，一臺(tái)為運(yùn)行版，一臺(tái)為開發(fā)版。Intllution公司是世界知名的工業(yè)控制方面的專業(yè)軟件公司，其設(shè)計(jì)理念十分貼近工業(yè)自控的實(shí)際。FIX是以WINDOW NT為操作平臺(tái)，其以DRAW、VIEW、DATABASE三個(gè)部分為核心，用DRAW設(shè)計(jì)工廠的工藝流程和所需控制的設(shè)備儀表等人機(jī)界面，它有豐富的圖集以共使用；用VIEW完成數(shù)據(jù)連接，顯示工藝流程、儀表數(shù)據(jù)和設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)，各種數(shù)據(jù)的存取以DATABASE為中心。其中對(duì)于整個(gè)工藝而言部分經(jīng)常需改動(dòng)的參數(shù)直接可在上位進(jìn)行修改。圍繞上述功能塊，對(duì)報(bào)警進(jìn)行打印和儲(chǔ)存，通過DDE SERVER，使用EXCEL對(duì)重要的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和生成日?qǐng)?bào)表，并打印所需報(bào)表。
 

　　通過對(duì)全過程的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)工廠的全自動(dòng)化運(yùn)行，大大提高了生產(chǎn)的穩(wěn)定性和連續(xù)性，減少了由于人為的因素而帶來的干擾，大大地減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。
 

　　隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，自動(dòng)控制的技術(shù)也正在迅猛發(fā)展。在我們所引進(jìn)的自控儀表中，有部分額外附帶具有HART協(xié)議的智能化儀表，HART［Highway Addressable Remote Transducer］協(xié)議最初由美國Rosemount公司開發(fā)，HART協(xié)議采用FSK技術(shù)，它在模擬信號(hào)上疊加數(shù)字信號(hào)，使用OSI的1、2、7三層。如今除了HART之外，還有PROFIBUS、CAN、FF等幾種應(yīng)用范圍較廣的影響較大的現(xiàn)場總線技術(shù)。這些智能儀表都帶有微處理芯片，這就使它們有了一定的計(jì)算能力，同時(shí)還具有通訊能力，它們不再依靠控制室的計(jì)算機(jī)或PLC的控制，不僅能輸出4-20mA的模擬信號(hào)，還能輸出數(shù)字信號(hào)，這就能使之直接連入網(wǎng)絡(luò)，成為一個(gè)節(jié)點(diǎn)。這種網(wǎng)絡(luò)就是目前自動(dòng)控制領(lǐng)域現(xiàn)在和未來的發(fā)展趨勢——現(xiàn)場總線。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是把各種控制儀表用雙絞線連在一起，按照標(biāo)準(zhǔn)化、公開化的通訊協(xié)議，形成的一個(gè)底層的控制網(wǎng)絡(luò)。它是繼DCS系統(tǒng)后的新一代控制系統(tǒng)，打破了集散系統(tǒng)專用的閉鎖的框子，在標(biāo)準(zhǔn)化、公開化的通訊協(xié)議下，把不同廠家的不同設(shè)備連在一起。極大的提高了系統(tǒng)的分散度，簡化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)的安全性，最大限度的降低故障的影響范圍。隨著社會(huì)的發(fā)展，幾種應(yīng)用范圍較廣影響較大的現(xiàn)場總線技術(shù)必將會(huì)有一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，從而真正形成一個(gè)高度開放的互連系統(tǒng)。
 

　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)對(duì)環(huán)保的重視，必將有更多的新技術(shù)廣泛地應(yīng)用到污水處理行業(yè)，使污水處理行業(yè)有更大的發(fā)展。

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