導(dǎo)讀:：控制器采用和利時公司LK系列PLC產(chǎn)品。污水處理工藝中的自動控制。

關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞:CASS工藝，污水廠自控，PLC

1引言

CASS(Cyclic Activated Sludge System)工藝是循環(huán)活性污泥技術(shù)的一種形式。其主要原理是：把序批式活性污泥法(SBR)的反應(yīng)池沿長度方向分為兩部分，前部為預(yù)反應(yīng)區(qū)，后部為主反應(yīng)區(qū)。CASS工藝操作工序繁瑣，與其它工藝相比較所需要控制的變量較多，為了保證污水處理過程的安全可靠和生產(chǎn)的連續(xù)性，同時為了滿足污水處理工藝的需要，必須采用自動控制系統(tǒng)。采用自動控制系統(tǒng)還能夠有效的降低系統(tǒng)的能耗和藥耗。目前在國內(nèi)外各污水處理廠普遍采用以PLC為主的集中管理和分散控制相結(jié)合的控制系統(tǒng)。國內(nèi)某污水處理廠采用CASS污水處理工藝，控制器采用和利時公司LK系列PLC產(chǎn)品。

21CASS工藝特點

CASS(Cyclic Activated Sludge System)工藝作為SBR處理技術(shù)的一個種改進，不僅具備SBR法工藝簡單可靠、運行方式靈活、自動化程度高的特點，而且具有明顯的除磷脫氮功能，這一功能的實現(xiàn)在于CASS池通過隔墻將反應(yīng)區(qū)分為功能不同的幾個區(qū)域，因在各分格中溶解氧、污泥濃度和有機負(fù)荷不同，各池中占優(yōu)化優(yōu)勢的生物相亦不同。盡管單池為間隙間歇操作運行，但能使整個過程達到連續(xù)進水，連續(xù)出水。同時在傳統(tǒng)SBR池前或池中設(shè)選擇器及厭氧區(qū)，相當(dāng)于將厭氧、缺氧、好氧階段串聯(lián)起來，提高了除磷脫氮效果。

32 工藝控制策略

采用CASS工藝的污水處理廠主要由粗格柵間、進水泵房、細(xì)格柵間、沉沙池、CASS反應(yīng)池、鼓風(fēng)機房、加氯間、接觸池及污泥脫水機房等構(gòu)成。

3.12.1粗格柵間及提升泵房

2(1)粗格柵

a.

圖 3-1 粗格柵控制邏輯框圖

l控制模式一：。格柵前、后設(shè)超聲波液位差計，根據(jù)設(shè)定的液位差判斷格柵是否堵塞，若堵塞PLC，液位差ΔH增加，則除污機開始連續(xù)工作，直至液位差ΔH小到滿足要求后，恢復(fù)正常的除污機操作。

lb.控制模式二：。格柵機的操作是根據(jù)時間間隔及持續(xù)時間的定時法來控制，時間間隔及持續(xù)時間由PLC設(shè)定，操作人員調(diào)整所有格柵具有相同的時間間隔及持續(xù)時間。時間間隔可能從零調(diào)整到24小時h，但每一擋檔不少于30分鐘min，持續(xù)時間能從零調(diào)整到3小時h，但每一檔不少于5分鐘min，最初應(yīng)將時間間隔設(shè)置為3小時h，持續(xù)時間為15分鐘min。

lc.柵渣輸送壓榨機與格柵聯(lián)動運行，當(dāng)任一臺或兩臺格柵機運行時，柵渣輸送壓榨機隨之運行。當(dāng)最后一臺格柵機停止運行后，延時一定時間柵渣輸送壓榨機方能停止運行。液位差的設(shè)定值、粗格柵的運行周期以及運行時間均可由觸摸屏或監(jiān)控計算機修改設(shè)定。

2(2)提升泵

進水泵房水泵可手動/自動控制，手動狀態(tài)下，可在就地控制柜上單機起停，在自動控制狀態(tài)下：，

l根據(jù)集水池液位自動控制變頻調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速及水泵的開/停。;

l根據(jù)集水池最低液位，自動停泵，實現(xiàn)泵的干運轉(zhuǎn)保護。;

l每一臺泵的起動啟動次數(shù)和總的運行小時數(shù)應(yīng)均衡。，初始設(shè)定使每臺泵的運轉(zhuǎn)時間相等。;

l控制系統(tǒng)監(jiān)視泵的運行過程，如泵故障報警并自動投入備用泵。;

lPLC接收所有故障信號，報警后做出相應(yīng)處理。

圖 3-2 提升泵控制邏輯框圖

3.22.1 細(xì)格柵及旋流沉砂池

細(xì)格柵控制與粗格柵相同。細(xì)格柵與螺旋壓榨機、皮帶輸送機的聯(lián)動順序為：螺旋壓榨機——螺旋輸送機——細(xì)格柵; 停止時，先細(xì)格柵停運行后螺旋壓榨機及螺旋輸送機繼續(xù)運行(30~60)秒s時間(可調(diào))，當(dāng)螺旋輸送器或螺旋壓榨機發(fā)生故障，報警并順次停止細(xì)格柵運行。

完成砂水分離的控制方法如下：正常情況下，定時開啟排砂泵;當(dāng)儲砂池砂位到達設(shè)定值時，隨時開啟排砂泵。砂水分離器應(yīng)與砂泵聯(lián)動，排砂泵啟動后，相應(yīng)的砂水分離器隨之啟動，排砂泵停止運行后，砂水分離器也隨之關(guān)閉。排砂泵和刮渣機由PLC完成一部步化操作。

2臺吸砂橋由PLC控制間歇運行(運行間隔時間可人工設(shè)定)。砂水分離器與吸砂橋連鎖：啟動時，順序依次為砂水分離器、吸砂橋，停車時相反;在吸砂橋停止運行之后砂水分離設(shè)備繼續(xù)運行1~5分鐘min(可調(diào))，當(dāng)砂水分離設(shè)備發(fā)生故障時停止運行吸砂橋。

3.32.2CASS反應(yīng)池內(nèi)工藝控制

2(1)預(yù)反應(yīng)區(qū)設(shè)計

為了使回流污泥和污水進行充分混合，形成均勻的厭氧環(huán)境，在預(yù)反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)置潛水?dāng)嚢杵?，該攪拌器屬于高轉(zhuǎn)速類型PLC，具有較好的混合攪拌功能，考慮到厭氧環(huán)境對磷的釋放影響較大，故在預(yù)反應(yīng)區(qū)內(nèi)還設(shè)置有DO在線測定儀，其輸出信號接入CASS反應(yīng)池PLC子站，PLC子站根據(jù)DO值的大小及變化，對回流污泥量進行在線調(diào)節(jié)，以達到最佳的厭氧環(huán)境以利于磷的釋放。和利時LK系列PLC支持大容量的數(shù)據(jù)存儲空間，可繪制預(yù)反應(yīng)區(qū)進水水量、進水水質(zhì)、污泥回流量與DO的關(guān)系曲線，存放在PLC的數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)，對運行工作起到高效、優(yōu)質(zhì)的指導(dǎo)作用。

2(2)主反應(yīng)區(qū)設(shè)計

主要的控制和檢測設(shè)備有：潷水器、回流污泥泵、剩余污泥泵、潛水?dāng)嚢杵鳌㈦妱诱{(diào)節(jié)堰門、電動蝶閥等。

污水處理廠設(shè)4個反應(yīng)池每兩個反應(yīng)池為一個功能單元，PLC的邏輯電路代表了運行方式、已設(shè)定的循環(huán)以及在設(shè)計負(fù)荷下設(shè)備操作的按序時間周期。這些時間參數(shù)并非固定不變的，而是可在需要的時候進行必要的調(diào)整。基本循環(huán)分正常循環(huán)和大流量循環(huán)的操作。任何循環(huán)的操作都是有下面描述的控制方法決定的。正常循環(huán)4小時h為一個周期，其中曝氣(A)2小時h、沉淀(S)1小時h、潷水(SS)1小時h、空閑(時間變化);大流量循環(huán)每周期2小時h，其中曝氣(A)0.5小時h、沉淀(S)1小時h、潷水(SS)0.5小時h、空閑(時間變化)。當(dāng)液位到達超高報警水位時，立即開啟排放閥門。

正常循環(huán)時反應(yīng)池有關(guān)時間參數(shù)如表3-1：

表 3-1 反應(yīng)池運行時間參數(shù)表

在遠(yuǎn)程自動模式下，回流污泥泵在曝氣、沉淀、空閑階段啟動;在手動控制模式下，回流污泥泵在整個循環(huán)過程中都可運行，并可通過調(diào)節(jié)回流污泥管上的控制閘門開啟度來調(diào)整回流污泥量的大小。在自動模式下，剩余污泥泵在潷水之后啟動，15min分鐘后停止工作。此時間可根據(jù)MLSS值更新排泥程序。在手動控制模式下，剩余污泥泵在整個循環(huán)過程中都可運行。

進水曝氣階段CASS主反應(yīng)區(qū)內(nèi)邊充水邊曝氣，同時池內(nèi)的回流污泥泵連續(xù)不斷的地向預(yù)反應(yīng)區(qū)回流污泥。此時有機污染物被微生物氧化分解，同時污水中的氨氮通過微生物的硝化作用轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮;網(wǎng)。

靜止沉淀階段CASS主反應(yīng)區(qū)不充水也不曝氣，此時微生物利用水中剩余的DO進行氧化分解，生物池逐漸由好氧狀態(tài)向缺氧狀態(tài)轉(zhuǎn)變，開始進行反硝化反應(yīng)，活性污泥逐漸沉到池底，上層水逐漸變清;。

排水排泥階段CASS主反應(yīng)區(qū)的潷水器開始工作，自上而下逐漸排出上清液，同時池內(nèi)的剩余污泥泵向污泥調(diào)節(jié)池輸送剩余污泥。此時，生物池逐漸由缺氧狀態(tài)過渡到厭氧狀態(tài)，繼續(xù)進行反硝化反應(yīng)。

實際運行過程中PLC，由于潷水器的潷水能力是按最不利的情況進行設(shè)計選型的，而這種最不利情況不易出現(xiàn)，故實際潷水時間通常要比設(shè)計潷水時間短，其剩余時間通常用于CASS主反應(yīng)區(qū)內(nèi)污泥的閑置，以恢復(fù)污泥的吸附能力。

3.42.3鼓風(fēng)機的控制

每一組反應(yīng)池對應(yīng)兩臺鼓風(fēng)機，鼓風(fēng)機在已設(shè)定的曝氣過程中啟動，根據(jù)反應(yīng)池中測得的DO值開啟一1臺或兩2臺鼓風(fēng)機，調(diào)整一臺鼓風(fēng)機的轉(zhuǎn)速及工作時間。當(dāng)某一鼓風(fēng)機出現(xiàn)故障，自動報警通知管理人員，人工起動啟動備用鼓風(fēng)機。

PLC接收所有故障信號，報警后做出相應(yīng)處理。

鼓風(fēng)機將壓縮空氣通過管道送入CASS池，讓空氣中的氧溶解在污水中供給活性污泥中的微生物。鼓風(fēng)機在工頻狀態(tài)下啟動時，電流沖擊較大，容易引起電網(wǎng)電壓波動，而鼓風(fēng)機(羅茨)風(fēng)壓一定，風(fēng)量只能靠工作臺數(shù)及出氣閥來調(diào)節(jié)，實際生產(chǎn)運行中往往是通過調(diào)節(jié)出氣閥門來控制，即增加管道阻力。，因而許多能量多浪費在閥門上。

在最新的方案中，在鼓風(fēng)機上應(yīng)用了變頻器，由于變頻器的軟啟動大大的減小了電機起動啟動時對電網(wǎng)的沖擊，而且在正常運行的時候，將出氣閥門開到最大，根據(jù)工藝和參數(shù)的要求，適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)管道的風(fēng)量，從而來調(diào)節(jié)污水中的溶解氧(DO)。而且可以根據(jù)溶解氧傳感器反饋的信號(4~20MA20mA)很方便的地實現(xiàn)閉環(huán)自動控制。LK系列PLC傳承了和利時DCS過程控制的優(yōu)點，具有功能強大的PID調(diào)節(jié)控制器，使被控對象的調(diào)節(jié)更加快速、穩(wěn)定。溶解氧調(diào)節(jié)具體實現(xiàn)方法如下：

當(dāng)當(dāng)前溶解氧值小于設(shè)定值時，開啟一臺鼓風(fēng)機，并進行變頻調(diào)節(jié);

當(dāng)變頻器頻率達到最大，且溶解值仍小于設(shè)定值，則再開啟一臺鼓風(fēng)機，此時兩臺鼓風(fēng)機一臺工頻運行，一臺變頻調(diào)節(jié);

當(dāng)變頻器頻率達到最大，且溶解值仍小于設(shè)定值，則再開啟一臺鼓風(fēng)機，此時三臺鼓風(fēng)機兩臺工頻運行，一臺變頻調(diào)節(jié);

相反PLC，當(dāng)當(dāng)前溶解氧值大于設(shè)定值時，變頻器頻率減小，當(dāng)頻率減小至0時，且溶解值仍大于設(shè)定值，則停止一臺鼓風(fēng)機，繼續(xù)變頻調(diào)節(jié);此過程中若當(dāng)前溶解氧值大于設(shè)定值，則再停止一臺鼓風(fēng)機，繼續(xù)變頻調(diào)節(jié)，如此類推，直至當(dāng)前溶解氧滿足設(shè)定范圍。

另外，系統(tǒng)將統(tǒng)計各臺鼓風(fēng)機的累計運行時間，每次啟動或停止鼓風(fēng)機時，需比較各鼓風(fēng)機的累計運行時間，累計運行時間短的鼓風(fēng)機先啟動，同時還要保證先啟動的鼓風(fēng)機在條件滿足時先停止，盡量使各鼓風(fēng)機的運行時間均衡，以延長鼓風(fēng)機的使用壽命。

3鼓風(fēng)機控制框圖如下：

圖 3-3 鼓風(fēng)機控制邏輯框圖

4結(jié)束語

本文論述介紹了CASS污水處理工藝的特點及自動控制策略。CASS污水處理工藝與和利時LK系列PLC控制系統(tǒng)的有機結(jié)合，保證了污水處理過程的安全可靠和生產(chǎn)的連續(xù)性，大大降低了系統(tǒng)的能耗，為企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟效益和良好的社會效益。

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