引言

公司污水處理分一、二、三期，其于 2017 年進(jìn)行了污水處理提標(biāo)改造，改造要求出水水質(zhì)優(yōu)于一級(jí) A 標(biāo) 準(zhǔn)［1］。2018 年 3 月正式投入運(yùn)行。公司污水處理提標(biāo)改造新建膜池深度污水處理工藝后，自動(dòng)化控制系統(tǒng)在生產(chǎn)運(yùn)行中遇到了一個(gè)實(shí)際問題。 1 生產(chǎn)運(yùn)行工況與問題公司污水處理一、二期提標(biāo)改造規(guī)模為 1． 5 萬噸/ 天，三期提標(biāo)改造規(guī)模為 2 萬噸/天，總計(jì)為 3． 5 萬噸/ 天。提標(biāo)改造后污水處理工藝流程圖如圖 1 所示。

根據(jù)工藝流程圖所示，公司一、二期與三期進(jìn)水是同一根總管，為達(dá)到出水水質(zhì)優(yōu)于一級(jí) A 標(biāo)準(zhǔn)，污水水處理工藝在常規(guī)生物反應(yīng)池為主要工藝處理的基礎(chǔ)上，增加 MBＲ 膜池深度處理工藝。在運(yùn)行過程中，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)一、二期進(jìn)水 COD 不穩(wěn)定，2018 年 3 月 ～ 7 月，平均每天 2 次超過 500 mg /L，但同時(shí)期三期進(jìn)水卻沒有 COD 超過 500 mg /L 的情況發(fā)生。通過對(duì)總管水樣進(jìn)一步化驗(yàn)比對(duì)發(fā)現(xiàn)進(jìn)水 COD 并沒有超標(biāo)，排除了進(jìn)水 COD 超標(biāo)的可能。

 

通過監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)閱、分析歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，查看工藝流程圖，非常終找出進(jìn)水 COD 超標(biāo)的原因。在污水處理達(dá)標(biāo)改造中，增設(shè)了新型污水處理技術(shù)———MBＲ 膜過濾系統(tǒng)，用于提升污水深度處理質(zhì)量; 公司一、二期每日處理水量約為 1． 5 萬噸，分?jǐn)傆诿拷M膜池的處理水量約為 0． 375 萬噸，基本是恒定的。期間每組膜池會(huì)自動(dòng)清洗，清洗時(shí)間設(shè)定為酸洗 7 天一次，每次 1 小 時(shí)，堿洗 4 天一次，每次 2 小時(shí)。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，膜池會(huì)出現(xiàn)二組或三組，甚至四組同時(shí)進(jìn)行藥劑清洗的情況，污水處理量隨膜池清洗數(shù)量的增加而隨之降低，甚至為“0”。此時(shí)，進(jìn)水泵房進(jìn)水量沒有相應(yīng)減少，一段時(shí)間后，膜池水位升高。水位達(dá)到一定高度后，帶有大量污泥的污水溢出廊道，回流至進(jìn)水泵房，非常終導(dǎo)致一、二期進(jìn)水 COD 的升高［2］，甚至超標(biāo)。 

 

2 問題分析與自控系統(tǒng)介紹

目前公司自動(dòng)化控制系統(tǒng)一、二期與三期設(shè)計(jì)共用一個(gè)中央控制室，統(tǒng)一管理調(diào)度。中央控制室設(shè)置2 臺(tái)中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)( 互為熱備冗余) 、1 臺(tái)管理計(jì)算機(jī)、1 臺(tái)廠外泵站監(jiān)控計(jì)算機(jī)以及打印機(jī)、背投和 UPS等設(shè)備。現(xiàn)場控制站一、二期與三期都采用施耐Quantum 系列 PLC，一、二期各采用一套 PLC 控制主站，三期采用了三套 PLC 控制主站控制不同工藝區(qū)段，同時(shí)一、二、三期 PLC 控制主站通過 100 /1 000 M光纖工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)與中央控制室進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。中央控制室監(jiān)控軟件已按改造要求，把一、二、三期 PLC 控制主站數(shù)據(jù)通信整合到一個(gè)軟件監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)上。控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖 2 所示。根 據(jù)圖2所示，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了“一張網(wǎng)、一個(gè)平臺(tái)軟件”的改造，整合了原來因一、二、三分期建設(shè)時(shí)的各自獨(dú)立系統(tǒng)。這樣把一、二、三期整合到了一個(gè)軟件監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)上，其 PLC 控制主站在一個(gè)環(huán)網(wǎng)上，可以方便數(shù)據(jù)可靠、實(shí)時(shí)通信; 自控系統(tǒng)為工藝的實(shí)現(xiàn)提供了良好的基礎(chǔ)條件。在新的工藝設(shè)備已建設(shè)投產(chǎn)后，怎么控制與調(diào)配已有的資源，合理運(yùn)行生產(chǎn)達(dá)到出水水質(zhì)符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，就是自控系統(tǒng)需要面臨解決的課題。 

3 自動(dòng)化控制解決方案

MBＲ 膜池工藝是在傳統(tǒng)的懸浮生長活性污泥處理系統(tǒng)中采用低壓膜進(jìn)行固/液分離，從而代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二沉池。與傳統(tǒng)二沉池相比，其非常大的優(yōu)勢在于: 固液分離的效果不依賴于混合液的懸浮固體濃度( MLSS)或者混合液的沉降特性。因此，MBＲ 工藝可以維持很高的 MLSS，生物池內(nèi)的混合液( 500% ) 流入膜池進(jìn)水渠道內(nèi)，配送至每座膜池中。如果膜池的處理量不夠，會(huì)導(dǎo)致膜池進(jìn)水渠水位升高。水位達(dá)到一定高度后，帶有大量污泥的污水溢出廊道，回流至進(jìn)水泵房，非常終導(dǎo)致進(jìn)水 COD 的升高，甚至超標(biāo)。

 

針對(duì)以上生產(chǎn)問題的情況，首先提出了二種自動(dòng)化控制解決方案。方案一: 根據(jù)四組膜池的總出水流量來控制進(jìn)水流量，使進(jìn)水流量與出水流量保持一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡。方案二: 在廊道溢流口加裝一套液位計(jì)，通過廊道液位變化來控制進(jìn)水流量，以此保證廊道污水不回流至進(jìn)水泵房［3］，非常終控制進(jìn)水 COD 不因此而超標(biāo)。方案一進(jìn)水量的變化到相應(yīng)膜池水位的變化是有延時(shí)的，且時(shí)間隨生物反應(yīng)池水位的高低、流速等因素而不同。由于 MBＲ 系統(tǒng)出水流量按膜池的運(yùn)行數(shù)量變化而變化，故對(duì)進(jìn)水流量的控制要求、精度非常高。綜合考慮各種因素，從實(shí)際出發(fā)，公司選擇并實(shí)施了第二種控制解決方案。此方案落實(shí)簡單、操作方便、性價(jià)比高［4］。方案具體做法如下: 在膜池進(jìn)水廊道溢流口加裝液位計(jì)，液位信號(hào)接入廠內(nèi)自控系統(tǒng)，液位計(jì)選擇VEGA 品牌的 SON61; 公司內(nèi)自控系統(tǒng)增加膜池進(jìn)水廊道溢流口液位顯示，并增加進(jìn)水泵房水泵自動(dòng)控制PLC 程序，通過液位計(jì)變化來控制泵的功率、數(shù)量變化，調(diào)整進(jìn)水流量，防止帶有活性泥的污水從溢流口溢出; 通過實(shí)際測量，發(fā)現(xiàn)正常情況下，廊道水位在 2． 5 ～ 3． 5 m 之間，溢流口為 4 m。

 

自動(dòng)控制系統(tǒng)通過協(xié)調(diào)膜池組的工作，合理調(diào)配一、二與三期的進(jìn)水和管網(wǎng)外泵站的輸水，避免膜池中帶有大量污泥的污水溢出至廊道，然后回流至進(jìn)水泵房，這樣就能解決一、二期進(jìn)水 COD 檢測超標(biāo)問題。分以下幾個(gè)步驟來逐步解決，同時(shí)設(shè)計(jì)具體控制系統(tǒng)方案圖如圖 3 所示。

1) 優(yōu)化一、二期膜池的控制程序。其共有四組膜池，同時(shí)生產(chǎn)一、二期超濾系統(tǒng)凈處理水量為 Q = 15 000 m3 /d，設(shè)計(jì)峰值系數(shù) 1． 49，超濾系統(tǒng)高峰處理水量為 Q = 22 350 m3 /d; 充分利用超濾系統(tǒng)的高峰處理水量能力，通過控制系統(tǒng)程序使四組膜池在不同時(shí)間段進(jìn)行藥劑清洗，內(nèi)部協(xié)調(diào)可保證一組或二組膜池退出工作時(shí)，還能保證每日處理產(chǎn)量。 

 

2) 需要協(xié)調(diào)一、二期與三期的控制系統(tǒng)。實(shí)際生產(chǎn)過程中，膜池會(huì)出現(xiàn)二組或三組同時(shí)不能工作的情況，污水處理量隨膜池不能工作的數(shù)量增加而隨之降低，這就需要采取緊急措施，自控系統(tǒng)可以減少一、二期進(jìn)水量，調(diào)配給三期多進(jìn)水，控制三期的膜池滿負(fù)

荷工作，保證每日處理產(chǎn)量。三期超濾系統(tǒng)凈處理水量為 Q = 20 000 m3 /d，設(shè)計(jì)峰值系數(shù) 1． 49，超濾系統(tǒng)高峰處理水量為 Q = 29 800 m3 /d。 3) 極端情況。當(dāng)四組膜池不能工作的情況，污水處理量為“0”，自控系統(tǒng)盡量調(diào)配給三期多進(jìn)水，同時(shí)需要中心控制系統(tǒng)控制污水管網(wǎng)的輸水泵站，減少進(jìn)水量。系統(tǒng)自動(dòng)控制流程圖如圖 4 所示。

系統(tǒng)自動(dòng)化控制方案中，以膜池進(jìn)水廊道液位為依據(jù)，進(jìn)水泵房自動(dòng)模塊控制開泵數(shù)量、調(diào)節(jié)水泵運(yùn)行頻率來控制廊道液位，將實(shí)時(shí)監(jiān)控膜池進(jìn)水廊道液位，在設(shè)定的掃描周期內(nèi)自動(dòng)判斷水泵的啟停或調(diào)頻。當(dāng)液位達(dá)到設(shè)定的報(bào)警高液位時(shí)，系統(tǒng)首先自動(dòng)逐一降低進(jìn)水泵運(yùn)行頻率至 25 Hz。若液位依舊處于高報(bào)警，且運(yùn)行水泵為非常低運(yùn)行頻率，則逐一關(guān)閉運(yùn)行水泵，直至非常后關(guān)閉所有變頻泵。反之，當(dāng)液位達(dá)到設(shè)定的報(bào)警低液位，系統(tǒng)則自動(dòng)逐一增加進(jìn)水泵運(yùn)行頻率至50 Hz。

 

若液位依舊處于低報(bào)警，且運(yùn)行水泵為非常高運(yùn)行頻率，則逐一開啟水泵，同時(shí)變頻泵頻率至 25 Hz。同時(shí)根據(jù)模組運(yùn)行數(shù)量，判斷是否啟動(dòng)膜池清洗自動(dòng)模塊的運(yùn)行［5］。經(jīng)過不斷調(diào)試，膜池進(jìn)水渠道液位非常終設(shè)定值如表1 中液位控制值，渠道液位控制運(yùn)行標(biāo)高圖如圖5 所示。

 

經(jīng)過半年多的運(yùn)行，至今未發(fā)現(xiàn)帶有活性泥的污水從 MBＲ 膜池溢流口回流至進(jìn)水泵房的現(xiàn)象發(fā)生，因此導(dǎo)致的進(jìn)水 COD 超標(biāo)難題基本解決。

 

 4 結(jié)束語

 

在公司污水處理過程中，就一、二期 MBＲ 膜池回流污水造成進(jìn)水 COD 超標(biāo)問題的分析與解決，充分利用一、二、三期污水處理分流的基礎(chǔ)設(shè)施狀況，調(diào)配生產(chǎn)運(yùn)行; 并在消化吸收提標(biāo)改造中的重點(diǎn)膜池深度處理工藝中，改進(jìn)提高控制膜池運(yùn)行工藝; 同時(shí)充分利用自動(dòng)化控制手段與理論，實(shí)現(xiàn)了膜池進(jìn)水渠道的自動(dòng)化控制。在實(shí)踐中，公司污水處理控制綜合各專業(yè)的一個(gè)自控改進(jìn)，極好地促進(jìn)了生產(chǎn)運(yùn)行效能與問題解決，并且這也是在自己的崗位中，落實(shí)國家提倡的工匠精神的一種體現(xiàn)