1、污水處理廠系統(tǒng)解決方案 污水處理廠一、工藝流程    典型的城市污水處理工藝流程主要包括機械處理、生化處理、污泥處理等工段，如圖1。由機械處理以及生化處理構(gòu)成的系統(tǒng)屬于二級處理系統(tǒng)，其BOD5和SS去除率可達到90%98%。處理效果介于一級和二級處理之間的一般稱為強化一級處理、一級半處理或不完全二級處理，主要有高負荷生物處理法和化學法兩大類，BOD5去除率可達到45%75%。具有生物除磷脫氮功能的二級處理系統(tǒng)通常稱為深度二級處理。為了去除特定的物質(zhì)，在二級處理之后設(shè)置的處理系統(tǒng)屬三級處理，例如化學除磷、絮凝過濾、活性炭吸附等。機械處理工段 &#

2、160;  機械（一級）處理工段包括格柵、污水提升泵房、沉砂池、初沉池等構(gòu)筑物，以去除粗大顆粒和懸浮物為目的，處理的原理在于通過物理法實現(xiàn)固液分離，將污染物從污水中分離，這是普遍采用的污水處理方式。機械（一級）處理是所有污水處理工藝流程必備工程（盡管有時有些工藝流程省去初沉池），城市污水一級處理BOD5和SS的典型去除率分別為25%和50%。生化處理工段    生化處理是整個污水處理過程的核心，因此我們稱污水處理工藝是特指這部分，如氧化溝法、SBR法、A/O法等。污水生化處理屬于二級處理，以去除不可沉懸浮物和溶解性可生物降解有機物為主要目的。目前大多數(shù)城

3、市污水處理廠都采用活性污泥法。生化處理的原理是通過生物作用，尤其是微生物的作用，完成有機物的分解和生物體的合成，將有機污染物轉(zhuǎn)變成無害的氣體產(chǎn)物（CO2）、液體產(chǎn)物（水）以及富含有機物的固體產(chǎn)物（微生物群體或稱生物污泥）；多余的生物污泥在沉淀池中經(jīng)沉淀固液分離，從凈化后的污水中除去。污泥處理工段    生化處理工段的污泥，先到污泥泵房，部分污泥回流至生化處理工段，另一部分污泥（剩余污泥）用污泥泵快速輸入到污泥濃縮池。污泥濃縮池濃縮一定時間后，上清液回流到污水提升泵房的集水池；濃縮后的污泥再回到另一格污泥調(diào)節(jié)池，用污泥泵提升到污泥脫水機房。污泥在脫水機房脫水后，制成

4、泥餅外運。二、常見的污水處理工藝    目前，常見的污水處理工藝有A2/O法、氧化溝法、SBR法、CASS法、CAST法、AB法、生物接觸氧化法（BOC）、曝氣生物濾池（ BAF）、生物膜法等。A2/O法    A2/O生物脫氮除磷工藝是傳統(tǒng)活性污泥工藝、生物消化及反消化工藝和生物除磷工藝的綜合，其工藝流程圖如圖2。生物池通過曝氣裝置、推進器（厭氧段和缺氧段）及回流渠道的布置分成厭氧段、缺氧段、好氧段。在該工藝流程內(nèi)，BOD5、SS和以各種形式存在的氮和磷將一一被去除。A2/O生物脫氮除磷系統(tǒng)的活性污泥中，菌群主要由硝化菌和反硝化菌、

5、聚磷菌組成。在好氧段，硝化細菌將入流中的氨氮及有機氮氨化成的氨氮，通過生物硝化作用，轉(zhuǎn)化成硝酸鹽；在缺氧段，反硝化細菌將內(nèi)回流帶入的硝酸鹽通過生物反硝化作用，轉(zhuǎn)化成氮氣逸入到大氣中，從而達到脫氮的目的；在厭氧段，聚磷菌釋放磷，并吸收低級脂肪酸等易降解的有機物；而在好氧段，聚磷菌超量吸收磷，并通過剩余污泥的排放，將磷除去。以上三類細菌均具有去除BOD5的作用，但BOD5的去除實際上是以反硝化細菌為主。    以氧化還原電位（ORP）和溶解氧（DO）為主要控制參數(shù)，來對曝氣系統(tǒng)、內(nèi)回流系統(tǒng)、外回流系統(tǒng)、剩余污泥排放系統(tǒng)進行控制，以實現(xiàn)良好的除磷脫氮效果，有效地降低污水

6、中的BOD5，同時最大限度地節(jié)約能源，使整個系統(tǒng)高效穩(wěn)定地運行。氧化溝法    氧化溝又名氧化渠，因其構(gòu)筑物呈封閉的環(huán)形溝渠而得名。它是活性污泥法的一種變型。因為污水和活性污泥在曝氣渠道中不斷循環(huán)流動，因此有人稱其為“循環(huán)曝氣池”、“無終端曝氣池”。氧化溝的水力停留時間長，有機負荷低，其本質(zhì)上屬于延時曝氣系統(tǒng)。    氧化溝利用連續(xù)環(huán)式反應池（Cintinuous Loop Reator，簡稱CLR）作生物反應池，混合液在該反應池中一條閉合曝氣渠道進行連續(xù)循環(huán)，氧化溝通常在延時曝氣條件下使用。氧化溝使用一種帶方向控制的曝氣和攪動裝置，

7、向反應池中的物質(zhì)傳遞水平速度，從而使被攪動的液體在閉合式渠道中循環(huán)。    氧化溝一般由溝體、曝氣設(shè)備、進出水裝置、導流和混合設(shè)備組成，溝體的平面形狀一般呈環(huán)形，也可以是長方形、L形、圓形或其他形狀，溝端面形狀多為矩形和梯形。其工藝流程圖如圖4。    氧化溝法由于具有較長的水力停留時間，較低的有機負荷和較長的污泥齡。因此相比傳統(tǒng)活性污泥法，可以省略調(diào)節(jié)池，初沉池，污泥消化池，有的還可以省略二沉池。氧化溝能保證較好的處理效果，這主要是因為巧妙結(jié)合了CLR形式和曝氣裝置特定的定位布置，是氧化溝具有獨特水力學特征和工作特性。 &

8、#160;  隨著氧化溝工藝的發(fā)展，目前，在工程應用中比較有代表性的形式有：多溝交替式氧化溝（如三溝式、五溝式）及其改進型、卡魯塞爾氧化溝及其改進型、奧貝爾（Orbal）氧化溝及其改進型、一體化氧化溝等。SBR法    SBR是序列間歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的簡稱，是一種按間歇曝氣方式來運行的活性污泥污水處理技術(shù)，又稱序批式活性污泥法。與傳統(tǒng)污水處理工藝不同，SBR技術(shù)采用時間分割的操作方式替代空間分割的操作方式，

9、非穩(wěn)定生化反應替代穩(wěn)態(tài)生化反應，靜置理想沉淀替代傳統(tǒng)的動態(tài)沉淀。它的主要特征是在運行上的有序和間歇操作，SBR技術(shù)的核心是SBR反應池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，無污泥回流系統(tǒng)，其工藝流程圖如圖3。SBR法工藝具有以下特點：工藝運行簡單，基本實現(xiàn)無需搬運操作，進水、曝氣、沉淀、排水、閑置五道程序可由PLC實現(xiàn)程序控制，運行的程序也可根據(jù)水質(zhì)變化情況重新編排，使本來十分繁瑣的操作變成全自動運行；耐沖擊負荷。污水逐漸進入池內(nèi)，被池內(nèi)的水緩慢稀釋，污水與原池內(nèi)的水的比例是逐漸提高的，所以耐水質(zhì)變化的沖擊；出水水質(zhì)好。池內(nèi)水沉淀時是在水平流速為零的理想靜止狀態(tài)下沉淀，沉淀效果好。池

10、內(nèi)溶解氧值交替變化。沉淀排水時，溶解氧接近零，抑制了絲狀菌的生長，污泥沉淀性能好；能耗低。由于池內(nèi)溶解氧的交替變化，使溶解氧濃度梯度大，提高了氧的利用率。沒有污泥回流系統(tǒng)，節(jié)省了能耗，降低了運行費用；SBR可實現(xiàn)連續(xù)進水，污水量較小時只需設(shè)置一個池子即可運行，省去了污水流量隨時間變化分配的自動控制閥門，只設(shè)一臺潷水器，池子結(jié)構(gòu)形式也更為簡單。ì     CAST法    CAST工藝（Cyclic Activaled Sludge Technolohy）是一種循環(huán)活性污泥法，CAST系統(tǒng)是一個間隙式反應器，在此反應

11、器中活性污泥法過程按曝氣和非曝氣階段不斷地重復進行，該法將生物反應過程和泥水分離過程在一個池子中進行。其工藝流程圖如圖5。    CAST工藝是一種“充水和排水”活性污泥法，廢水按一定周期循環(huán)處理，CAST工藝是SBR工藝的改進型，其每一個循環(huán)有下列各個附段組成：充氣曝氣、充水沉淀、撇水、閑置。各個階段組成一個循環(huán)，并不斷重復循環(huán)，開始時，由于充水，池中水位由某一最低水位開始上升，在經(jīng)過一定時間的曝氣和混合后，停止曝氣，以使活性污泥進行絮凝并在一個靜止的環(huán)境中沉淀,在完成沉淀階段后，由一個移動式撇水堰排出已處理的上清液，使水位下降至池子設(shè)定的最低水位，然后再重復上

12、述全過程。    CAST法的池子分三個區(qū)，即首選擇區(qū)，兼氧區(qū)，主曝氣區(qū)；在選擇區(qū)中，廢水中的溶解性有機物質(zhì)能通過酶反應機理而迅速去除，選擇區(qū)可以恒定容積，也可以變?nèi)莘e運行，多池系統(tǒng)的進水配水池也可用作選擇區(qū)，回流污泥中的硝酸鹽可在此選擇區(qū)中得到反硝化，選擇區(qū)的最基本功能是防止產(chǎn)生污泥膨脹；兼氧區(qū)內(nèi)微量曝氣，亦可調(diào)節(jié)曝氣區(qū)進行缺氧除磷；主曝氣區(qū)內(nèi)主要進行降解有機物和硝化，同時也進行著硝化反硝化過程。ì     CASS法    CASS（Cyclic Activated Sl

13、udge System）工藝是循環(huán)活性污泥技術(shù)（CAST）的一種型式。其主要原理是：把序批式活性污泥法（SBR）的反應池沿長度方向分為兩部分，前部為預反應區(qū)，后部為主反應區(qū)。在預反應區(qū)內(nèi)，微生物能通過酶的快速轉(zhuǎn)移機理迅速吸附污水中大部分可溶性有機物，經(jīng)歷一個高負荷的基質(zhì)快速積累過程，對進水水質(zhì)、水量、pH和有毒有害物質(zhì)起到較好的緩沖作用，可有效防止污泥膨脹；隨后在主反應區(qū)經(jīng)歷一個較低負荷的基質(zhì)降解過程，完成對污水中有機物質(zhì)的降解。CASS工藝同時能夠比較充分發(fā)揮活性污泥的降解功能。也能夠減輕二沉淀池的負荷，有利于提高二沉池固液分離效果。ì    

14、; AB法    AB法（Adsorption Biodegradation）是一種新型的兩段生物處理工藝，與普通活性污泥法相比，它具有高效、穩(wěn)定、節(jié)省能耗、造價低等優(yōu)點。典型的AB工藝流程：污水格柵沉沙池A段曝氣池中間沉淀池（污泥回流至A段曝氣池）B段曝氣池二次沉淀池（污泥回流至B段曝氣池）出水。AB法技術(shù)上的突破主要在A段：該段前省去了初沉池，A段曝氣池在高負荷2kgBOD5/（kgMLSSd）、短停留時間（30min）、低溶解氧（0.51mg/L）、短泥齡（0.50.7d）的條件下運行。但是，目前對A段工藝的工作機理研究尚未取得突破性進展

15、，例如A段工藝在無污泥再生的條件下卻能保持微生物的活性和良好的污泥沉降性能，這是傳統(tǒng)的微生物吸附氧化機理所不能解釋的。具有優(yōu)良的污染物去除效果，較強的抗沖擊負荷能力，良好的脫氮除磷效果和投資及運轉(zhuǎn)費用較低等。 （1）對有機底物去除效率高。 （2）系統(tǒng)運行穩(wěn)定。主要表現(xiàn)在：出水水質(zhì)波動小，有極強的耐沖擊負荷能力，有良好的污泥沉降性能。 （3）有較好的脫氮除磷效果。 （4）節(jié)能。運行費用低，耗電量低，可回收沼氣能源。經(jīng)試驗證明，AB法工藝較傳統(tǒng)的一段法工藝節(jié)省運行費用20%25%。ì      生物

16、接觸氧化法（BOC）       生物接觸氧化法（Biologrcal eolllaet oxidation prceess，BOC）是一種浸沒型生物膜法，廢水與填料上的生物膜相接觸，在生物膜上的微生物作用下，廢水得以凈化。其處理構(gòu)筑物是浸沒曝氣式生物濾池，也稱生物接觸氧化池。    生物接觸氧化池內(nèi)設(shè)置填料，填料淹沒在廢水中，填料上長滿生物膜，廢水與生物膜接觸過程中，水中的有機物被微生物吸附、氧化分解和轉(zhuǎn)化為新的生物膜。從填料上脫落的生物膜，隨水流到二沉池后被去除，廢水得到凈化。在接觸氧化池中，微生物所

17、需要的氧氣來自水中，而廢水則自鼓入的空氣不斷補充失去的溶解氧。空氣是通過設(shè)在池底的穿孔布氣管進入水流，當氣泡上升時向廢水供應氧氣，有時并借以回流池水。與活性污泥法比較，生物接觸氧化法具有下列特點：（1）由于填料的比表面積大，池內(nèi)的充氧條件良好。生物接觸氧化池內(nèi)單位容積的生物固體量高于活性污泥法曝氣池及生物濾池，因此，生物接觸氧化池具有較高的容積負荷；（2）生物接觸氧化法不需要污泥回流，也就不存在污泥膨脹問題，運行管理簡便；（3）由于生物固體量多，水流又屬完全混合型，因此生物接觸氧化池對水質(zhì)水量的驟變有較強的適應能力；（4）生物接觸氧化池有機容積負荷較高時，其F/M保持在較低水平，污泥產(chǎn)量較低。

18、ì      曝氣生物濾池（ BAF）    曝氣生物濾池（Biololgical Aerated Filter，簡稱BAF）技術(shù)是在生物接觸氧化工藝的基礎(chǔ)上，引入飲用水處理中過濾的思想，而產(chǎn)生的一種好氧廢水處理工藝。其突出特點是在一級強化處理的基礎(chǔ)上將生物氧化與過濾結(jié)合在一起，濾池后部不設(shè)沉淀池，通過反沖洗再生實現(xiàn)濾池的周期運行。（1）預處理系統(tǒng)：包括格柵、污水提升泵、曝氣沉砂池及初沉池等，污水經(jīng)過處理后，靠自然水位差流入曝氣生物濾池。（2）多級曝氣生物濾池：各級曝氣生物濾池和不同層面生物載體接觸的廢水

19、水質(zhì)不同，形成的微生物群體組成不盡相同，每個層面都生長著適合于流到該層廢水水質(zhì)的微生物菌群。（3）后處理系統(tǒng)：高效氣浮代替了傳統(tǒng)的二沉池，污泥直接排入污泥池貯存，經(jīng)消化后，入帶式壓濾機或渦螺離心機處理，泥餅外運或作農(nóng)肥。ì      生物膜法    生物膜法工藝是通過布水器使污水均勻流過濾料、生物轉(zhuǎn)盤或填料表面的生物膜，生物膜具有較大的表面積、含大量的微生物，能夠吸附氧化分解污水中的有機物，在分解有機物的同時，膜上的微生物快速繁殖增長，更新?lián)Q代，老化的生物膜從表面脫落，隨水流排出，這樣使污水得到凈化。生物

20、膜法有曝氣生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、接觸氧化等工藝類型。三、控制系統(tǒng)設(shè)計3.1概述    污水處理廠的控制系統(tǒng)設(shè)計于現(xiàn)代先進控制思想，采用分散控制、集中監(jiān)測管理的控制方式，采以和利時公司LK系列可編程控制器（PLC）為核心的控制系統(tǒng)。基于LK自動化控制系統(tǒng)應用于污水處理廠，完全能滿足氧化溝污水處理工藝的要求，提供了一種高可靠性、低成本、更優(yōu)化的控制方案。    LK是和利時公司在總結(jié)十多年控制系統(tǒng)設(shè)計和幾千套工程項目實施經(jīng)驗基礎(chǔ)上推出的適用于中、高性能控制領(lǐng)域的產(chǎn)品，CPU模塊集成工業(yè)級處理器（主頻可達533MHz），指令處理速度可達13n

21、s。相對傳統(tǒng)PLC而言，LK可編程控制器充分融合了DCS和PLC的優(yōu)點，采用了高性能的模擬量處理技術(shù)、小型化的結(jié)構(gòu)設(shè)計、開放的工業(yè)標準、通用的系統(tǒng)平臺、使產(chǎn)品不僅具有強大的功能和卓越的性能，而且具有更高的可靠性、更佳的開放性和易用性。3.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)    整個系統(tǒng)由1個中央控制室、3個現(xiàn)場PLC控制站組成?，F(xiàn)場PLC控制站，由可編程序控制器（PLC）系統(tǒng)及檢測儀表組成，對污水處理廠各工藝過程進行分散控制；再由中央控制室（CCR），對全廠實行集中管理。中央控制室、PLC控制站之間的數(shù)據(jù)通訊采用高速的、實時的工業(yè)以太網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為環(huán)形，通訊速率為100Mbps，傳輸介

22、質(zhì)為光纖。中央控制站設(shè)于綜合樓中控室；現(xiàn)場控制站設(shè)三個，分別位于進水泵房（1PLC控制站）、鼓風機房（2PLC控制站）、污泥濃縮脫水機房（3PLC控制站），采用和利時公司 LK系列PLC。    全廠通訊網(wǎng)絡(luò)分成二級，即第一級為中控/現(xiàn)場監(jiān)控級，現(xiàn)場控制站至中央控制站采用工業(yè)以太網(wǎng)光纖環(huán)網(wǎng)；第二級為數(shù)據(jù)傳輸級，為現(xiàn)場控制站至設(shè)備控制箱的常規(guī)I/O電纜連接。    污水處理廠自動化控制系統(tǒng)控制方式設(shè)計為現(xiàn)場設(shè)備就地手動控制、自動化控制系統(tǒng)遠程手動控制、自動化控制系統(tǒng)遠程自動控制三種控制方式。三種方式的級別由高到低依次為就地手動控制、遠程

23、手動、遠程自動。3.3工藝控制策略格柵控制格柵控制采用時間控制和液位差控制兩種模式。正常情況下，格柵根據(jù)預先設(shè)定的時間間隔及持續(xù)時間進行運行，當格柵前后的液位差大于設(shè)定值，則格柵除污機開始連續(xù)工作，直至液位差小到滿足要求后，恢復正常的格柵除污機操作。柵渣輸送壓榨機與格柵聯(lián)動運行。提升泵房根據(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。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。每一臺泵的起動次數(shù)和總的運行小時數(shù)均衡。初始設(shè)定使每臺泵的運轉(zhuǎn)時間相等?？刂葡到y(tǒng)監(jiān)視泵的運行過程，如泵故障報警并自動投入備用泵。沉砂池及砂水分離機沉砂池的輸砂泵等電機、砂水分離機自成系統(tǒng)，由所帶控制箱控制。 氧化溝PLC根據(jù)各溝道的溶解氧測量值大小調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)碟的運行及其轉(zhuǎn)速，并控制推進器刮泥橋的運行?；亓骷笆Ｓ辔勰啾梅炕亓魑勰啾玫拈_停及運行時間由PLC根據(jù)生物池中檢測的混合液濃度反饋控制。變電站PLC不參與變電站的控制，通過RS485或其它接口與電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)通信