污水处理厂自动化控制

吕东方1，孟繁芹2

（1.中国城市建设研究院有限公司山东分院，山东 济南 250101；2.山东华城城建设计工程有限公司，山东 济南 250101）

摘要：污水处理厂的自动化控制关系到污水处理厂运行是否简洁、是否节约人力、物力，并且关系到运行成本的高低、电能消耗、药剂投加量的多少等问题。本文简单介绍污水处理厂自动化控制的方法及原理。关键词：污水处理厂；自动化控制；药耗；电耗中图分类号：X703.2 文献标识码：A DOI:10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.04.026

文章编号：2095-672X(2018)04-0049-02

Sewage treatment plant automation control

Lv Dongfang 1, Meng Fanqin 2

(1. Shandong Branch of China Academy of Urban Construction Co., Ltd., Ji'nan Shandong 250101, China;

2. Shandong Huacheng Urban Design Engineering Co., Ltd., Ji'nan Shandong 250101, China)

Abstract: The automatic control of the sewage treatment plant relates to whether the operation of the sewage treatment plant is concise, whether it saves manpower and material resources, relates to the level of the operating cost, the power consumption, and the amount of the pharmaceutical dosage. This article briefly introduces the methods and causes of automated control in the wastewater treatment plant.

Keywords: Sewage treatment plant; Automatic control; Drug consumption; Power consumption

污水处理厂的正常稳定运行，除具有专业技术水平高的操作人员的精细化管理以外，还需要一项必不可少的控制管理方式，即自动化控制。自动化控制通常掌控着污水处理厂内几乎所有设备的运行管理与控制[1]。

作为污水处理厂龙头专业的给排水专业，对于自动化控制了解的程度一般都比较狭隘，很多给排水专业人员甚至不明白自动化控制具体是什么概念。因此，本文就污水处理厂自动化控制提出笔者在10年设计工作中所积累总结的有关自动化控制的关键节点，希望借此可以帮助到初步接触到污水厂设计的相关设计人员。

污水处理厂自动化控制分为厂区控制和工艺流程控制。

厂区控制主要为视频监控；进水流量控制及累积分析，进厂水、出厂水水质分析及累积。

视频监控：在污水厂范围内通过设置摄像头，实时监控厂内的运行情况，主要有以下几处：

厂区大门、辅门：用以监视出入人员及车辆，确保污水厂运行安全。预处理段：用以监测粗细格栅是否正常稳定运行，以及栅渣存储情况。

生化处理段：用以监测二沉池水面是否有浮泥出现，是否影响出水水质；监测好氧池水面曝气是否均匀、监测厌氧池和缺氧池是否有浮泥。

深度处理段：用以监测絮凝沉淀池出水是否有浮泥，尾水排放口出水是否清澈。

加药间：用以监测药剂储罐是否有足够的储药量，是否有药品泄露等危机情况。

通过在沉砂池后出水管道设置流量计，可以实现流量的实时监测及控制，并可根据流量，对药剂投加量进行精准控制。对进厂水和出厂水进行水质监控，可以实时调节厂内各个工段设备的运行参数控制，从而最大程度的节约电耗和药耗[3]。

一般污水处理厂的工艺流程主要为：粗格栅及提升泵站＋细格栅及沉砂池（旋流、曝气）+初沉池+厌氧缺氧好氧池+二沉池+絮凝沉淀池+滤池（气水反冲洗滤池、活性炭滤池、反硝化滤池等）+消毒池

[2]

（紫外线消毒、加氯消毒等）。其中根据水量与水质的不同，上述工艺流程有适当增减，本次就上述工艺流程进行介绍：

1 粗格栅及提升泵站

主要功能：粗格栅主要功能为去除污水中较大的漂浮物，防止水泵机组的堵塞；提升泵站主要功能为提升污水满足后续处理设施水力要求。

粗格栅：在格栅设备前后的渠道内设置2台超声波液位计，实现液位的数据显示、报警及控制功能，液位计实时检测液位高度，并将检测的信号传输至中央控制室的自控系统，根据前后液位计的液位差值（一般设计差值为0.2m），当达到设计差值时，自控系统立即启动顺序格栅及输送机，运行格栅的捞渣及清渣操作，在设计差值达到0.05m以下后，自控系统立即停止格栅的运行，并在1分钟后停止输送机的运行，同时提醒进行栅渣的清运工作[4]。

提升泵站：在提升泵站的集水井内设置浮球开关及超声波液位计，实时检测提升泵站的液位数值，并传递至自控系统，经过计算液位处于高、中、低液位的各种区间内，从而控制水泵的启停台数及调节运行水泵的频率，达到精确控制、节约电耗和运行成本的目的。

例如：设置3台污水提升泵，2用1备，1台变频控制。在低液位至中液位之间时时自控系统只开启1台水泵；在中液位至高液位之间时，自控系统开启2台水泵；在达到高液位且液位持续不降低时，自控系统会开启3台水泵。在低液位至水泵停泵液位之间时，自控系统控制1台水泵运行，并实时调节变频。

2 细格栅及沉砂池

主要功能

细格栅主要功能为进一步去除污水中细小悬浮物，降低后续二级生物处理负荷。

旋流沉砂池主要功能是利用水力旋流，使水中的砂粒和有机物分开，去除粒径较大的无机沙粒，以保证后续处理流程的正常运行，减少后续处理构筑物发生沉积。

曝气沉砂池主要通过利用鼓风曝气使池内水流作旋流运动，使水中的砂粒和有机物分开，去除粒径较大的无机砂粒，保证后续处理流程的

HUANJINGYUFAZHAN 49▲环境与发展WURANYUFANGZHI正常运行，减少后续处理构筑物发生沉积。同时设有浮渣槽去除污水中的浮渣和油类。

细格栅：细格栅与粗格栅的自动化控制原理及方式一致，不再详细论述。

平流沉砂池：在池内边缘处设置泥位计，用于检测池内沉砂的高度，待池内沉砂的高度达到一定数值（如0.5m）后，自控系统立即启动沉砂气提装置和砂水分离器排除沉砂池内的沉砂，待池内沉砂的高度降至0m后，自控系统立即停止气提装置的运行，砂水分离器晚1-2分钟后，停止运行[5]。

度，用以控制排泥泵的启停运行。保证池内污泥的泥位维持在较低水平。

6 絮凝沉淀池

主要功能：通过投加混凝剂、絮凝剂去除污水中难以生物降解的胶体类污染物和其他污染物，并通过沉淀去除絮凝的悬浮物。

在沉淀池内设置泥位计，自控系统根据泥位计的数值，用以控制排泥电动阀门的开启及关闭，同时在污泥井内设置液位计和浮球开关，用以控制排泥泵的启动运行。在沉淀池出水口或出水井设置浊度计，以控制絮凝剂和混凝剂的加药量。出水浊度高（NTU＞5）时，自控系统控制混凝剂和絮凝剂的加药泵，通过加大运行频率或开启台数，从而加3 初沉池

主要功能：对进水中的悬浮物仅此固液分离，降低二级生物处理负荷。

初沉池的自动化控制可在池内边缘设置泥位计，根据池内的泥位水平（如设置为1m开始排泥）自动控制排泥电动阀门开启，待泥位降低至低泥位（0.1m）时，即通过自控系统关闭电动排泥阀，停止排泥操作。

4  厌氧缺氧好氧池

主要功能：厌氧池创造的厌氧环境，利于微生物厌氧释磷，微生物积蓄好氧吸磷动力的同时降解污水中的有机物。缺氧池完成反硝化脱氮。好氧池在好氧环境下，利用微生物降解BOD5及氨氮硝化反应。

厌氧池：在池内设置氧化还原电位计，通过氧化还原电位显示数值（-250mV以下），进行污泥回流量的调整，自控系统通过控制污泥回流泵的运行频率，从而降低或提高运行频率，以实现污泥回流量的减少或增加，进而维持厌氧状态稳定。

缺氧池：通常缺氧池停留时间较长，分2格或多格，为检验缺氧反硝化反应是否正常运行，在池内的中后段或倒数1、2格设置2台氧化还原电位计，第1台所起作用主要为控制内回流比，自控系统通过内回流泵的变频调节增加或减少内回流量。第2台所起主要作用为判断反硝化反应是否正常运行，通过前后两台电位计的数值差值，即可判断反硝化是否正常运行。

好氧池：在好氧池内设置溶解氧仪，控制溶解氧维持在1 ~2mg/L，一旦溶解氧超出正常范围外，自控系统即可通过调整鼓风机的变频进行微调，逐步调整鼓风机鼓风量，然后通过溶解氧仪的数值反馈给自控系统，自控系统再对鼓风机的鼓风量进行微调，实现闭环控制，最大程度降低电耗。在好氧池的出水口或出水井处设置污泥浓度计，用以监测控制池内的污泥浓度，确保处理效果；自控系统根据最终的出水水质与污泥浓度，实时调节污泥回流泵的运行频率，从而调控污泥回流泵的流量，并通过自学习系统进行计算分析，自动控制剩余污泥泵的污泥排放量，通过二者的协同作用维持污泥浓度保持在正常水平。此控制可以在维持污泥龄稳定的同时，还能保证出水水质效果[6]。

5 二沉池

主要功能：进行固液分离，污泥进入污泥回流井并回流至厌氧池，剩余污泥排入污泥处理系统，出水则进入深度处理单元进行后续处理。

二沉池的自动控制主要在池内设置泥位计，通过监控池内的泥位高

50 HUANJINGYUFAZHAN大药剂师投加量，确保出水浊度达到设计要求。

7 滤池

主要功能：进一步去除TN及SS，使最终出水达到排放标准。通过在分格设置液位计，在分格的出水管道上设置压力变送器，自控系统通过换算，得到二者的差值，当差值达到设计要求反洗的数值时，自控系统立即开启反洗程序，通过电动或气动阀门实现进水与反洗程序的转换，然后根据反洗程序进行气洗、气水联合反冲洗、水洗等过程。

反硝化滤池与活性炭滤池、气水反冲洗滤池相比，由于对于总氮去除效果良好，因此自动化控制要求，通过设置仪表可以实现对总氮的去除进行调整。在总的进水管处设置流量计、硝氮仪，溶解氧仪，通过三者的数值，自动控制反硝化滤池的设计液位高度，碳源的投加量。

8 消毒池

主要功能：通过加氯或紫外消毒等方式，使出水满足排放标准要求[7]。接触消毒池：在池内出水口处设置余氯检测仪，实时监控出水中氯的含量，出水余氯指标较高时，自控系统通过加氯泵的变频调节，减小加氯量，降低药耗。

参考文献

[1]张宝军,耿德强,张雁秋.A2/O工艺处理市污水的应用研究[J].煤矿环境保护,2002.16(3):32-35.

[2]熊平,梁宏,林海波.污水处理技术的研究进展[J].四川理工学院学报(自然科学版),2007,20(5):84-87.

[3]高浚淇,郭家骅.生物转盘法与生物滤池法的比较论述[J].资源环境与节能减灾,2010,(9):105-106.

[4]顾国维.膜生物反应器在污水处理中的研究和应用[M].北京:化学工业出版社,2002.101.

[5]姬广磊.膜生物反应器在高浓度有机废水处理中的应用[J].环境科学与技术,2002,25(2):11-15.

[6]胡建东,完颜华.污水处理中膜生物反应器的探讨[J].炼油技术与工程,2004,34(4):59-62.

[7]郑俊,吴浩汀.曝气生物滤池工艺的理论与工程应用[M].北京:化学工业出版社,2005.83-127.

收稿日期：2018-01-30

作者简介：吕东方（1983-），男，本科，研究方向为污水处理厂设计。

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