第一篇：北京首都机场污水处理厂自动化控制系统概要
白晓慧,陈英旭,王宝贞.活性污泥法低温硝化及其运行控制条件研究.环境科学学报,2001.21(5:570~572.4 张波,高廷耀.生物脱氮除磷工艺厌氧Π缺氧环境倒置效应.中国给 水排水,1997.13(3:7~10.5 邓荣森,谭显春,焦斌权.一体化氧化沟的生物除磷试验研究.给水 排水,2000.26(1:14~17.6 熊杨,刘章富,杨羽寒.一种新型除磷脱氮工艺———廊道交替池.给 水排水,2001.27(11:27~29.7 W outers 2W asiak K etal.Real 2time C ontrol of Nitrogen Rem ovalat Full 2Scale Using Oxidation Reduction P oten 2tial.W ater Sci.T ech.1994.30(4:207~208.8 Feyaerts M et al.Redox control of biological nitrogen rem oval in the Unitank single stage operation.M ed Fac Landbouw w Uijksuniv G ent ,1995.9 彭永臻,邵剑英,周利.利用ORP 作为S BR 法反应时间的计算机控
制参数.中国给水排水,1997.13(6:6~9.作者通讯处 石明岩 150001 哈尔滨市西大直街92号 哈尔滨工业大学应用化学系电 话(04512606563 E 2m ail m ingyanshi @s ohu.com.2002-10-10收稿
北京首都机场污水处理厂自动化控制系统
张志广 于京沦 杨 军
(北京首都国际机场物产管理部污水处理厂,北京1000621 摘要 北京首都国际机场污水处理厂于1999年10月建成通水,是实现全自动运行的污水处理厂之一,介绍了该厂自控系统组成,工艺操作模式及其运行结果。
关键词 自控系统 组成 工艺操作模式 P LC 运行 1 污水处理厂概况
首都机场污水处理厂是机场扩建工程的一部分,是为了处理日益增长的航站区及机场宿舍区污水量而设计建造的。该厂位于机场老污水厂的西面,于1998年动工兴建,1999年10月建成通水,设计处理
污水量为3万t Πd。工艺流程如图1。采用A ΠO 法处理工艺,具有连续进水,连续处理,容易保证出水质量的特点。图1中表示了检测控制仪表的安装位置,污水厂实现了全自动控制和系统主要参数在线监测。
进水格栅间 液位差计 进水泵房
液位计出水井计量槽 流量计 pH 计
曝气沉砂 初沉池
COD、SS 测量进水BOD
污 泥
好氧消化池
空气流量计 溶解氧 分析仪污泥浓缩机 加药污泥脱水机 加药
泥饼外运曝气池
溶解氧
分析仪
鼓风机房供气 空气流量计 二沉池
COD、SS 测量进水BOD
回流污泥 回流泵房
排至厂外退水渠图1 工艺流程图 2 控制系统组成
全厂控制系统由中央控制室的2台上位级工作站和模拟屏P LC、一级处理区进水泵房P LC 站、二级处理区鼓风机房P LC 站、变配电室P LC 站、脱水机房P LC 站共5个控制站组成,见图2。
各P LC 站均由1块电源模块,1块CPU 模块(带 有DH +通讯接口,以及若干输入输出(I ΠO 模块、模
拟量输入输出(AI&AO 模块组成。关于I ΠO、AI、AO 的数量确定,首先应根据实际控制需要绘制全厂的控制点图,统计出各P LC 站实际所需控制点数,再考虑到各P LC 站适量的预留后,确定安装模块数量。各P LC 站之间以DH +网通讯联络。
中央控制室由2台上位级工作站、模拟屏P LC、模拟屏、化验室数据终端组成。安装在中控室模拟屏 2环 境 工 程 2003年8月第21卷第4期
内的P LC ,用于全厂工艺流程模拟屏上信号驱动。生产管理与监控的2台上位级工作站由2台P Ⅱ计算机和2台HP 打印机组成。计算机采用Windows NT 操作系统,均配有遵循AB 公司DH +通讯协议的IT 75通讯网卡,实时采集生产数据,形成DH +P LC 工
控网。其中监控计算机采用R ockwell 公司Rsview 监控软件,可显示P LC 控制的所有机电设备的模拟画面,可对系统的所有设备实行远程操作和控制,并具备显示工艺布置图、实时动态参数、设备工作状态及报警信号、在线仪表的实时Π历史趋势曲线、设备运行时间等功能,同时可进行离线和在线编程及设定参数的修改。管理计算机除采用与监控机相同的软硬件外,还在软件上增加了采集和存储生产数据功能。利用Excel 软件编制和打印生产管理报表。
上位级工作站PC 1 鼓风机房
P LC 2 DH + 进水泵房 P LC 1 配电室 P LC 3 脱水机房 P LC 4 上位级工作站PC 2 模拟屏 P LC 5 图2 控制系统示意图 机电设备的控制方式和原则311 就地控制方式
在机电设备附近的就地电控盘或装置上完成,如污水泵、污泥泵、吸泥机等,都可以由就地电控盘控制其开、停状态。就地电控盘上设有就地控制Π远程控
制(手Π自动转换开关,可以由P LC 和上位级工作站对其进行控制。312 计算机控制方式
就地盘转换开关打到远程控制方式时,可由操作人员在上位级工作站上用鼠标或键盘控制设备开、停状态,也可以由P LC 内部程序自动控制而不需要操作人员控
制(例如:用集水井液位控制进水泵的启停状态,但操作人员在控制系统自动运行时可以干预设备的运行状态(例如:停止水泵的自动运行。313 故障处理
采集的信号包括各种仪器仪表的测量值和设备的运行信号、故障信号、状态信号。设备一旦出现故障,上位级工作站马上报警,而后必须在就地控制盘上进行Reset 操作消除故障,否则设备无法运行。
314 记录
记录设备运行累计时间,为设备维护和大修提供参考。4 工艺操作模式411 一级处理区P LC 站
一级处理区的P LC 站设在进水泵房。主要承担格栅除污机、进水泵、曝气沉砂装置、刮泥机等的监控。
格栅除污机采用4台HF1500210型号设备,在格栅的前后设有超声波液位差测量仪,在自控模式下由P LC 根据相关参数控制其运行状态。当污水中的杂
物通过格栅时被格栅阻挡使格栅前水位升高,当格栅前后液位差达到15cm 时,运行格栅除污机;根据时间定时启动,每隔2h 运行1次;控制时间间隔可根据运行经验作调整。
进水泵使用4台150W L430212224型污水泵,在集水井中装有静压式液位计,可通过P LC 实时显示集水井液位。在全自动模式下P LC 根据集水池液位、水泵的运行状况、水泵运行时间来控制水泵机组 的运行状态。集水池液位设定有5个控制值:(1超低水位115m ,当液位低于这个值时停止所有进水泵工作;(2当液位>115m <210m 时,保持1台泵运行;(3当液位>210m <215m 时,保持2台泵运行;(4当液位>215m <3m 时,保持3台泵运行;(5当液位到达超高液位319m 时,第4台泵启动。P LC 控制水泵运行,满足下列原则:(1记录泵的运行时间,在保证“先启先停”原则下控制4台泵的总体运行时间基本相
同;(21h 时间内同一台泵禁止启停6次;(3需要同时启动2台以上泵时,要保证间隔5s 依次
启动。
曝气沉砂系统由2个曝气沉砂罐,3台罗茨风机,用于控制曝气、气冲、气提的电磁阀,2台砂水分离器和就地控制柜组成。在自动控制模式下P LC 根据时间程序控制开启曝气、气提、气冲电磁阀和砂水分离器及鼓风机。
刮泥机采用P J 26115型,用于将初沉池沉淀后的污泥刮至泥斗。在自动控制模式下P LC 可控制刮泥机连续运行,P LC 发出停机指令时刮泥机要完成工作循环方可停机。管道切碎机和污泥泵分别采用G Q J 2150型和C O802MH O4RA L 型,在P LC 控制下定时开
启,将初沉池污泥排往好氧消化池。流量计和pH 计采用德国E +H 的FMU8612 9 2环 境 工 程 2003年8月第21卷第4期
R1B1A1和CPM151P10A01,安装在计量槽上,用于测量进水的pH值和进水流量,这些数值信号通过转换成4~20mA DC信号输入P LC系统,为主控室计算机提供控制参数。
412 二级处理区P LC站
二级处理区P LC站设在鼓风机房,主要承担鼓风机、溶解氧分析仪、电磁流量计、热压式气体流量计、水下搅拌机、内回流泵、吸泥机、外回流泵的监控。
鼓风机房采用4台T URBO K A5S2GK200型号鼓风机,功率160kW,用于为曝气池和好氧消化池供气。由于鼓风机功率大、转速高且设备自带1套控制系统,所以P LC系统不对鼓风机进行启停控制(启停操作就地进行,但是P LC系统可以与鼓风机控制系统通讯,以便在中央控制室随时监视鼓风机的运行状态(如:电机电流,油温,导叶角度等,同时鼓风机的故障和异常会立即反映在上位级工作站上,通过专用软件报警。
溶解氧分析仪6台为Z U LLIG DO294型,分别安装在2个曝气池中,用于检测溶解氧数值。热压式气体流量计采用2台SIERRA型,分别安装在2个曝气池供气管入口处,用于测量空气流量。这些数值信号通过转换成4~20mA DC信号输入P LC系统,在上位级工作站中建立对数据分时记录处理功能,使工作人员可以定量分析气候条件、进水流量、供气量之间的对比关系,控制曝气池溶解氧量在正常范围。
水下搅拌机和内回流泵各2台分别安装在曝气池进水端和出水处,分别用于曝气池进水端的搅拌推流和出水端的微生物回流。工艺要求此2种设备应处于常开状态运行。在自动模式下由上位级工作站控制设备启停状态,并有运行、故障等信号传回上位级工作站。
2台吸泥机分别装在二沉池的两组沉淀池上往返运行,主要作用是将二沉池污泥抽至排泥槽,通过回流污泥管流至回流污泥泵房。当设备处于自动控制模式下时,由P LC控制行车前进和停止,控制2台吸泥机交叉运行即:1台前进并吸泥,另1台后退不吸泥,这主要是考虑到2台吸泥机同时吸泥会造成回流污泥泵房进水量太大以至跑水的情况。同时P LC 将吸泥机行车前进、行车后退、吸泥泵运行等信号传至上位级工作站以供监控。回流泵房采用3台LX B2 1000型,功率15kW螺旋泵将回流污泥抽至曝气池。由于螺旋泵处于常开状态,不需要与其它设备联锁,所以控制方式与水下搅拌机基本相同。
全厂共使用4台E+H PROM AG33FH6H型电磁流量计,分别用于测量曝气池内回流流量、外回流污泥流量、外回流剩余污泥流量,这些数值信号通过P LC AΠD
转换模板,转换成4~20m A DC信号输入P LC系统,上位级工作站可对流量实时显示、累计、记录。
413 变配电室
配电柜的合闸状态、变压器温度超高、过流信号、进线柜电流电压、出线柜电流电压等信号通过配电室内的P LC 3站与上位级工作站相联,在主控室监视器上可以对这些信号进行实时显示,并提供报警功能。414 污泥处理区
污泥的处理由2套加药、浓缩、脱水设备完成,均为K LEI N设备。在P LC控制下自动运行,根据贮泥池液位(最高和最低液位控制污泥泵、浓缩机运行,根据浓缩机脱水机的运行状态控制加药设备投药、溶解、搅拌、送药,控制螺旋输送器运行。并具有故障停机报警功能。
415 模拟屏P LC站
模拟屏P LC站安装在中控室内,用于模拟屏信号驱动,模拟屏上绘制了全厂工艺流程图,用信号灯在模拟屏相应位置表示设备状态,红灯为停机,绿灯为运行,红绿交替闪烁为故障。在模拟屏上还包括进水流量、pH值、回流污泥流量、溶解氧值的显示,便于水处理工艺的监控和管理。运行结果
污水厂运行2a来,进水泵房、池上设备、脱水机房等能按程序自动运行,各项控制指标均达到工艺要
求。出水水质的多项指标都能按要求控制在BOD
5、C OD Cr、SS的正常范围,水质状况见附表。整个自控系统运行良好,实现全厂工艺自动化。
附表 水质化验表mgΠL 项目BOD5COD Cr SS 进水***898153 出水***4142 作者通讯处 张志广 100621 北京首都国际机场物产管理部污水处理厂 电 话(01064590847 传 真(01064590849 E2m ail Y jlucky@s ohu.com.2002-11-01收稿 03 环 境 工 程2003年8月第21卷第4期
Abstract An advanced treatment process suitable for oil refinery sewage reuse from a petrochemical com pany is found out based on lots of test data ,as well as by a com paris on of the treating effect of the ordinary advanced treatment process with that of biocontact oxidation ,which may be a reference for selecting treatment processes of relevant wastewater reuse due to the fact that the sewage from this enterprise is a representative one of the same profession.K eyw ords sewage reuse ,advanced treatment ,suspended filler and biocontact oxidation APPLIED STUDY OF THE DEGRADATION OF OR G ANIC SEWAGE OF HIGH CONCENTRA 2TION USI N G UV ΠT iO 2ΠH 2O 2
Zhang Dongmei(23
…………………………………………………………………………Abstract The industrial organic sewage of high concentration was degraded by using the process of UV ΠT iO 2ΠH 2O 2,the average degradation rate of C OD Cr ,Oil ,Ar 2OH ,NH 32N and S 2-was 73%,83%,86%,50%,and 100%respectively ,while adding T iO 220g and H 2O 21%to this reactor.I ts advantages were deodorization ,decolorization ,high and fast effective ,no slime occured etc..I t was investigated that the effects of the quantity of T iO 2and H 2O 2on the degradation rate of each pollutant ,and a practical reactor was als o designed.K eyw ords UV ΠT iO 2ΠH 2O 2process ,industrial organic sewage of high concentration and degradation I NTEGRATED CONTI NUOUS F LOW ACTI VATED SLUD GE TECHNOLO GY Shi Mingyan et al(25 ……………………………
………………………………………………………………………………………………………………Abstract This paper introduces the basic structure ,operation style and technical characteristics of continuous flow activated sludge technolo 2gy.Through preliminary the characteristics of this process used for municipal wastewater treament were studied.In the end ,discussion was made on s ome im proved measures of design and operation of this technology.K eyw ords integrated activated sludge technology ,municipal wastewater ,phosphorous rem oval and nitrogen rem oval AUTOMATIC CONTROL SYSTEM OF SEWAGE TREATMENT PLANT FOR BEI J I N G CAPIT A L I NTERNATIONA L AIRPORT Zhang Zhiguang et al(28 …………………………………………………………………Abstract The sewage treatment plant in Beijing Capital International Airport ,one of the sewage treatment plants to actualize full automatic control in Beijing was put into operation in October 1999.The structure ,operating m odel and results of the automation system of this sewage treat 2ment plant were presented in detail.K eyw ords automalic control system ,com position ,process operation m ode ,P LC and running APPLICATION OF THE ROT ATI N G PLATE TOWER WITH DUA L A LK A LI PROCESS TO TREAT 2MENT OF F LUE G AS FROM ME LTER BOI LER Luojianhui et al(31 ……………………………………………Abstract The process for treating flue gas from melter boiler with the rotating plate tower was presented.The result showed that after the treatment ,S O 2could be reduced from average 1259155mg ΠNm 3
to 439190mg ΠNm 3 ,and particulate simultaneously from average 639197mg ΠNm 3 to 51196mg ΠNm 3
.The average rem oval rate of S O 3and particulate reached 6511%and 9119%respectively.K eyw ords rotating plate tower ,dual alkali process ,dust collecting and desulfurization HIGH TEMPERATURE TECHNICA L MEASURES FOR APPLICATION OF BAG 2TYPE COLLEC 2TOR Qi Gang et al(33 ………………………………………………………………………………………………………………Abstract The situations on which high tem perature flue gases are necessary to be treated are often met in the use of a bag 2type collector ,such as calcining kiln ,cupola ,electric arc furnace ,incinerator ,dryer and treatment of m olten iron etc.All kinds of technical measures are intro 2duced according to the specific conditions of the high 2tem perature flue gases during the treatment of m olten iron.K eyw ords bag 2type collector ,high 2tem perature and measures EFFECTI VE APPLICATION OF E LECTRO ST ATIC PRECIPIT ATOR TO DRY I N G EQUIPMENT FOR CEMENT FACTORY Yang Yanqi et al(36 ……………………………………………………………………………Abstract The paper states how to res olve the problems that happened in the electrostatic precipitator used for purifying the dust of the dry 2 3 E NVIRONME NT A L E NGINEERING
V ol 121,N o 14,August ,2003
第二篇：污水处理厂自动化控制系统要点
污水处理厂自动化控制系统
0
摘＆#8195;要主要介绍了佛山三山污水处理厂污水处理自控系统其构成、功能、控制模式、故障与报警、运行与维护等，并结合实践经验，总结了自动化在线仪表的日常维护保养问题。
关键词污水处理厂；在线仪表；自控系统；PLC控制
中图分类号X703文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)012-0109-01
三山污水处理厂位于佛山南海市三山港镇，营顺油库对面。该工程规划总规模5万m3/d，分两期建设，一期工程设计污水处理能力2..5万m3/d，采用了A2O（厌氧 缺氧 好氧）工艺。一期工程于2009年7月进入调试期。该工程自动化程度较高，多数设备运行及数据监测可由计算机自动控制。自动控制系统调试完成并投入运行后，运营、管理效果良好。下面就该系统构成、功能、控制模式、故障与报警、运行与维护等作一粗浅介绍。
1系统构成
1）控制装置构成。根据A2O污水处理的工艺流程、自控设计蓝图、设备I/O点数布置，PLC系统分六个控制站及两个远程I/O站。六个控制站为配电房控制室PLC1#站，风机房控制室PLC2#站，A2O生化池2-1#远程I/O站，二沉池2-2#远程I/O站，与设备配套的脱水机房加药系统PLC工作站、两个脱水机PLC工作站及紫外线消毒PLC工作站。自控系统主要由各检测仪表、各PLC控制站和中控室上位监控计算机操作站组成，现场控制站和上位机通过光纤以太网相连，与设备配套的PLC控制站采用MODUBUS通讯方式与PLC2#通讯，并由PLC2#控制站将加药系统，脱水机系统，紫外线消毒系统等三个PLC站的控制设备的运行状态及数据传送到上位计算机。
自动检测装置包括变频器、进出水流量计、风管风量计、pH仪、溶解氧仪（DO）、化学需氧量仪（COD）、污泥浓度仪（SS）及超声波液位计和液位差计等八类自动检测仪表，除各流量计的累计流量输出信号为脉冲，其余仪表测量数据的输出信号均为模拟量4～20mA。
2）设备构成。受控设备包括进水提升泵，粗、细格栅、吸砂行车，砂水分离器、搅拌器、推流器、刮吸泥机、电动闸门，罗茨风机、脱水机等40多台设备，除进水提升泵，曝气罗茨风机输出状态为开关量及模拟量（控制频率），其余设备的输出状态信号为开关量。脱水间自动加药系统、脱水机系统、紫外线消毒系统、恒压供水系统在上位计算机只能监视其状态，控制操作需在现场PLC控制站中的触摸屏上进行，其余设备可在计算机进行控制。
2系统功能
2.1系统工作原理
现场仪表对生产中各个参数自动、连续地进行检测，同时将信号传送给现场PLC，现场PLC通过计算后得出的数值在上位机的监控软件相应的画面和报表中显示出来；PLC和上位计算机监控软件中设定的工艺参数进行比较，自动地调节某台设备的工况（运行频率，启动或停止），也可手动对某台设备进行控制，从而满足生产的需要。
2.2自动控制过程
1）PLC1#站。PLC1#站主要控制进水提升泵房及粗细格栅系统设备。主要监测数据为提升泵运行电流、频率，进水泵房超声波液位，粗格栅超声波液位差及储泥池超声波液位。监控设备为：粗格栅、进水提升泵、细格栅，吸砂行车，砂水分离器，储泥池推流搅拌机。本站实现以下主要功能：根据进水泵房液位控制提升泵的启停，粗格栅前后液位差或时间周期控制格栅机的启停，粗格栅螺旋输送机与格栅机联动；根据液位控制提升泵的启停台数，按照运行时间，先开先停某台水泵；根据液位差或时间周期控制细格栅机的启停，细格栅螺旋输送机与细格栅机联动；实现砂水分离器和吸砂行车系统的联动运行。
2）PLC2#站。PLC2#站控制系统由PLC2柜，2-1#远程I/O柜，2-2#远程I/O柜组成。PLC2柜监控对象主要为曝气罗茨风机，主要检测信号为曝气罗茨风机运行电流，频率，风管压力，风管瞬时流量及累计流量，进水瞬时流量及累计流量。2-1#远程I/O柜监控对象为生化池12台搅拌机，6台内回流污泥泵，除臭系统；检测信号主要有生化池DO（溶解氧）、SS（浊度）。2-2#监控对象为二沉池两台刮吸泥机，二沉池配水井的两台外回流污泥泵，两台剩余污泥泵，及两台电动闸门，主要检测信号为出水COD，出水瞬时流量及累计流量，出水PH。本站实现以下主要功能：根据好氧池上的DO仪检测值，通过控制风机变频器的运行频率，实现对好氧区域DO的调节，达到最佳处理效果；DO的设定值可人工任意设定，控制范围在设定值的上下区间内；远程控制搅拌器、外回流污泥泵，剩余污泥泵，刮吸泥机等设备；采集各个设备状态及仪表信号。
3）加药系统PLC控制站。脱水机房自动加药系统，管理和控制污泥处理的加药系统设备。
4）脱水机PLC控制站。两套脱水机PLC柜分别控制两套脱水机设备。根据工艺要求控制泥切割机，进泥螺杆泵，脱水机。
5）紫外线消毒系统PLC控制站及恒压供水控制站。紫外线消毒系统采用紫外线灯对出水进行消毒，PLC柜为设备配套提供。二沉池上清液经出水管进入紫外线消毒系统消毒后大部分排出，小部分由恒压供水系统将输送回厂区进行回用。
3控制模式
粗格栅、细格栅、吸砂行车、提升泵、搅拌器、推流器、曝气罗茨风机、回流泵、刮吸泥机等设备的控制模式均分就地控制和远程控制两种模式：就地控制由现场设备控制柜对设备进行操作；远程控制是由操作员通过中控室上位机操作界面控制设备的启停；下面主要谈谈远程自动控制模式。
1）粗、细格栅。粗格栅、细格栅前后各安装了1套超声波液位差计，通过格栅前后的液位差来反映格栅阻塞程度，并传输到PLC控制器，进行分析计算。当液位差超过预设的数值，则启动格栅机，清除垃圾，保障正常过水，且合理的减少了设备磨损。粗、细格栅还可根据设定的启停时间间隔自动控制格栅的启停。
2）吸砂行车系统。细格栅后一道工序--沉砂池吸砂行车系统及砂水分离器则根据设定的运行周期（如每隔0.5h启动1次）自动控制开机。
3）水下搅拌机。各水下搅拌器在操作画面中如设定为“自动”运行状态后将连续运行，除非故障或手动停机。
4）提升泵。集水池共设置3台提升泵，两台变频，一台工频。根据提升泵房的液位值，为实现进水提升泵的自动控制，粗格栅机前后的超声波液位差计，采集集水池的液位信号，实时传输到PLC控制器及上位机，进行系统分析，与预设值进行比较，自动判断决定启动泵的类型和台数。
5）罗茨风机。风机房一期共安装两台220KW曝气罗茨风机，PLC根据生化池内DO反馈值与设定值比较，并根据偏差和变化趋势调节风机变频器的频率及控制风机的启动台数，使DO保持在给定值。系统设置了罗茨风机超压力保护。
6）回流泵。内外回流泵在操作画面中如设定为“自动”运行状态后将连续运行，除非故障或手动停机。系统设置了低液位保护，液位过低系统将强制所有的泵停机并报警。
7）进出水流量。进水泵房每台提升泵至细格栅之间的直管段各安装一台电磁流量计传感器，共安装三台电磁流量计传感器；每台变送器显示相应提升泵提升污水的瞬时流量，累计流量。瞬时流量之4-20mA信号，累计流量之脉冲信号传送至鼓风机房PLC中。出水流量计安装于出水流量计井，流量信号传送至2-2#PLC控制站。进出水流量信号再通过光纤以太网传送至中控制室电脑，在监控画面及报表系统中显示。
8）二沉池刮吸泥桥。从2座好氧池出来的污水都进入二沉池配水井，并通过二沉池配水井将污水均匀流至2个二沉池；二沉池采用中心进水、周边出水辐流式沉淀池，每池设1台全桥式周边刮泥机。由于比重不同，在二沉池中停留一段时间的泥水混合物即进行分离，上清液经出水管道进入紫外线消毒池消毒后作为出水排放或由恒压供水泵提取作为回用水。刮泥机把泥刮向池中心，流向污泥泵房，污泥泵房泥水混合液一部分通过外回流污泥泵回流至生化池；一部分通过剩余污泥泵输送到储泥池，之后储泥池内泥水混合物由污泥螺杆泵抽至脱水机房进行压滤脱水处理。
4故障与报警
系统拥有完备的参数保护和报警功能，设备出现故障，如：泵的低液位停机保护、设备过载保护，参数的超出高低限报警等。当发生报警时上位机画面中会自动弹出一个报警提示窗口，在该窗口中显示了发生报警的设备名称和报警状态。点击“确认”或者“总确认”按钮，再点击关闭按钮才能正确关闭该报警。
5维护与保养
每天应定时巡查，查看设备的运行是否正常，听设备的运转声音是否正常，如发现异常，为确保设备不被损坏应及时停机并由通知专业人员进行维修，部分设备需注意适时加油。
自动检测仪表故障报警主要是由于被测参数超出测量范围或仪表本身误差累积造成测量值偏离真实值过多而报警。对于一些精密仪表、探头而言，污水厂的工作环境是比较恶劣的。因此，对它们必须定期维护与保养。
1）保持自动化检测仪表传感器的清洁。由专人定期清洗探头，保证数据采集准确性。特别是DO，SS，PH仪等直接与污水接触的分析仪表，必须定期由专人清洗，每一个月清洗1次，保证仪表的正常工作；清洗时要求使用柔软的材料，以免损坏仪表。
2）定期校正各种仪表。仪表在长期运行过程中难免会产生测量误差，为了保证仪表测量的准确性，对分析仪表需每月定期校正1次；而且要求水质化验技术人员利用化验室仪器检测相应的项目，并与现场仪表测量结果比较，如果偏差太大，那么应适时对仪表进行校正，确保仪表测量数据准确。
第三篇：污水处理厂自动化控制系统的应用
污水处理厂自动化控制系统的应用
摘 要：本文主要介绍了目前污水处理厂的自动化控制系统的构成，以及怎样利用PLC系统和通信网络实现自动化控制。然后以沥滘污水处理厂二期工程的自动化系统为例，阐述了污水处理厂自动化系统的应用，最后总结了该自动化系统的特点。
关键词：污水处理厂；PLC；自动化控制系统
Application of Automation Control System in Sewage
Treatment Plant
Abstract: This paper mainly introduces the automation system structure,and how to utilize PLC and communication network to achieve automation control in sewage treatment plant.And then take the second phase of LIJIAO Sewage Treatment Plant as an example, to illustrate the application of automation system.The final part of this paper summarizes the characteristics of this automation system.Key words: Sewage Treatment;PLC;Automation Control System
0 引言
微电子、通信、计算机技术的发展大大提高了水处理控制系统的信息化和智能化程度，PLC以其卓越的可靠性、抗干扰性以及灵活的控制方式成为水处理自动化系统的核心控制器，其与开放的网络通信系统一起，共同推动着水处理自动化系统的发展。
一般来讲，整个污水处理厂都有总控室和多个现场控制站，站与站之间通过控制器层网络或信息层网络相连，然后全部连接到总控室，总控室的多台计算机、工作站和图形站都用信息层网络连接，这样和现场控制站构成了集中管理，分散控制，高速数据交换的工厂级自动化网络[1]。系统构成
监控系统通讯网络和PLC是污水处理自动化系统的核心组成部分，根据污水处理自动化本身的特点和监控需求选择合适的PLC及通讯网络是保证污水处理自动化系统性能的重要因素。
1.1 通信网络
对于污水处理自动化系统，按照系统结构的划分一般把监控系统划分为信息层、控制层和设备层。
第一层为信息层，主要负责大量信息及不同厂家不同设备之间的信息传输，工业以太网Ethernet为目前较常用的一种信息网络，世界各大PLC生产厂商均支持工业以太网，如施奈德支持的Modbus-TCP/IP以及西门子支持的ProfiNet等。
第二层为控制层，主要采用现场总线组成隧道区域控制器网络，其特点是由于采用了标准总线组网，既能满足实时通信的要求，又具有开放协议的标准接口，能在总线上方便的挂接各种外场设备，有利于监控系统的扩展。目前，在污水处理厂自动化系统中应用的现场总线主要有ControllerLink、LonWorks、Inetrtbus、Profibus、Can和Modbus。
第三层为设备层，这一层用于PLC与现场设备、远程I/O端子及现场仪表之间的通讯，它们有DeviceNet、Modbus以及Profibus/DP等。
1.2 PLC的选择
PLC作为核心控制器，其必须具备以下几大功能特点：
（1）本身必须稳定可靠，具有较高的故障保护能力；
（2）控制分站本地控制器可以独立承担控制分区的基本控制任务，即使监控站或者监控中心因故障停止运行，相邻区域的控制器也能交换数据信息；
（3）当某控制站的控制量出现变化时，可按预定方案和程序采取相应的算法，对相关区域的控制对象，比如泵或者加药系统等做出相应的调整。因此，它必须有数据采集存储处理功能；
（4）通信功能、容错功能、自动诊断功能和本地操作功能（即能带触摸屏）。
1.3 监控分中心及上位监控软件
监控分中心一般将设置多台SCADA工作站（工控机）。分别用于水厂调度系统、加药间（加氯间）、送水泵房等监控，完成污水厂内各种设备的状态显示、自动控制、半自动控制、分析报表等工作。同时，监控分中心还将设置了多台服务器，为其它计算机提供支援和与监控总中心进行通信。应用案例
下面以沥滘污水处理厂二期工程为例，具体说明污水处理厂自动控制系统的组成
图2-1 沥滘自动控制系统拓扑图
2.1 总体结构
本自动控制系统以标准的、开放的工业以太网作为系统主干网络，配以高性能、高可靠性的现场控制站组成，中间节点采用工业以太网冗余交换机，构成了自控系统的光纤冗余环状网络结构。PLC站采用Siemens S7系列的产品，上位软件采用Win CC 6.0组态软件，仪表系统以日本HACH、美国GLI品牌为主。采用这种结构可使生产过程中的信息能够集中管理，以实现整体操作、管理和优化；同时，也使得控制危险分散，提高系统可靠性。
2.2 PLC控制站
PLC现场控制站用于现场各车间数据采集与控制，采用s7-300/400系列PLC，并配有UPS电源。每个控制站的PLC将监测和控制有关区域的所有设备和过程，并且通过TCPIP以太光纤环网与监控计算机相连，中控室能够观察到厂内重要设备的运行状态和工艺参数，完成对现场设备的操作与控制、参数的设置和修改。
沥滘二期工程全厂共设立了7个PLC分站：
PLC1：预处理系统分控站，监控提升泵、粗格栅、细格栅、沉砂池等设备的运行状况和各种液位、进水流量等参数。
PLC2：初雨沉淀池分控站，监控搅拌机、刮泥机、加药泵等设备的运行状况和各种液位、加药流量等参数。
PLC3：3#生化池分控站，监控3#生化池中的搅拌机、污泥回流泵等设备的运行状况和溶解氧DO、污泥浓度MLSS等参数。
PLC4：4#生化池分控站，监控4#生化池中的搅拌机、污泥回流泵等设备的运行状况和溶解氧DO、污泥浓度MLSS等参数。
PLC5：二沉池和鼓风机分控站，监控刮泥机和鼓风机的运行状况。PLC6：消毒池分控站，监控消毒池中的二氧化氯发生器、进出水闸门、轴流风机等设备的运行状况和出水流量、出水COD、出水TP等参数。PLC7：脱水车间分控站，监控脱水车间中的污泥脱水机、泥泵等设备的运行状况和污泥流量、上清液MLSS等参数。
2.3 上位监控系统
上位监控系统是指在厂区的中心控制室对全厂的设备和工艺运行情况进行监控，它是通过通讯系统采集到系统内各个站点的设备工作状态和各种与调度、控制有关的工艺参数，根据整个系统的运转情况，进行统一调配、控制。上位监控系统包括监控计算机、上位监控软件、模拟屏、电视墙、网络通讯系统、不间断电源等。
我厂上位软件采用WinCC6.0组态软件，该软件采用基于WEB浏览器的人机界面和监控SCADA软件，便于通过Internet远程访问。
上位监控系统主要功能：（1）全厂数据的采集；（2）全厂设备的优化调度；（3）报警处理和记录；（4）事故记录；
（5）数据存贮和数据库管理；
（6）工艺流程、实时参数、趋势图及故障显示；（7）报表生成。
2.4 仪表系统
仪表系统是对物质的成分及物理特性等进行分析和测量的仪表，是现代工业生产过程中进行自动监测和自动控制，以达到优质高产、节能降耗以及保证安全生产和保护环境的目的。自动分析仪表是污水处理系统中对一些复杂化学成分进行检测的常用仪表。沥滘厂采用的仪表以日本HACH、美国GLI品牌为主，主要包括：超声波液位计、明渠流量计、溶解氧检测仪、污泥浓度计、氨氮检测仪、COD检测仪等。
2.5 系统特点
（1）高可靠与高稳定性：环形冗余以太网，保证了单一点的链路中断不会造成网络通讯的中断；而控制器网络能在PLC或上位工控机之间建立灵活方便的传送和接收大量数据的工厂自动控制网络。下列技术与工程措施，也确保了系统的长期稳定可靠性：整个系统选用符合工业级标准的成熟定型产品；PLC模块具有自诊断（检错）与容错功能；PLC控制柜内具有完善的抗干扰及防雷等技术措施；中控室及现地控制站设备均具备UPS电源功能；即使在上位机发生故障或通信中断时，现地控制站亦可以在手动模式下独立完成基本局部控制；
（2）高扩展性：工业以太网具有向下兼容性。对于双绞线或光纤介质，如果将传输速度从10Mbps提升到100Mbps，在大多数场合不需要改变现有的布线，只需更新网络设备即可。
（3）开放性：系统对用户是开放的。设备的增减、控制方案的选取、系统的扩缩与维护等，用户都可以在广泛的设备环境下便利地自己完成。所有硬件接口，软件协议全部按开放性的标准设计、编制。此外西门子串行口的协议宏功能，使得开发方不需要编写专门的通信程序与第三方设备进行通信，原则上西门子PLC能和任何带RS-232C，RS-422或RS-485接口的设备进行通信。
（4）操作的实用性：组太软件和编程软件都是全中文界面，丰富的图画功能，使用户清晰的了解污水处理厂各工段的运行情况，故障报警点的分支细节，使操作员仅通过鼠标便可发布各种指令或换画面；用户还可通过上位机的网络访问网络内任一节点的数据。结语
沥滘厂二期的自动化系统是目前最先进的、适用于大多数污水处理厂及其它工业领域的自控系统方案，性价比非常高。其以高可靠与高稳定性、高扩展性、开放性、操作的实用性保障了厂内设施的自动化运行和实时监测要求，对确保正常生产运行发挥了巨大作用。
为了更好地利用这个系统，有很多相关工作可以做：一方面相关人员要做好对系统的维护，另一方面，可以通过技术改造，利用PLC的I/O的剩余空间，把更多厂内的信息反馈到上位监控系统；再者，可以把现有的开环控制部分，结合设备的情况，通过编程改为闭环控制，从而减低人手控制的滞后性，增加生产效益。
参考文献
[1]乔丛等，关于国内污水处理及CASS工艺自动控制技术的初步探讨，仪器仪表标准化与计量，2007.3
第四篇：怀柔污水处理厂自动化控制系统改造方案(北京金控)
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北京市怀柔污水处理厂自动控制系统改造方案
一、概述
怀柔区污水处理厂一、二期共计日处理量5万吨，再生水处理量5万吨，污水处理工艺采用A/A/O工艺，再生水处理采用某公司的MBR膜工艺，整体工艺运行良好。由于历史原因，污水处理自控系统与再生水处理自控系统独立运行，互不影响，但系统结构不完善，数据采集不全面，给用户的使用带来一些不便，本次系统改造即是针对系统中存在的问题进行改造。
二、实际情况分析
1、污水处理系统 1.1简介
污水处理自控系统（以下称“污水系统”）由某公司负责集成，主要采用施耐德品牌的设备，PLC采用Primium系列，共7个PLC分站，通讯方式采用总线通讯，上位软件采用AB公司的RSView组态软件，I/O点数约2000点，原系统结构图如下：
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1.2系统存在的问题
（1）通讯方式落后
由于污水系统建立较早，采用了较早的CANopen总线通讯方式。该方式相比于施耐德公司MODBUS TCP/IP以太网方式具有通讯速度慢、可靠性低、拓扑结构落后等缺点。特别需要注意的是，作为总线通讯的主干线路，如果发生断路，则该断点之后的总线通路上的所有数据将无法与主站进行通讯，主站将无法对这部分子站中的设备进行监测和控制，直接影响到正常生产。
（2）PLC与上位软件不配套
PLC采用了法国施耐德公司的产品，上位软件采用了美国罗克韦尔公司的产品，就使得他们的通讯不能采用任何一方的特有方式，不利于两种产品之间的稳定通讯，不利于日后的扩展。
2、再生水系统 2.1简介
再生水MBR处理自控系统（以下称“MBR系统”）由某公司负责集成，主要采用西门子品牌的设备，PLC采用S7-300系列，共3个PLC分站，采用TCP/IP光纤以太网通讯方式，上位软件采用Wincc组态软件，I/O点数约1000点，原系统结构图如下： 北京金控自动化技术有限公司
2.2系统存在的问题
（1）数据采集不完善
MBR系统没有将现场的所有设备信号采集到上位监控系统中，因此，对一些重要设备的监控不及时、不准确，数据不完善，并且不能实现远程控制，操作不方便，给运营管理人员造成工作上的不便。
（2）网络拓扑结构不合理
MBR系统采用了光纤以太网方式进行通讯，网络拓扑结构采用了星型连接，虽然问题没有污水系统的严重，但是，如果中控室与现场通讯的主光纤断路的话，中心控制室就无法与现场PLC进行通讯，无法对现场设备进行监测和控制。
作为该污水处理厂的整个自控系统来说，可以总结成以下两点：（1）自控设备先进，工艺运行良好；（2）自控系统没有合理组合，品牌太多，造成系统不兼容，扩展性差，使用不方便。
由于污水和MBR的自控系统采用了法国施耐德、德国西门子、美国罗克韦尔三个不同品牌的PLC和组态软件，并且互不兼容，通北京金控自动化技术有限公司
讯方式不同，因此，两套系统不可能在现有平台基础上进行合并或整合，只能分开使用，使用上不方便，也为将来污水处理厂的扩建升级留下了隐患，也成为本次改造工作的重点。
三、改造方案
随着技术的创新和不断发展，污水处理厂的自控系统发挥了越来越重要的作用，管控一体化技术不断在污水处理厂实现和发展。光纤以太环网技术已经成为主流，具有速度快，扩展性好，兼容性好等优点，下图为目前较为典型的某厂自控系统结构图。虽然目前该污水处理厂还达不到此案例中的先进程度，但可以据此结构确定未来改造或扩建方向。
1、改造原则
根据自控技术的发展趋势和该污水处理厂自控系统的现状，我们北京金控自动化技术有限公司
确定以下改造原则：
（1）坚持主干，丰富枝叶（2）统一平台，易于扩展（3）立足现实，完善创新
2、改造方案
根据该污水处理厂的实际情况和我们在自控领域的专业经验，我们认为，解决目前的问题仍然需要依靠现有底层PLC系统，对底层PLC及其通讯方式不进行大的改造，以保持现有设备的良好运行，待日后合适的机会可以再次进行改造。系统结果图如下：
在具体实施方面，我们提出，分三步对该污水处理厂自控系统进行改造。
（1）第一步——基础改造
/基础改造主要解决现场PLC数据采集准确性和全面性问题，按点检查，重新编制程序，画出准确竣工图，具体包括：
①对照图纸，检查MBR系统的PLC点是否连接，是否与图纸一北京金控自动化技术有限公司
致，不一致的情况下进行修正，在原竣工图上进行准确标记。
②将MBR系统PLC系统中包括故障、运行、自动和仪表信号在内的所有信号采集到中控室监控计算机，对不完善的数据点重新编制PLC程序和上位软件程序，实现报警信号报表、实时数据、历史数据报表和数据存储；
③改变原系统网络采用的星型拓扑结构，增加两条光纤，使其成为光纤环网，以增加该系统的可靠性。
④在中控室监控计算机实现MBR系统中的设备启动/停止等远程控制；
⑤检查污水系统的PLC点的连接情况，与原竣工图进行核对，对不一致的地方在原图上进行准确标记；
工作流程： 北京金控自动化技术有限公司
进厂收集整理竣工资料备份原工控机系统读取并备份原上位软件读取并备份3个现场PLC程序校对竣工资料与实际情况否是否一致现场重新校对、整理、定义是PLC程序中添加变量、编程在上位监控软件中添加变量上位监控软件画面修改、增加、制作通讯测试检查验收 经过基础改造，使MBR系统和污水系统的图纸描述准确，资料齐全，以便于未来进行扩建和检修等，同时，核对MBR系统中的数北京金控自动化技术有限公司
据点，对PLC编制控制程序，在上位监控软件中实现远程控制。
（2）第二步——整合改造
从业主单位的长远利益考虑，注重于系统的整合改造，使改造后的系统具有完整性，并且兼容性良好，便于以后扩建工程的扩展。主要增加至少一台高性能工控机和一台数据服务器，增加一套第三方监控软件KingTrol SCADA，在此基础上对上位监控系统重新设计、集成。改造后的系统具有以下功能和特点：
①污水与MBR系统合并，在同一台监控主机上对所有PLC分站进行监控；
②所有设备可实现中控室远程控制，便于全过程控制和流程优化；
③故障报警信号具有全面、良好、完整的显示和记录； ④仪表信号实时数据和历史数据存储和查询，采用数据库存储。工作流程： 北京金控自动化技术有限公司
进厂收集整理竣工资料备份原两台工控机系统读取并备份原两台上位软件读取并备份8个现场PLC程序校对竣工资料与实际情况否是否一致现场重新校对、整理、定义是再生水系统PLC程序中添加变量、编程污水系统PLC读取变量设计、集成上位系统通讯测试检查验收 北京金控自动化技术有限公司
经过整合改造，污水系统和MBR系统在统一的监控平台进行监测、控制和管理，数据采集全面、存储完善、查询方便、操作简单。
（3）第三步——信息化建设
根据目前国际国内污水处理厂建设的发展趋势和业主单位的管理需要，以完善的自控系统为基础，进行污水处理厂信息化建设，实现管控一体化成为本次工作的又一个重点。根据与业主单位的沟通，主要实现以下功能：
①电能管理。将配电中心的电力数据与现有系统进行通讯和存储，以车间为单位，可对每个车间以日或月为查询统计条件，分别进行电能监测和成本核算，为管理者的优化调度管理及绩效考核提供参考。
②成本分析。对全厂的电费和药剂费进行统计和分析，形成全厂的运营管理成本分析系统，并且与水量结合分析，对单位污水处理成本进行监控和管理，为管理者调度、全过程优化运行、节能降耗提供参考，切实降低企业运营成本。
③数据仓库。为便于长时间、大容量存储运行数据，必须建立全厂的实时数据仓库，采用企业版SQLSever实时数据库软件和IBM服务器相结合的方式。通过建立数据仓库，对报表进行全面改进，改变以往表格形式的报表，全部采用趋势图、柱状图、饼图等直观的、便于分析的方式进行汇总，方便管理者进行查阅。
④WEB访问与管理、网站建设。为提高污水处理厂的管理效率，提高信息化水平，为管理系统建立一个网站，设置WEB远程访问与北京金控自动化技术有限公司
管理的功能，便于管理者进行远程管理，随时随地掌握污水厂的运行情况。同时，不同车间单位（例如化验室）可随时通过站点将管理数据统一到同一个数据平台上，方便管理者进行实时管理和调度。总结
通过北京金控自动化技术有限公司对怀柔区污水处理厂的改造，彻底解决了原有系统的问题，改变了其厂污水处理系统与再生水系统长期独立运行，无法融合的局面，从而大大提高了企业的自动化管理水平，尤其是信息化系统改造，全面提升了也得管控水平，通过这次改造，达到了提升管理水平，节能降耗的目的。
第五篇：北京污水处理厂
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污水处理厂是从污染源排出的污（废）水，因含污染物总量或浓度较高，达不到排放标准要求或不适应环境容量要求，从而降低水环境质量和功能目标时，必需经过人工强化处理的场所。一般分为城市集中污水处理厂和各污染源分散污水处理厂，处理后排入水体或城市管道。有时为了回收循环利用废水资源，需要提高处理后出水水质时则需建设污水回用或循环利用污水处理厂。
北京进一步加大污染减排力度，继续深入实施结构减排、管理减排、工程减排。开展重金属企业的专项检查与整治。加强全国重点行业企业环境风险与化学品检查、铅酸蓄电池生产企业后督察。继续推进企业污染减排治理设施建设，全面开展重点行业污染整治，加快北京污水处理厂的建设进度。
处理厂的处理工艺流程是有各种常用或特殊的水处理方法优化组合而成的，包括各种物理法、化学法和生物法，要求技术先进，经济合理，费用最省。设计时必须贯彻当前国家的各项建设方针和政策。因此，从处理深度上，污水处理厂可能是一级、二级、三级或深度处理工艺。污水处理厂设计包括各种不同处理的构筑物，附属建筑物，管道的平面和高程设计并进行道路、绿化、管道综合、厂区给排水、污泥处置及处理系统管理自动化等设计，以保证污水处理厂达到处理效果稳定，满足设计要求，运行管理方便，技术先进，投资运行费用省等各种要求。
一、污水处理厂工程厂址的选定
污水处理厂址的选定是城市和工业区的总体规划的组成部分。厂址的选择同城市和工业区排水管道的布置、处理后污水出路密切相关，应进行深入的调查研究和技术经济比较，并应考虑以下原则：
1、厂址必须位于给水水源的下游；如果城镇、工业区和生活区位于河流附近，厂址必须在它们的下游，而且要在夏季主风向的下风向，并应同城镇、工业区、生活区以及农村居民点保持一定的距离,但又不宜太远,以免增加管道的长度。
2、厂址应尽可能与处理后出水的主要去向（如灌溉农田）或受纳水体靠近。
3、充分利用地形，选择有适当坡度的地区，以满足污水处理构筑物和设备高程布置的需要，节省能源和动力。
4、尽可能少占和不占农田，并考虑有发展的可能性。
二、污水处理厂工程工艺流程
污水处理厂的处理工艺流程以及处理构筑物和设备型式的选定是污水处理厂设计的重要环节。确定污水处理工艺流程的主要依据是污水所需要达到的处理程度，而处理程度则取决于处理后出水的去向。处理后的出水如果排入水体，则污水的处理程度既要能够充分利用水体自净能力，又要防止水体遭到污染。不考虑水体自净能力，而任意采用高级处理方法是不经济的，但也不宜将水体自净能力耗尽，要留有余地。处理后污水如用于灌溉农田，污水水质应达 中国污水处理工程网
www.xiexiebang.com 到所要求的标准。处理后的出水如果回用于工业企业或城市建设，要考虑两种情况：直接回用；作某些补充处理后再行回用。污水处理厂一般是以去除 BOD（生化需氧量）物质作为主要目标。在大型污水处理厂中多采用以沉淀为中心的污水一级处理和以生物处理为中心的污水二级处理。有时为了去除氮、磷等物质，还在生物处理后，进行污水三级处理。
污水处理的产物──初级沉淀池产生的污泥，由污泥处理系统处理。污泥处理系统是污水处理厂的组成部分，污泥采用需氧消化和厌氧消化两种方法处理。需氧消化多用于服务人口在 5万以下的小型污水处理厂；而厌氧消化则普遍用于大中型污水处理厂。污泥处理的程序是：污泥浓缩、污泥厌氧消化、污泥干化、焚烧。工业废水处理工艺流程的确定较为复杂，应综合考虑各方面的因素，如去除的主要对象，对处理出水水质的要求，废水的水量、水质的变化等。对各种污染物可以采用的处理单元如表：处理工艺流程的排列顺序，是先简单后复杂；从去除对象考虑，则先去除悬浮的污染物，然后去除胶体物质和溶解性物质。
三、污水处理厂设计 提升泵房的设计与运行
提升泵房的电耗一般占污水处理厂总电耗的10%～20%，是污水厂节能的重点。提升泵房的节能首先要从设计入手，尤其是水泵的选型要科学；在实际运行中也要使水泵常在高效区运行，科学合理地创造最佳运行工况。
1.1 污水提升泵的选型应以平均时低水位确定水泵的扬程
在常规设计中，一般取极限最低水位和最高水位作为确定水泵扬程的选型依据。这就造成除在最低水位以外的绝大多数工况下，实际扬程低于设计扬程，导致水泵的运行工况在平时大部分时间里都偏离水泵运行的高效区以外，从而水泵运行效率较低，造成能量的浪费。更有甚者，如果按最低水位和最高水位确定水泵扬程所选水泵的所配电机的运行功率随水泵实际流量的增大而升高的曲线时，由于在平时的运行中水泵的实际扬程比设计扬程小，固其实际流量增大，由此引起电机的实际运行功率上升而超负荷运行，从而导致电机的经常跳闸停机，这种频繁的启停对于电机和水泵造成极大的损坏。如图1所示，实线表示选定的型号及参数，箭头表示实际运行情况。
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所以必须采取科学的水泵选型方法，在设计和运行中总结出的经验如下：
（1）以平均时低水位作为确定水泵扬程的选择依据，再以极限最低水位对其校核，如此则能满足实际需求，且能保证水泵在其高效区范围内运行，节省能耗（一般污水处理厂的提升泵房后为沉砂池，其水位相对恒定，所以提升泵的扬程取决于提升泵房集水井的水位）；
（2）选择功率曲线比较平缓的全扬程水泵，这样可以保证在实际扬程与设计扬程不符时电机仍能正常运行，避免频繁启停对电机和水泵的损害，并节省能耗（电机和水泵的启动电流远大于正常运行时的电流）。如图2所示，实线表示选定的型号及参数，箭头表示实际运行情况。
1.2 提升水泵应在高水位时启动以保证其在正常水位内高效运行
由于污水厂的进水流量变化较大，使水泵井的水位变化较大。如果在水泵井的水位达到水泵的设计运行水位时即启动，则由于污水从管道中来水的速度远小于水泵的抽水速度，这样水泵井的水位就会下降很快，当低于设计水位时，水泵就要停止运行以等待来水，到设计水位时再行启动。由此造成水泵和电机的频繁启停，对其造成严重损害，并增加了能耗。
通过在实际运行中总结的经验，提倡水泵要在水泵井处于高水位（可以达到最高水位）时方才启动，这样即使来水速度远小于抽水速度，由于在最高水位启动相当于储备了备用水量，这样就可以保证水泵在其正常水位内高效运行，节省能耗，并避免频繁的启停对水泵和电机的损害。同时由于在高水位下管道中为满流，提高了污水在管道中的流速，避免了管道淤积，减少了大量管道疏通的工作量。
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www.xiexiebang.com 2 沉砂池的设计与运行
沉砂池的功能是去除比重较大（其相对密度约为2.65）、粒径大于0.2mm的无机颗粒如泥砂、煤渣等。沉砂池一般设于泵站、倒虹管前，以便减轻无机颗粒对水泵、管道的磨损；也可以设于初次沉淀池前，以减轻沉淀池负荷及改善污泥处理构筑物的处理条件。
沉砂池的效率对于后续处理效果有很大的影响，然而大多污水厂在建成后没有严格校核其沉砂效率，以至于运行后发现沉砂池的沉砂效果不佳，对后续的水泵及二级生化处理造成不良影响。如采用CAST工艺的污水处理厂，其旋流沉砂池的后续构筑物为曝气池，如果沉砂池沉砂效果不理想，则砂粒会在曝气池内逐渐累积，对活性污泥或生物膜的正常生长、繁殖及其对污染物的降解产生一定的破坏，影响曝气池的处理效果；另外，会造成沉淀污泥中无机颗粒比重超标，影响污泥的进一步处理效果，如脱水对污泥脱水机的损害或影响污泥堆肥的效果和污泥的肥力。
所以，污水处理厂建成后，在工艺调试的单机调试和设备联动调试阶段有必要对沉砂池的沉砂效果作严格的校核。以下根据实际经验对沉砂池沉砂效果的检测校核方法作一说明。
以采用CAST工艺的某污水处理厂的旋流沉砂池为例。旋流沉砂池是替代传统沉砂池及其刮砂设备的新型装置。旋流沉砂器通过水力旋流作用，并依靠机械搅拌辅助加强旋流而产生离心力，达到离心分离污水中固体颗粒的作用。其检测校核方法如下：
启动CAST池回流泵（利用清水试验后的曝气池中的清水回流入沉砂池）和搅拌机，使沉砂池处于工作状态。从沉砂池进水口处投入砂砾（细格栅后），并采取水样（沉砂池进口闸板后），测定进水中0.2mm的砂砾重量；在沉砂池出口处（巴氏槽处）采取水样，测定出水中0.2mm砂砾重量，以此计算沉砂池对粒径0.2mm以上的砂砾去除率。
计算方法为：P＝（W1－W2）/W1×100％
其中：P——沉砂池对0.2mm以上的砂砾去除率；
W1——进水水样中0.2mm的砂砾重量；
W2——出水水样中0.2mm的砂砾重量。
当砂粒直径Φ≥0.30mm时，除砂效率P≥95％；
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www.xiexiebang.com 当砂粒直径Φ≥0.20mm时，除砂效率P≥85％；
当砂粒直径Φ≥0.15mm时，除砂效率P≥60％。
一般情况下，沉砂池对于粒径0.2mm以上砂粒的去除率需要达到85％方能满足要求。在生物脱氮除磷工艺中优先选择A/O(+化学除磷)工艺
当前能够进行脱氮除磷的工艺很多，其中使用最为广泛的是A/O工艺（早期）、A2/O工艺（近期）。由于当前对氮和磷的指标必须兼顾，A/O工艺虽然在脱氮或除磷中有很好的效果，但是不能同时脱氮除磷，所以近年来能够同时进行生物脱氮除磷的A2/O工艺更是为大多设计者所采用，而A/O工艺应用越来越少。
按传统生物脱氮除磷机理，要达到同时脱氮除磷的效果，则必须创造相对独立的厌氧、缺氧和好氧环境，并让各反应必须具备的因素（一定量的细菌，反应物如氨氮、硝酸盐、作为碳源或能源的有机物，O2等）在该环境下实现。常规A2/O工艺（厌氧-缺氧-好氧）及其各种改良型工艺（增设预缺氧池的两点进水A2/O工艺和两点进泥A2/O工艺，缺氧池前置的倒置A2/O工艺，以UCT工艺为代表的其它工艺）的流程是设立三个独立的反应区以分别实现厌氧、缺氧和好氧环境，通过污泥回流和混合液的回流使各反应的细菌和对应的反应物在各环境下完成各自功能。
以下就A2/O工艺的缺陷及其各种改良型工艺的不足和A/O(+化学除磷)工艺的相对优势做一番有益的探讨：
（1）常规A2/O工艺的缺陷
1）污泥龄方面不可调和的矛盾。
硝化菌的世代周期较长，则脱氮必须具有较长的污泥龄；除磷是利用聚磷菌将磷贮存在体内然后通过排出剩余污泥的方式排出系统的，所以除磷要求较短的污泥龄。这是一对不可调和的矛盾，工艺中所能采取的一切措施皆只能在其间找到一个合适的平衡点，不能取得两者俱佳的效果。另外，硝化需要长泥龄以保证硝化菌的数量，而反硝化则需较短泥龄，以促进反硝化菌的更新并保持高活性。所以，在硝化和反硝化容量的配置间存在着泥龄的矛盾。
2）混合液回流方面的矛盾。
好氧池位于流程的末端，氨氮基本上完全氧化，出水中氮的主要形式是硝酸盐氮。从理论上说，好氧池混合液回流比越大，则出水硝酸盐氮越少，去除总氮的效果越好。但是过大的回流比会使硝酸盐混合液中携带的溶解氧对缺氧 中国污水处理工程网
www.xiexiebang.com 环境的破坏愈趋明显，而在有分子氧条件下，脱氮菌优先利用游离氧而不是硝酸盐氮作为电子受体，从而反硝化受到阻碍。在运行中有时要保持好氧池末端低溶解氧浓度以保证脱氮除磷的效果，但是这引起另一个问题：即较低的溶解氧浓度使二沉池容易处于厌氧状态，沉淀的污泥会重新将磷释放到水体中，而且会发生内源反硝化，造成高磷污泥上浮，影响出水水质，尤其是总磷。同时，高回流比使动力消耗增加，运行费用升高。
3）污泥回流方面的矛盾。
污泥回流是为了保证各反应池中有一定数量的完成各自功能的细菌。理论上说，参与释磷吸磷的聚磷菌越多，参与反硝化和和硝化的细菌越多，则除磷脱氮效果越好。但是，除磷是通过排出高磷污泥来实现的。这样剩余污泥的排放量就和污泥回流量发生了矛盾。并且，回流污泥中携带的硝酸盐氮会对厌氧释磷效率产生抑制，导致好氧吸磷动力不足，从而降低除磷效率。
4）在碳源竞争方面的矛盾。
碳是微生物生长需要要最大的营养元素。在脱氮除磷系统中，碳源大致上消耗于释磷、反硝化和异养菌正常代谢等方面。从上述脱氮除磷机理可以看出，释磷和反硝化的反应速率都与进水碳源中的易降解部分，尤其是挥发性有机脂肪酸（VFA）的数量关系很大。一般来说，城市污水中易降解碳源有机物的数量是十分有限的。以脱氮来说，只有当进水中C/N比达到8时，其中的易降解碳源有机物部分才能保证高反硝化效率所需的碳源是充足的。所以，在A2/O工艺中（尤其是进水C/N比较低时）的释磷和反硝化之间，存在着因碳源不足而引发的竞争性矛盾。
5）对水质、水量变化很敏感
（2）各种改良型A2/O工艺的不足之处
常规A2/O工艺中的缺陷在各种改良型A2/O工艺中仍然存在。除此之外，各种改良型A2/O工艺还存在如下问题：
1）两点进水改良型A2/O工艺在常规型的厌氧池前增设了预缺氧池，虽然可以消除回流污泥中的硝态氮对后续厌氧池聚磷菌释磷的影响，同时也能保证厌氧池严格的厌氧环境以提高释磷效率。然而，其增设预缺氧池要求两套配水系统，基建投资加大，运行管理趋于复杂；且使整体流程更长，水力停留时间增大，处理效率和运行费用提高。
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www.xiexiebang.com 2）两点进泥改良型A2/O工艺也增设预缺氧池，并将大部分回流污泥回流至缺氧池，将少部分污泥回流至预缺氧池。这种方式只能减轻回流污泥中的硝态氮对厌氧释磷效率的影响，而且使参与厌氧释磷的污泥量减少，影响最终的除磷效率。
3）缺氧区前置的倒置A2/O工艺使回流混合液和回流污泥中的硝态氮优先利用进水中的有机物进行反硝化，保证很高的脱氮效率，同时也消除了硝态氮对厌氧释磷的影响，并使后续厌氧池能够形成严格厌氧环境。但是先进行反硝化将进水中易降解有机物消耗殆尽，使后续厌氧池中聚磷菌的厌氧释磷过程由于缺少碳源而释磷不充分甚至不释磷（只降解贮存的糖原获得能量），则后续的好氧吸磷动力严重不足，影响最终的除磷效率。
4）UCT工艺把常规A2/O工艺的缺氧区分为前后两个部分，将硝化混合液回流至缺氧区，再将缺氧区前部的混合液回流至厌氧区；回流污泥先进入缺氧区前部。这种作法实际上是划出一个小的缺氧区专门消耗回流污泥中的硝酸盐，故避免了回流污泥中的硝酸盐对厌氧区的冲击，改善了聚磷菌的释磷环境。但是，进入缺氧区前部的回流污泥只有一小部分进入厌氧池经历了释磷过程，其实际除磷效果因此显著降低。
（3）A/O(+化学除磷)工艺的相对优势
1）A/O(+化学除磷)工艺不必在生物脱氮除磷系统中同时兼顾脱氮和除磷二者都具有很高的去除率，只用考虑脱氮取得高去除率同时有一定的除磷效果（一般可以达到50％）即可，再通过设置化学除磷系统保证磷的去除率。所以在A2/O工艺及其各种改良型工艺中存在的缺陷和不足都可以得到很好的解决：脱氮和除磷的污泥龄方面的矛盾基本不存在，混合液回流和污泥回流中的硝态氮对聚磷菌释磷的影响可以通过化学除磷来解决，混合液回流中携带的溶解氧对缺氧环境的破坏可以通过降低好氧池末端的溶解氧达到降到最低，脱氮和除磷对碳源的竞争导致的碳源不足问题基本不存在。所以，A/O(+化学除磷)工艺在保证脱氮除磷效果的前提下，具有流程简单、占地少、运行管理方便、投资和运转费用较低的优点。
2）西方国家在生物脱氮除磷方面的理论研究比国内深入，运行经验比国内丰富。当氮、磷要求严格时，鉴于传统脱氮除磷理论下二者的矛盾，普遍采用生物脱氮+化学除磷的工艺。所以我们国内的污水处理厂在工艺的选择上不能不深入分析，能用工艺流程精简、能耗较低、运行管理比较方便的A/O(+化学除磷)工艺，就不用A2/O工艺及其各种改良型工艺。
3）当前在脱氮和除磷研究发面发现了很多新现象，由此产生了很多新理论如：短程反硝化（亚硝酸盐型反硝化）理论、厌氧氨氧化理论（氨氮和亚硝酸盐氮直接反应转化为氮气）、好氧反硝化（在好氧条件下，由异养型硝化菌 中国污水处理工程网
www.xiexiebang.com 和好氧反硝化菌同时完成硝化和反硝化）理论、DPB菌（反硝化除磷菌）在缺氧条件下的同时反硝化除磷理论。在这些新理论基础上开发出的新工艺表现出的共同点在于工艺流程精简，能耗较小，运行管理方便。所以采用A/O(+化学除磷)工艺在流程上更接近于新工艺，只需变换运行参数和适当变化即可，有利于新工艺应用后的改造或者扩建。
选择污水厂的处理工艺是一件复杂的事情，目前的各种处理工艺，都各有优缺点，只有最适合某个工程的工艺，并不存在最先进的工艺。设计者应该优先选择运行管理简单、运转费用低的工艺。
根据设计经验和对当前众多使用A2/O工艺及其各种改良型工艺的污水处理厂的实际运行情况的总结和研究，我们认为：A2/O工艺及其各种改良型工艺在理论上虽然可以达到很好的同时脱氮除磷的效果，但是其流程长，运行管理复杂，能耗大，运转费用高，且在实际运行中很难实现最佳运行条件，往往是脱氮与除磷的效果不能两全。而相比来说，A/O(+化学除磷)工艺流程精简、占地少，投资和运转费用较低，运行管理比较方便，并且便于在新理论基础上开发的工艺应用到工程实践后的改造。所以我们推荐使用A/O(+化学除磷)工艺。二沉池的设计与运行
二次沉淀池的主要功能是进行泥水分离以及污泥的贮存和浓缩，它处于整个生化处理系统的末端，其设计和运行的效果对出水水质具有直接而重大的影响。尤其是当前对总磷的排放标准愈趋严格的情况下，其设计和运行的效果对总磷指标影响很大。因为除磷是通过排出高磷剩余污泥实现的，若二沉池设计运行不善，则出水SS升高，而SS实际上是高磷污泥，严重影响出水总磷指标。所以，更应该深入研究实际情况，使二沉池的设计更科学。
活性污泥的特点是质轻，易被出水带走，并容易产生二次流和异重流。而进出水方式以及进水的布水均匀性和出水堰口负荷是影响二沉池运行效果的重要因素。根据我们的在设计和运行中的经验，我们推荐使用周边进水和周边出水的方式，进水要做到均匀布水，出水堰口负荷应尽可能小，当实际出水流量达不到设计出水流量时可以考虑多加几周出水堰的方式解决。阐述如下：
（1）进水出方式
图3为中心进水周边出水（A）和周边进水周边出水（B）的沉淀池示意图。可以看出，周边进水周边出水方式与中心进水周边出水方式相比，出水的流程更长，有更长的时间完成泥水分离的过程，且二次流、异重流的影响相对较小，沉淀效果更好。
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四、污水处理厂工程工艺选择
污水处理厂工艺的选择，直接关系到一个地区污水处理的效果，关系到整个地区的可持续发展和环境建设。处理厂工艺是指在达到所要求的处理程度的前提下，污水处理各单元的有机组合。而污水处理厂工艺的选择，直接关系到建设费用和运行费用的多少、处理效果的好坏、占地面积的大小、管理上的方便与否等关键问题。1.污水处理级别的确定
选择污水处理工艺流程时首先应按受纳水体的性质确定出水水质要求, 并依此确定处理级别, 排水应达到国家排放标准(GB8978-1996)。设市城市和重点流域及水资源保护区的建制镇必须建设二级污水处理设施；受纳水体为封闭或半封闭水体时, 为防治富营养化, 城市污水应进行二级强化处理, 增强除磷脱氮的效果；非重点流域和非水源保护区的建制镇, 根据当地的经济条件和水污染控制要求, 可先行一级强化处理, 分期实现二级处理。2.工艺流程选择应考虑的因素
2.1技术因素 处理规模；进水水质特性，重点考虑有机物负荷、氮磷含量；出水水质要求, 重点考虑对氮磷的要求以及回用要求；各种污染物的去除率；气候等自然条件, 北方地区应考虑低温条件下稳定运行；污泥的特性和用途。
2.1经济因素 批准的占地面积, 征地价格；基建投资；运行成本；自动化水平, 操作难易程度, 当地运行管理能力。
3.工艺流程选择的原则 保证出水水质达到要求；处理效果稳定, 技术成熟可靠、先进适用；降低基建投资和运行费用, 节省电耗；减小占地面积；运行管理方便, 运转灵活；污泥需达到稳定；适应当地的具体情况；可积极稳妥地选用污水处理新技术。
3.污水处理工程工艺流程的比较和选择方法 3.1技术比较
在方案初选时可以采用定性的技术比较, 城市污水处理工艺应根据处理规模、水质特性、排放方式和水质要求、受纳水体的环境功能以及当地的用地、气候、经济等实际情况和要求, 经全面的技术比较和初步经济比较后优选确定。方案选择比较时需要考虑的主要技术经济指标包括: 处理单位水量投资、削减单位污染物投资、处理单位水量电耗和成本、削减单位污染物电耗和成本、占地面积、运行性能可靠性、管理维护难易程度、总体环境效益等。定性比较时可以采用有定论的结论和经验值等, 而不必进行详细计算。几种常用生物处理方法的比较见表1。
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3.2经济比较在选定最终采用的工艺流程时, 应选择2～ 3 种工艺流程进行全面的定量化的经济比较。
年成本法。将各方案的基建投资和年经营费用按标准投资收益率, 考虑复利因素后, 换算成使用年限内每年年末等额偿付的成本-年成本, 比较年成本最低者为经济可取的方案。
净现值法。将工程使用整个年限内的收益和成本(包括投资和经营费)按照适当的贴现率折算为基准年的现值, 收益与成本现行总值的差额即净现值, 净现值大的方案较优。
多目标决策法。多目标决策是根据模糊决策的概念, 采用定性和定量相结合的系统评价法。按工程特点确定评价指标, 一般可以采用5 分制评分, 效益最好的为5 分, 最差的为1 分。同时, 按评价指标的重要性进行级差量化处理(加权), 分为极重要、很重要、重要、应考虑、意义不大五级。取意义不大权重为1 级, 依次按2n-1 进级, 再按加权数算出评价总分, 总分最高的为多目标系统的最佳方案。评价指标项目及权重应根据项目具体情况合理确定。
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www.xiexiebang.com 进行工艺流程选择时, 可以先根据污水处理厂的建设规模, 进水水质特点和排放所要求的处理程度, 排除不适用的处理工艺, 初选2～ 3 种流程, 然后再针对初选的处理工艺进行全面的技术经济对比后确定最终的工艺流程。
城市污水处理厂工程的主要工艺
城市污水的主要污染物是有机物，因此目前国内外大多采用生物法。也有采用化学法的，比如四川遂宁市的污水就采用化学强化一级处理，但这种工艺的去除率不高，出水达不到国家规定的标准，只适用于某些特定的对出水水质要求不高的地方。
在生物法中，有活性污泥法和生物滤池两大类，生物滤池的处理效率不高，卫生条件较差，我国只有少数几座生物滤池城市污水处理厂，而活性污泥法占绝大多数。
活性污泥法有很多种型式，使用最广泛的主要有三类：①传统活性污泥法和它的改进型A/O、A2/O工艺，②氧化沟，③SBR工艺。
传统活性污泥法是应用最早的工艺，它去除有机物的效率很高，在处理过程中产生的污泥采用厌氧消化方式进行稳定处理，对消除污水和污泥的污染很有效，而且能耗和运行费用都比较低，因而得到广泛应用。近20年来，水体富营养化的危害越来越严重，去除氮、磷列入了污水处理的目标，于是出现了活性污泥法的改进型A/O法和A2/O法。A/O法有两种，一种是用于除磷的厌氧—好氧工艺，一种是用于脱氮的缺氧—好氧工艺；A2/O法则是既脱氮又除磷的工艺。
氧化沟是活性污泥法的一种变型，在水力流态上不同于传统活性污泥法，是一种首尾相接的循环流，通常采用延时曝气，在污水净化的同时污泥得到稳定。它不设初沉池和污泥消化池，处理设施大大简化。氧化沟具有传统活性污泥法的优点，去除有机物的效率很高，也具有脱氮的功能。如果在沟前增设厌氧池，还可同时除磷。氧化沟这种高效、简单的特点，使它在中小型城市污水处理厂中得到广泛应用。
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