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污水廠調節池的作用范文1
關鍵詞：能耗分析 流量調節 曝氣系統 節能途徑
1 能耗分析
城市污水處理廠消耗的能源主要包括電、燃料及藥劑等潛在能源，其中電耗占總能耗的60％～90％，具體電耗分布情況因工藝和管理水平的不同而有差異(見表1)。
表1 部分城市污水廠電耗情況 廠名 規模(104m3/d) 處理等級 電耗(kW·h/m3) 備注 上海西區污水廠 1.2 2 0.218 無消化 上海曹楊污水廠 2.0 2 0.232 上海東區污水廠 4.5~5.0 2 0.335 太原北郊污水廠 1.4 2 0.255 有消化
根據資料分析不難得出以下結論：
① 污水處理電耗占全廠總電耗的50％～80％，污泥處理僅占15％～40％，可見污水處理是處理廠耗電大戶，自然也就是節能重點。其中又以提升泵、風機為重中之重。
② 表1列出4個污水廠均為老廠，無污泥脫水等工藝，處理單位污水耗電量約0.262 kW·h/m3，從表面上看與日本全國平均0.260 kW·h/m3 相近，比美國0.20 kW·h/m3稍高。但仔細分析就會發現：日本沉砂池普遍有洗砂、通風、脫臭等，約耗電0.01 kW·h/m3；美、日兩國普遍對出水進行消毒處理，該項電耗約0.002 kW·h/m3；美、日兩國對污泥都進行消化、脫水、焚燒處理，美國還進行氣浮處理，約耗電0.05～0.1 kW·h/m3，而回收的能源均未計算在內。另外，美、日兩國自控設備比我們多，照明空調等耗電也比我們多不少?？梢娎蠌S節能問題十分突出，潛力巨大。
2 提升泵的節能
提升泵的電耗一般占全廠電耗的10％～20％，是污水廠的節能重點。提升泵的節能首先應從設計入手，進行節能設計；對于已投產的污水廠，仍能通過加強管理或更換部分設備進行節能。
2.1 精確計算水頭損失，合理確定泵揚程
從泵的有效功率NU=γQH可以看出當γ、Q一定時，NU與H呈正比，因此降低泵揚程節能效果顯著。如天津東郊污水廠總水位差4.5m，小于紀莊子污水廠的6 m，僅此一項每年即可節電100×10.4kW·h。然而，目前進行污水廠設計時，水頭損失估算普遍偏高，導致泵揚程計算值偏高。在日本一般污水廠總水位差僅2.0 m左右，可見我們的差距還很大。
降低泵揚程可采取以下措施：
① 總體布置要緊湊。連接管路要短而直，盡量減小水頭損失。
② 改非淹沒堰為淹沒堰［1］，落差可由35～40cm減少到10cm。
③ 日本總水位差小的關鍵在于初沉池、曝氣池、二沉池均采用方形平流式，三池為一體，首尾相連，水流通暢，從而最大限度地減小了水頭損失。雖然造價比輻流式要高一些，但其差價很快可以從節電效益得到補償。平流式沉淀池在我國應用較少，主要原因是刮泥設備不過關，近年來環保設備技術水平有了長足進步，所以平流式沉淀池應用前景廣闊。
2.2 流量調節方式
污水廠進水量往往隨時間、季節波動，如果按目前通行的以最大流量作為選泵依據，水泵全速運轉時間將不超過10％［2］，大部分時間都無法高效運轉，造成能源浪費。
由軸功率N=NU/η1(η1為泵運行效率)可以看出，一定流量揚程下NU是一定的，而泵的軸功率直接由η1決定，所以應選擇合適調控方式，合理確定泵流量，以保證泵始終高效運轉。
2.2.1 轉速加臺數控制方式
目前國外大型污水廠普遍采用轉速加臺數控制方法，定速泵按平均流量選擇，定速運轉以滿足基本流量的要求；調速泵變速運轉以適應流量的變化，流量出現較大波動時以增減運轉臺數作為補充。但是由于泵的特性曲線高效段范圍不是很大，這就決定了對于調速泵也不可能將流量調到任意小，而仍能保持高效。四種調速方法效率-轉速關系如圖1。
2.2.2 其它調節方式
除調速外還有一些流量調節方式，不需添置設備，只需加強管理，就可很快收到可觀效益。
① 機構調節
主要指水量出現大的波動時關閉或開啟出水閘，這樣雖然會增大水頭損失，但因N-Q曲線為上升曲線，所以還是有一定節能作用的。
② 運行方式調節
一般可以很簡單地采用隨進水量增減臺數的方法進行，通過縮短運行時間達到節能目的。這一點在各廠都已采用，但要注意對于大型水泵，因為啟動電流很大，所以應盡量避免頻繁啟動。
③ 調整改造
離心式水泵都配有一系列直徑的葉輪，可簡單地通過更換葉輪使水泵適應低于額定流量的流量。另外，在確認流量為恒定低流量后，還可以采用切削葉輪的方法。
2.3 選用高效電機及傳動裝置
泵系統電耗 W=t NU/(η1η2η3)
式中 η2、η3--傳動效率和電機效率
t --- 運行時間
因此可從η2、η3入手，采用高效電機進行節能。
高效電機沒有一個準確定義，一般效率比常規電機高2％～8％，雖然提高幅度不大，但因為污水泵大多為大功率、24h運轉，所以即便只提高1％，節能效果也是很明顯的。
當然高效電機價格比普通電機高15％～60％，所以采用該方法應進行經濟校核，看是否能在使用期內由節電效益收回投資。
3 曝氣系統的節能
鼓風曝氣系統電耗一般占全廠電耗的40％～50％，是全廠節能的關鍵。最根本的節能措施就是減小風量，而減小風量必須提高擴散裝置效率，降低污泥對氧的需求。
3.1 擴散裝置
3.1.1 改進布置方式
傳統的曝氣池，曝氣管是單邊布置形成旋流，過去認為這種方式有利于保持真正推流，另外可以減小風量，但經過多年實踐與研究發現，這種方式不如全面曝氣效果好。全面曝氣可使整個池內均勻產生小旋渦，形成局部混合，同時可將小氣泡吸至1/3到2/3深處，提高充氧效率，見表2。
表2 不同充氧方式的效率［3］ 曝氣方式 單邊曝氣 全面曝氣
(間距6.1 m) 中心曝氣 全面曝氣
(間距3.05 m) 充氧效率kgO2/(kW·h) 1.05 1.57 1.33 1.82 3.1.2 采用微孔曝氣器
微孔曝氣器可以減小氣泡尺寸，增大表面積，因而轉移速度高，節約風量。天津東郊污水廠和紀莊子污水廠均采用微孔全面曝氣，比穿孔管節電20％以上。英國有報道采用微孔曝氣每去除1 kgBOD可節約風量25％，電力18％［4］。日本的情況如表3所示。
表3日本不同擴散裝置的效率［4］ 曝氣方式 穿孔管 微孔曝氣 氣量(m3/kgBOD) 36 30 耗電量(kW·h/kgBOD) 1.3 1.1
美國對一大批老式穿孔曝氣進行了改造，效果顯著。如美國的Hartford在224 640 m3/d的污水廠采用微孔曝氣，實際氧利用率從穿孔管4.4％提高到了10.0％，總投資600 000美元，每年節約電費200 000美元，不計清洗費用，3年即可收回投資［5］。
3.2 風量控制節能
選擇風機時，都要在計算需氣量基礎上加上一個足夠大的安全系數，以滿足最大負荷時的需要。所以在日常負荷下一般都要適當減小風量，負荷低時更應如此，這不僅是節能的需要，也是防止過曝氣、保證處理效果的要求。而進行風量控制是曝氣系統效果最顯著的節能方法，據EPA對美國12個處理設施的調查結果顯示，以DO為指標控制風量時可節電33％［4］。圖2反映了風機風量與電耗的關系，圖中電耗指每小時的耗電量。
可見，電耗隨風量變化很大，因此進行風量控制節能效果顯著，而且功率越大效果越明顯，當然風量并不是可以任意減小，它將受到許多因素的影響。
3.2.1 風量程序控制
長期觀測進水水質、水量，掌握其變化特性，再由經驗確定風量與時間的關系，并設定程序，自動進行控制。該方法簡便易行，但當水質水量出現很大波動時，應與其他方法配合使用。
3.2.2 按進水比例控制風量
該方法也比較簡單，按一定氣水比，根據進水量調節風量即可。但該方法最易受水質波動的影響，處理效果不穩定。
3.2.3 按DO控制風量
曝氣池DO是一個重要運行參數，理論上達0.3mg/L就不影響微生物的生理功能，但考慮到水質水量的波動，一般保證入口處0.5～1.0mg/L，出口2～3mg/L［4］即可。如天津東郊污水處理廠采用溶解氧PLC自動控制風量，可節省氣量10％；日本有報道DO控制風量可節電10％～30％。
3.3 風量調節方式
由于各種風量控制方式最終都要由調節風機來實現，所以與水泵相似，風機也存在風量調節問題，也就同樣存在高效運轉問題。目前城市污水廠一般都采用高速離心風機，其原理與離心泵相似，所以原則上泵調節流量的方式同樣適用于風機。
另外，泵的調速方式也適用于風機，雖然需要一定投資，但節能效果也更明顯。
除此之外，風機還有一些不同于水泵的特殊調節方式，如進口導葉片調節，這也是目前普遍采用的技術。天津東郊污水廠從法國引進的高速離心風機帶有進口導葉片調節裝置，當單池DO過高時，PLC會發出指令關小該池空氣管蝶閥，當各池DO都偏高時，PLC就會發出指令關小進口導葉片，采用該技術可節電10％。
參考文獻
1 周雹. 關于污水處理廠設計中的幾個問題的討論. 中國給水排水，1989；5(2)
2 呂乃熙. 城市污水節能技術及其發展主要趨向. 建筑選刊，1990；(1)
3 王彩霞. 城市污水處理廠能源開發利用與節能技術. 設計與研究，1991
4 日本下水道協會. 下水道施設省資源省エネルギ化對策. 1983
污水廠調節池的作用范文2
[關鍵詞]變頻器；污水處理廠；粗格柵提升泵房；污泥泵房；送水泵房
中圖分類號：X5 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）15-0269-01
一、引言
隨著社會經濟的發展，我國各地出現了不同程度的能源和環境危機，節能、環保的問題越來越被社會、政府所重視，污水處理作為環保領域最重要的組成部分之一，如何節能、高效的滿足污水處理工藝要求，是電氣自控專業很有必要研究的一個問題，本文以鄂爾多斯市南郊污水廠工程為例，介紹了在污水處理廠中變頻器的使用情況及節能效果。
二、污水處理廠簡介
南郊污水處理廠污水處理流程主工藝為TU氧化溝，中水處理流程主工藝為絮凝沉淀池+V型濾池，主要工藝單體為粗格柵提升泵房、細格柵旋流沉砂池、TU氧化溝、污泥泵房、污泥脫水機房、絮凝沉淀池、V型濾池、送水泵房等。污水處理規模為2.5萬 m3/d，中水處理設施規模2.5萬 m3/d，目前已投產運行。
南郊污水廠中采用變頻技術的設備主要為粗格柵提升泵房內的提升泵、污泥泵房中的回流污泥泵以及送水泵房中的送水泵。
三、水泵變頻控制原理及變頻器選用
污水處理廠采用的變頻器為ABB公司ACS510系列變頻器，此系列變頻器的功率范圍為0.75kW～160kW，變頻器內置2個AI模擬量輸入端口，2個AO模擬量輸出端口，6個DI輸入端口，3個繼電輸入端口，可方便的實現頻率給定、頻率輸出顯示、啟/停、恒速選擇、設備繼電互鎖等各類功能，滿足污水廠變頻設備的功能要求。
四、粗格柵提升泵變頻控制設計
粗格柵提升泵房內提升泵的作用是將污水廠通過粗格柵過濾后的進水由低液位提升至高液位，以實現后續污水處理流程實現重力流，污水提升泵的合理、高效運行是污水處理流程正常執行的重要保證。
提升泵選擇的依據為進水量及揚程，應啟動2臺75kW提升泵，但污水廠所服務的區域為新建開發區，部分計劃內的排水企業尚在建設中，進水無法達到設計水量。這就造成2臺水泵同時運行時提升泵房液位下降過快，停1臺泵后液位又會很快上漲，造成水泵頻繁啟停，縮短水泵的使用壽命。
針對這個問題，設計采用變頻方式調節水泵流量，水廠進水提升泵共設3臺，2用1備，2臺運行水泵中的一臺根據進水情況調節運行頻率，滿足進水量要求。由于進水量每天的瞬時流量變化很頻繁，變頻器直接根據流量控制會造成變頻器頻繁調節水泵運行頻率，影響水泵使用壽命，所以進水提升泵根據集水井的液位調節變頻參數，以控制集水井液位的方式間接調節提升水量。集水井設超聲波液位計一臺，液位計采集到的4～20mA液位信號提供至廠內PLC，PLC再根據程序要求輸出控制信號至變頻器，根據調節變頻值。
五、回流污泥泵變頻控制設計
污泥泵房主要需要變頻調節的設備是回流污泥泵，因為回流污泥量與氧化溝內污水的溶解氧、污泥濃度、水中污染物成份組成、進場水量等諸多參數均有關聯性，針對這些參數做精確閉環調節的難度大，復雜程度高，如果設定不當或進水條件變化還很容易造成處理效果下降的風險，所以，根據以往設計經驗，回流污泥泵的變頻運行方式為：在一定時間內采用定頻恒流量的方式運行，采用變頻的主要目的是保證污泥泵在一定范圍內調節回流污泥量的能力，在污水廠進水量和水質發生變化時可靈活方便的調節污泥量，達到工藝要求。
回流污泥泵功率為75kW，二用一備，因為回流污泥量的參數需待污水進場后在試運行調試階段再根據進場水質的實際檢測結果設定，所以本工程設計階段未指定具體的變頻要求，只是設計在60%～200%之間可調，水廠運行后，回流污泥泵在一段時間內固定在一個頻率運行，使污泥回流量相對穩定，回流比根據進水量做一定的波動，待水質或進水量有大的改變后，再調節變頻參數，使氧化溝的MLSS、DO等參數滿足工藝要求。
根據以上分析，回流污泥泵控制中變頻主要采用定頻方式運行，一段時間內不做動態調節，回流泵控制柜采用手/自動控制，控制柜變頻參數可由中控室上位機或現場通過變頻器AI端口設定。
六、送水泵變頻控制設計
送水泵房主要設備是送水泵，送水泵的工作原理為變頻恒壓供水系統。該方式通過變頻器的頻率調整改變水泵流量，從而使管網水壓連續變化。壓力傳感器檢測管網水壓，在PLC內輸入壓力設定信號和壓力反饋信號后，經可編程控制器PLC內部控制程序的計算，輸出給變頻器轉速控制信號，實現管網水壓的閉環調節，使供水管網的壓力值在設定值上下小范圍浮動，滿足管網水壓的設定要求。
采用恒壓供水方式，供電頻率升高時，水泵轉速加快，供水量相應增大；用水量減少時，頻率降低，水泵轉速減慢，供水量亦相應減小，這樣就保證了供水效率，同時達到了提高供水品質和供水效率的目的，“用多少水，供多少水”，由于恒壓供水的優越性，目前已經在我國得到了普遍的認可。
南郊污水處理廠管網壓力為0.8MPa，本工程生產的中水主要用途為綠化用水及景觀河補水，根據當地情況，本期共設2個綠化區，采用分區供水的方式運行。其中1區出水管規格為DN400，V=0.77m/s，1000i=2.2m，本區設立式離心泵2臺，1用1備，單臺參數：Q=360m3/d，H=70m，N=132kW。2區出水管規格為DN500，V=0.93m/s，1000i=2.33m，本區設立式離心泵2臺，1用1備，單臺參數：Q=685m3/d，H=51m，N=132kW。兩組泵及管網獨立運行，互不干擾。
根據工藝設置，電氣自控也設置2套獨立的控制系統控制水泵運行。水泵控制原理是根據管道壓力上下限設定值與壓力實測值（插入式壓力傳感器傳回）的偏差進行PLC自動控制，由PLC輸出頻率給定信號至變頻器。變頻器再根據PLC發來的頻率給定信號及預先設定好的加速時間等內置流程控制水泵的轉速以保證水壓保持在壓力設定值的上、下限范圍之內，實現恒壓控制?？刂屏鞒桃妶D1。
七、結論
實踐證明，采用變頻調速技術，可以改善傳統的設備運行方式，不僅節約能源，而且對于提高整個污水處理系統的自動化水平，減輕廠內操作人員的勞動強度，滿足處理工藝的特殊需求等方面都有很好的效果，在污水處理行業值得推廣應用。
參考文獻
[1] 張燕賓.變頻器應用教程[M].北京：機械工業出版社，2007.
污水廠調節池的作用范文3
關鍵詞：污水處理廠；工藝流程；設計參數
中途分類號：U664.9+2文獻標識碼：A
一、工程概況：
某新區工業基地污水處理廠工程規劃總規模為6×104 m3/d，分三期進行建設。一期（本工程）工程設計規模為1.5×104 m3/d，二期工程規模增至3.0×104 m3/d，三期工程規模最終至6.0×104 m3/d。
此污水廠遠期建設總用地面積為92.5畝，其中一期污水廠用地面積35畝，二期污水廠用地面積21畝，三期污水廠用地面積36.5畝。
按照新區工業基地排水總體規劃的要求，新區工業基地污水處理廠的污水收集范圍總控制面積15平方公里。上述區域內的排水采用雨、污分流制，雨水就近排入自然水體，污水收集后進入工業基地污水處理廠。
本工程主要采用CAST工藝+沉淀+過濾處理工藝。包括預處理、生物處理、深度處理、生物除臭、污泥處理、工藝配套建筑物及廠區建筑物等七部分。
預處理部分構筑物有控制井、粗格柵間及進水提升泵房、細格柵間及曝氣沉砂池（各一座）。
生物處理部分有CAST生物池（一組二座）。
深度處理部分有調節池（一座），高密度反應沉淀池（一座），纖維轉盤濾池（一座），紫外線消毒渠（一座）及巴氏計量渠（一座）。
生物除臭系統包括預處理部分除臭、污泥部分除臭和除臭生物濾池一座。
污泥處理部分有儲泥曝氣池(一座)和污泥脫水車間(一座)。
工藝建筑物有加藥間（與脫水機房合建）、鼓風機房、廠區回用水泵房、熱泵機房、變配電室、進水水質分析間及出水水質分析間（各一座）。
廠區建筑物有綜合辦公樓、食堂及浴室、車庫及庫房、傳達室各一座。
二、設計進出水水質
（一）進水水質
根據《新區工業基地污水處理廠可行性研究報告》、《新區工業基地污水處理廠工程初步設計審查意見》及當地市環保局環評批復，確定以下結論：新區工業基地污水處理廠進廠水質各項指標均不高，屬于典型的城市污水水質。提出污水處理廠進水水質如下表2.1所示：
表2.1新區工業基地污水處理廠設計進水水質指標
（二）出水水質
本工程處理后的污水出路為大型自然水體河流。根據當地《黃河流域（陜西段）污水綜合排放標準》（DB61/224-2011），要求集中式污水處理廠排水應執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中的一級A標準。故確定工業基地污水廠污水處理的出水水質標準為：
CODcr≤50mg/lBOD5≤10mg/l
SS≤10mg/l TN≤15 mg/l
NH3-N≤5mg/l(8mg/l)TP≤0.5 mg/l
（注：括號內數值為水溫≤12℃時的控制指標。）
（三）設計工藝流程
三、污水處理廠總體設計
根據《新區工業基地污水處理廠工程初步設計批復》，污水處理采用CAST工藝+沉淀+過濾的處理工藝,出水采用紫外線消毒，污泥采用機械濃縮+機械脫水一體機脫水。工藝流程框圖如下：
工業基地污水處理廠工藝流程圖
四、污水處理廠污水、污泥設計
（一）工程設計規模：1.5×104m3/d；
（二）總變化系數Kz=1.50；
（三）最高日，最大時流量：937.5m3/h；
（四）平均日，平均時流量：625m3/h。
污水工藝設計計算時，粗格柵、污水提升泵房、細格柵、曝氣沉砂池以及構筑物之間連接管道按最高日最大時設計流量計算，CAST生物反應池、調節池、高密度反應沉淀、纖維轉盤濾池按平均日平均時流量乘以系數1.0考慮。
污泥工藝設計計算時，根據確定的污水計算流量所計算的最大污泥量，設計確定各污泥處理構筑物的規模。
五、主要構筑物設計
CAST生物池:
新建CAST生物池一組（2格），按處理能力1.5萬噸/日設計。為鋼筋混凝土結構。
·功能：
CAST生物池分2個格，每格均分為厭氧選擇區和主反應區。設置厭氧區的目的在于破壞難降解的高分子有機物，同時污泥中聚磷菌釋放磷，同時產生ADP，為后續工藝在好氧條件下聚磷菌過量攝取磷創造條件。此外，通過厭氧過程會產生污泥選擇作用，可有效防止污泥膨脹。
·運行
CAST反應池的設計運轉周期為6小時，其中進水曝氣4小時，沉淀1小時，潷水1小時。將2個反應池分別編號為1#、2#，
兩個反應池輪流進水，從整體看，進水是連續的,出水是間歇性的，各池進水是間歇的。在每個周期的反應過程中，反復進行曝氣、缺氧攪拌、再曝氣、再攪拌，從而實現氨氮硝化與反硝化的過程，達到除碳脫氮目的。
·設計參數：
混合液懸浮固體平均濃度（MLSS）：4300mg/L；
有機物污泥負荷：0.069KgBOD5/kgMLSS.d；
污泥回流比為：20%；
污泥齡：22.1d；
污泥產率：1.034Kgss/ kgMLSS.d。
本污水處理工藝在脫碳的同時，需要同步進行除磷脫氮。經計算，每分鐘需要空氣量為77m3/min。本系統污泥產量368.45 m3/d（含水率99.2%）。
·結構型式與尺寸：
CAST反應池結構尺寸L×B×H = 61.9m×49.4m×5.6m，有效水深5.00m，超高0.60m，總有效容積V有效=15289 m3。其中厭氧選擇區有效容積2594m3，水力停留時間為4.15小時,占總池容17.0%；主反應區有效容積12695m3，水力停留時間為20.3小時。
·安裝設備：
CAST反應池內主要設備有潛水攪拌器、剩余污泥泵、回流污泥泵、潷水器、膜片管式曝氣器、電動閥等。
（一）潛水攪拌器:
共5臺，4用1備（1臺庫房備用）。在每一厭氧選擇區內設2臺潛水攪拌器，葉輪直徑D=2500mm，功率N=2.3kw，連續運行，以保證厭氧區泥水充分混合，攪拌強度應達到液體流速≥0.3m/s。
（二） 剩余污泥泵:
共3臺，2用1備（1臺庫房備用）。每單池內設潛水污泥泵1臺。排泥泵可在反應池潷水時將剩余污泥排至儲泥池，每周期運行一次，每次排泥量約46 m3 ，Q=137m3/h，H=8m， N=4.7kw。
（三）回流污泥泵:
共3臺，2用1備（1臺庫房備用）。每單池內設潛水污泥泵1臺?；亓魑勰啾弥饕糜趯⒅鞣磻獏^混合液回流至厭氧選擇區。Q=126m3/h，H=6m， N=4.7kw。
（四）潷水器:
共4臺，每單池內設2臺。單臺潷水能力900-1300 m3/h，N=1.5kw。
（五） 膜片管式曝氣器:
共1584套，每單池792套。曝氣膜群采用小直徑橡膠曝氣軟管，環向張力小，同時有很好的防倒流及緩沖作用，比較適用于間歇曝氣。其使用壽命比傳統產品長數倍，更主要特點是傳氧效率高，節約能耗，檢修維護方便。
（六）電動蝶閥;
DN500mm進水電動蝶閥：共2個，每池1個。
DN300mm曝氣電動蝶閥：共2個，每池1個。
六、結語
污水處理廠的建設大大地削減了排入內河的污染物質，減輕了對本地內河水環境的污染負荷，在提高城市衛生水平，保護城市地下水水源以及保證水體功能方面，均有良好的環境效益。
由于城市污水處理廠屬環境治理基礎設施，投資一般較大，從直接經濟效益上看，建設污水處理廠的直接投資效益并不顯著，但從廣義上看，其投資的間接經濟效果顯著，它主要通過減少污水排放對社會造成經濟損失而表現出來：
（一）可減少企業分散進行污水治理所增加的投資和運行費用。
污水廠調節池的作用范文4
關鍵詞：低濃度污水；AAO工藝；出水總磷；優化控制
中圖分類號：[R123.3]文獻標識碼：A文章編號：
引言：青山湖污水處理廠是湖北省第一座城市污水處理廠，占地75.25畝，2005年改擴建投產的改良A2/O新工藝設計處理能力為2.5萬噸/日，項目總投資4308萬元，于2007年7月建成投產，出水水質達到國家《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級B標準要求。由于該廠服務片區是老城區，城市污水收集管網系統陳舊，污水收集率低，大部分采用合流制，且南方雨水較多，地下水滲漏，導致進水濃度偏低和水量均勻，導致工藝不能完全正常運行，出水總磷效果控制不穩定。如何有效的控制工藝參數，實現總磷穩定達標排放問題成為青山湖污水廠運行管理的新目標。
1.2 工藝流程及主要設計參數
青山湖污水廠工藝流程如圖所示
2 運行狀況及存在的問題
2.1 運行狀況
青山湖污水處理廠自2007年7月運行以來，通過對工藝系統的優化及運行參數的調試控制，出水水質一直就達到出水水質達到國家《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級B標準要求。但是自2010年實行城區實施雨污水管網分流改造，進水濃度有所提升，但是污水廠進水量顯著下降，日均進水量僅1.7～1.8萬噸，而且晴天雨天波動性很大，工藝不能完全正常運行，尤其是出水總磷經常出現超標現象。
2.2 存在問題及對策
根據青山湖污水處理廠的實際運行數據分析污水廠進水濃度雖然偏低，但可生化性極其良好，基本沒無高濃度工業廢水，進水總污染物濃度較設計值低很多。仔細觀察二沉池出水堰，水質有些渾濁，藻類繁殖較快，出水夾雜少許污泥小顆粒，水質透明度很低，偶爾可見成團的污泥絮凝體上浮現象。加上日常生產應對晴雨天進水負荷波動性的應變能力不足，出水總磷0.3-1.5 mg/L之間，波動性大，很不穩定。我們分三階段對青山湖污水廠進行了分析調試。
3.1 第一階段
青山湖污水處理廠在運行時，為降低出水總磷，首先加大了剩余污泥排放量，減少剩余污泥在二沉池的停留時間，縮短泥齡至6-9d（詳見下表4）。污泥濃度MLSS從2011年1-6月平均值3000-3800mg/L下降至2011年7月-2012年6月MLSS1700-2500mg/L。經檢測，短期降低出水總磷值0.2-0.35mg/左右，二沉池上浮污泥也減少，但是出水仍然伴隨少許顆粒物，出水透明度較低，藻類繁殖很快，穩定總磷出水濃度效果不明顯。
理論上按照青山湖廠實際的進水量均值Q=1.7-1.8萬噸/日，進水濃度均值COD=154 mg/L，BOD=78 mg/L ，綜合考慮南方環境實際參數，每萬噸水均產泥量約2.5-3.5噸[1]，而青山湖污水廠實際排泥量最高達390噸/月，最低145噸/月，每萬噸水最高6.5噸/日，最低2.4噸/日，每月的總剩余污泥量從數值上加大了，但是從微生物的好氧呼吸理化新陳代謝角度分析，聚磷菌吸收的總磷并未按規律以剩余污泥式排出。所以生產上必須參照微生物新陳代謝產生的剩余污泥量，定時、定量的排放剩余污泥量。
3.2 第二階段
為了深入探討解決青山湖廠的總磷出水不穩定問題，再從其他方面深入探討分析降低出水總磷問題。在沒有改供氧動力情況下，污水廠污泥濃度從均值3100 mg/L降低至均2200 mg/L時，曝氣池溶解氧均值從1.8mg/L上升至2.3mg/L。所以，污泥濃度適當降低有利于增強曝氣池轉跌的充氧效率[2]，更有利于硝化反應，氨氮值最低0.5mg/L。但是過高溶解氧量可能導致污泥過氧化解體，不利于菌膠團的形成，能耗不經濟。因此，將污泥濃度控制在1900-2400 mg/L，供氧效率最高。
其次，靈活調節回流比，將回流比維持在較高的30-70%之間，減少污泥在二沉池停留時間，增加前池污泥負荷，有利于厭氧釋放磷，但是回流比不能過高，注意控制厭氧池的溶解氧，維持在0.3mg/L以下，最高不超過0.5mg/L，過高不利于聚磷菌厭氧釋放磷，而且要回流厭氧池的硝酸鹽也容易干擾聚磷菌的厭氧釋放。同時，適當逐漸增加曝氣池尾端轉跌轉速，提高二沉池溶解氧量，防止底部污泥厭氧釋放磷，及時人工清除二沉池的藻類，觀察二沉池出水水質透明度也顯著變化，透明度有所提高。
3.3第三階段
從第一、第二階段控制污泥濃度和溶解氧含量可知：將污泥濃度控制在1900-2400 mg/L，溶解氧含量控制在1.9-2.3 mg/L，氨氮從平均值10mg/L下降至平均2.5-4.0 mg/L，總磷控制在0.15-0.6mg/L。當污泥濃度達2800mg/L以上時，在不增加供氧量情況下，曝氣池溶解氧含量明顯降低，氨氮值也顯著升高，甚至超標。但是總磷卻卻因污泥濃度過高，厭氧釋放磷徹底，曝氣池吸磷效果好，去除率率極高，最低值達0.06mg/L，阻礙了硝化反應。當污泥濃度低于2000mg/L以下，最低達1600mg/L時，出水氨氮值有所下降，但是總磷又明顯上升，甚至超標。
從污水廠試劑運行的數據分析，2011年7-9月份。由于排泥較多，污泥濃度降至1600 mg/，總磷最易超標，且超標次數最多，當月總磷均值也明顯較往常高出很多，達0.93 mg/L，因此保證的一定污泥濃度可以保證有效除磷效率。
在進水總氮均值20mg/L，出水10 mg/L以下的情況下，適當降低內回流，降低硝化能力，不僅有助于提高缺氧池的反硝化能力，也減少了回流至厭氧池的硝酸鹽含量，避免過高硝酸鹽濃度抑制聚磷菌釋放磷。同時，脫泥車間的剩余污泥直接從二沉池抽送，貯泥池最長濃縮時間不超過6小時，盡量避免長時間濃縮導致厭氧磷元素釋放[3]，污泥濃縮之后的濾液循環至前池進水口，并沒有隨剩余污泥排處整個系統之外去，又循環至進水前池，反而增高進水總磷負荷。正常情況下，采用生物除磷工藝的剩余污泥中磷含量為4%-6%[4]。
必要時，實施工程措施，將30-60%回流液直接回流至缺氧池，并合理化剩余污泥的抽送，早上開始脫泥前6-8小時開始將剩余污泥抽送至貯泥池濃縮；在不脫泥情況下，將回流比盡量調至30-70%，防止剩余污泥在二沉池厭氧釋放，開始抽送脫泥時再調節回流比降低。
污水廠進水可溶性磷占總磷70%-95%，調節好工藝參數，經改良AAO工藝生物除磷處理低濃度生活污水，出水水質可以滿足到國家《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級B標準要求，甚至一級A標準。向二沉池或前池投加PAM，采用化學除磷的方法，可以簡化工藝操作程序，控制出水總磷指標，但是鋁、鐵鹽影響硝化和反硝化過程，剩余污泥量大，提高脫泥車間能耗指標，而且鋁鹽和鐵鹽的長期富集作用抑制生物除磷，不利于整個生物脫氮除磷工藝，短期內預備采用化學方法除磷應對污水廠的應急措施比較好[5]。
4 結論
城市污水處理廠實際運行中，由于進水量、濃度波動性客觀和實際運行管理主管原因，僅僅采用傳統的活性污泥法生物脫氮除磷工藝本身就存在脫氮除磷方面的平衡矛盾。但是青山湖污水處理廠通過深入的調查調試，脫泥車間定時、定量，科學化脫泥；細化控制好曝氣池污泥濃度和溶解氧、污泥回流比和二沉池溶解氧、克服了生物脫氮除磷工作上的一些不足問題，優化了工藝的各個參數，將出水總磷長期穩定在較低值。
參考文獻：
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污水廠調節池的作用范文5
關鍵詞：變頻器；污水處理；控制；設計
中圖分類號：TN773文獻標識碼： A 文章編號：
該污水處理廠原來是通過Y-起動程序實現對現場控制柜的控制，一旦遭遇暴雨天氣，由于調節水池的水位上漲過快，必須通過啟動備用水泵才可以維持水位平衡，但是又會造成高位井溢水。如果再通過調節出水蝶閥來實現調節水量的效果，又會造成電能的浪費，增加操作人員的勞動強度，縮短了水泵的使用壽命。針對目前存在的這一問題，決定對原有水泵控制系統進行變頻改造。
一、鹽倉污水處理廠中控系統簡介
某污水處理廠中控系統采用SIEMENSPCS7過程控制系統。監視系統采用SIMATIC Wincc組態軟件，操作系統采用Microsoft Windows2000 Professional中文版操作系統。數據庫采用Microsoft QSL Server2000中文版軟件。工業自動化系統(AS)的中央處理器采用S7-400系列工業控制器中S-414-3CPU，PCS7采用SIMATICNET工業通訊網絡結構，擁有豐富靈活的網絡層級，現場總線采用PROFIBUS雙光纖冗余環網的網絡結構，系統級采用高速工業以太網系統總線。分布式I/O采用冗余設計或PN接口的ET200分布式I/O。工程組態系統完成系統內的硬件和現場設備組態、通訊網路組態、順序控制過程控制組態和操作監控組態，運用SIMATIC程序管理器組態工具進行管理、處理、歸檔。
二、變頻器采用相對“恒液位”控制方式控制水泵啟停
1．相對“恒液位”概念是指當進水泵房提升至調節池的水量增大時，水泵出水流量相應增大。當調節池水位逐漸下降時，水泵出水流量相應降低。這樣一來進水和出水水量保持一致，調節池的水位就會保持在理想的穩定不變狀態。但實際運行中由于進水泵房水量波動較大，調節池的液位還是會在一定的區間范圍波動，但是波動相對平穩。
2．相對“恒液位”控制方式。首先設定基準液位（2米）作為3#水泵變頻啟動液位，根據現場液位計采集的液位信號不斷上升時，變頻器頻率逐漸增大至50Hz，在中控系統上位機界面設置系數偏移對話框，即（實際液位-2m）×系數=變頻自動控制設定值，當變頻控制設定值與變頻控制實際值差值大于5%時工頻啟動1#或者2#水泵運行。1#、2#水泵的啟動順序以累積運行時間較短的先啟動。3#變頻泵運行頻率逐漸下降，當實際控制值與設定控制值十分接近時，3#變頻泵運行頻率保持穩定。當水位繼續上升，3#水泵變頻器頻率繼續增大至50Hz，當設定值與實際值偏差再次大于5%時再工頻啟動剩余的一臺水泵，此時三臺水泵全部投入運行，3#變頻泵運行頻率逐漸下降至穩定頻率運行，水位繼續上升，3#水泵變頻器頻率逐漸增大至50Hz，此時提升流量為最大值。調節池水位下降時的水泵運行狀態正好與水位上升時相反。
通過下面一個智能的控制界面，進行變頻控制和工頻控制的隨意切換，在變頻控制時可以通過系數的設定達到智能控制目的。
三、水泵變頻控制設計
原先調節池三臺水泵只用兩套控制柜，一套控制柜采用軟啟動器控制一臺水泵，其他一套控制柜采用Y-方式控制兩臺水泵?，F在原來的基礎上再增加一套變頻控制柜控制一臺水泵，實現三套電控柜分別控制三臺水泵。其中1#水泵Y-啟動方式，2#水泵軟啟動方式，3#水泵變頻啟動控制方式。新增變頻控制柜采用ABBACS510變頻器控制潛水排污泵，變頻器調用手動/自動應用宏，參數設置9902值為5。當狀態為手動時，變頻器可通過現場控制柜面板上的電位器進行手動調頻。當狀態為自動（遠程）時，變頻器通過中控系統PLC內設置PID比例調節進行相對“恒液位”自動調頻，也可以設定任意固定頻率進行水泵的流量控制。變頻器輸出信號有電流和頻率檢測型號以及運行和故障信號，并由上位機進行信號的采集監視和控制。
四、水泵變頻控制節能原理和節能效果
由流體力學可知，P(功率)=Q(流量)×H(壓力)，流量Q與轉速N的一次方成正比，壓力H與轉速N的平方成正比，功率P與轉速N的立方成正比，如果水泵的效率一定，當要求調節流量下降時，轉速N可成比例的下降，而此時軸輸出功率P成立方關系下降。即水泵電機的耗電功率與轉速近似成立方比的關系。
表1鹽倉污水廠調節池3#提升泵實測頻率、轉速、電流、流量參數表
上述表1各類參數為中控室監視電腦讀取的數值，3#水泵由于長時間不間斷運行葉輪磨損或者間隙變大的原因使其流量有所下降，2#、3#水泵的實測流量在1250m3/噸/小時。（p1/p）%欄是水泵運行在不同頻率階段的軸功率與工頻時軸功率的比值，當水泵頻率運行在41Hz時，其實際功率是工頻運行時的56%，節能效果是顯而易見的。當設定固定流量2100噸/小時進水時（該值為鹽倉污水廠二期日均處理量），此時可以設置3#水泵在44Hz運行和1#泵在工頻運行的組合方式，此時3#水泵消耗的電能為工頻運行時的66%，相當于每小時節電15kW，24小時節電400千瓦，一年節電14.6萬千瓦，節能降耗和經濟效應相當可觀。
五、調節池水泵變頻改造取得的效果和存在的不足之處
1．運用相對“恒液位”的流量控制方式能夠實現進水流量的平穩控制，流量曲線相對平滑。2．變頻調速方式可以實現寬幅調節流量的作用，通過設定任意的頻率值可以實現精確的控制水泵流量的大小，特別是在暴雨天水量特備大的時候，可以設定水泵長時間運行在允許的高流量范圍內運行而不會使高位井溢水，提高了污水廠抗沖擊的能力。
3．變頻調速在節約能源方面效果很突出，投資回報率高。降低了設備損耗和維修成本，有效地延長了設備的使用壽命。
4．存在的不足之處主要是當采用相對“恒液位”的流量控制方式，進水流量是時時刻刻在變化的，生化池內的溶解氧受水量的變化也會發生變化，而鹽倉污水處理廠溶解氧采用人工調節的方式進行控制的，調節控制較困難，容易發生問題。今后將努力研究相對“恒流量”的控制方式實現水泵進水系統的自動運行。
六、結語
實踐證明采用變頻調速技術,不僅節約能源,而且對于提高整個系統的自動化水平,減輕工人的勞動強度,降低維修費用,延長設備使用壽命和檢修周期,減輕電動機頻繁起動對電網的沖擊等各個方面,都有顯著的效果。該變頻改造項目自改造完成至今，系統總體運行穩定可靠，故障率基本為零。系統自動化程度較高，減少了人工操作，受到了一致的好評。
參考文獻
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污水廠調節池的作用范文6
關鍵詞 水處理；監控系統；污水處理廠；S7-300 PLC；自動控制系統
中圖分類號 TP273 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-（2013）012-0090-01
隨著社會的不斷發展，日益增多的生活污水排放，給人們帶來一些煩惱。在大多數城市中污水處理廠顯得越來越重要，其主要作用是保護有限的水資源，所以自動化程度對于污水處理廠而言越來越重要，水處理系統的可靠性、產率、性能的提高都需要先進的自動控制技術。作為連續批量生產而又復雜的水處理過程，通過引進基于西門子s7-300PLC的水處理自動控制系統，增加水處理系統的穩定性，并且使啟動過程加快、操作成本降低。
1 系統結構設計
1）由一個控制中心站、消毒渠控制站、和3個PLC控制站共同組成自動控制系統，其中3個PLC 控制站包括污泥脫水處理、生物處理和一級預處理三個過程。環形光纖工業以太網是系統通訊所采用的方式，100/1000Mb/s為通訊速率。
2）“提升水位絮凝澄清消毒加壓”是水處理工藝流程的五個環節， 從而實現源水的水質優化。
2 西門子s7-300PLC在系統中的應用
1）按照分布式系統結構整個自動控制系統分為三層： 中央控制層（上位機或操作站）、現場控制層（下位機）、現場執行層，這種分層實施是從經濟性、易維護性、角度、可靠性出發的，最主要是考慮到水處理的流程和特點。
2）系統中的下位機采用西門子S7- 300 PLC。按照污水處理流程，數據處理和采集采用一臺PLC，由加藥房、加壓站、反洗站、加氯間分別來負責相應的過程，與上位機的數據通訊通過工業以太網來實現。
①加藥過程由加藥房主要負責。主要包括Φ25m池和Φ100m 池加藥控制；4個開關量輸出、9個模擬量輸入、10個開關量輸入、4個模擬量輸出；進入三個池的各自電磁閥的調節，是根據進水流量要求來進行的，使流量達到規定值，有利于減小出水水質的波動，使處理效率得到提高。應根據調節系統中各個單元的特性、干擾形式和部位、調節品質要求、調節對象特性等因素來確定PLC 調節規律。
②消毒過程由加氯間負責。加氯量的控制是通過采集相關設備的運行狀態和流量等數據來實現的，其中包括送水泵、Φ25m 池的出水流量、加氯機、進出水閥等的運行狀態，共計4 個開關量、4個模擬量。依據Φ25m池的兩個出水管的流量，來對兩臺加氯機加氯量的控制，使水中含氯量滿足用水的標準。
③反洗過程由反洗站負責。通過采集相關設備的運行狀態和液位等數據，實現對反洗泵的控制，共計6個開關量、2個模擬量，其中包括的運行狀態有反洗泵、洗池的液位、送水泵、反洗站進出水閥等。控制兩臺反洗泵的交替啟停使用，是根據反洗池液位來實現的，反洗泵的聯鎖控制是通過比較實際液位輸入信號與設定的液位來實現的，低液位時停泵，高液位時啟泵，保證及時處理虹吸氯站中的污水，使水的利用率得到提高。
④加壓過程由加壓站負責。清水池中水的加壓控制是通過采集相關設備的運行狀態和管壓等數據來實現的，其中包括清水池進出水閥、總出水口的管壓、清水池的水壓等的運行狀態，總計采集2個開關量輸入、4個模擬量輸入、4個開關量的輸出。清水池的加壓控制是通過比較清水池的水壓輸入信號和設定的壓力來實現的；總出水口的欠壓報警和管壓過壓報警是通過比較總出水口的管壓輸入信號和設定的壓力來實現的。
⑤提升泵房的提升泵的控制指令是由上位機直接發出來的。提升泵邏輯流程圖如圖1所示。
3）關于上位機。在整個污水處理控制系統中，上位機起著監控管理的作用，其作用有：提供全方位的報警功能，遠程維護和診斷；對下位機傳遞上來的各工藝站的數據進行接收并實時顯示，對數據的統計和分析按一定要求進行；具有打印報表、生成報表、瀏覽報表、修改報表等功能，并且生成基于EXCEL格式統計報表；在工藝流程中對運行參數和運行狀況進行圖表顯示。按照系統設計任務的功能分為：報表統計功能、顯示功能、報警管理功能、數據管理與采集功能、打印功能等。
3 設計監控系統軟件
使用西門子的STEP7 V5.5編程軟件對控制系統程序進行設計，采用結構化、模塊化的編程方法。下面簡單介紹一下加藥自動控制中采用數字PID 控制程序：這個系統的功能模塊是采用S7- 300PLC內部的連續控制模塊SFB 41 "CONT_ C”。對一個整型（IN）
的數據接受采用FC 105 功能模塊來實現，然后把它轉換為介于上限和下限之間的實型值。在SIMATIC S7 可編程邏輯控制器上采用SFB/FB "CONT_C" （連續控制器）， 通過采集持續的輸入和輸出變量，對工藝過程進行控制。系統控制圖如下：
4 結束語
按照水廠采用的物化法處理工藝過程和工藝原理進行系統設計， 在污水處理廠該自控系統實現自動化運行，不僅工人的勞動強度減輕了，而且運行效益和運行效率也提高，實現了科學的生產管理，使出水達到國家要求的排放標準。
參考文獻
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