城阳污水处理厂生物池滗水器控制系统改造应用研究

王继苗　程俊涛　曲勇　祝征圣

摘 要：青岛城投双元水务有限公司城阳城区污水处理厂的一期采用SBR+MBBR工艺，拥有8座生物反应器，按时间交替运行。其工艺特点为连续进水、间歇出水。SBR工艺在反应器的进水端增加了一个预反应区，污水从预反应区以很低的流速进入主反应区，对主反应区的泥水分离不会产生明显影响，由此实现在一个反应池中连续进水、生物氧化、硝化、反硝化、固液分离等过程，设施相对简单，因此该工艺在国内外受到了广泛重视并得到应用在实际的工艺运行中，间歇出水造成生物池出水流量波动大，文章对此进行调查分析，研究滗水器控制系统和深度处理单元运行存在问题并进行分析、改造。研究表明，滗水器控制系统需要与后续处理单元进行联动绑定，才能保证出水水质稳定达标。

关键词：污水处理；SBR池；自动控制；变频控制

中图分类号：TM571 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）05-0040-02

1 研究背景

城阳城区污水处理厂生物池滗水器按时序运行、间歇出水。由于出水流量变化波动大，在水量变化最大和最小时对后续的深度处理单元砂滤池运行造成较大影响，砂滤池运行峰值水量为2 700 m3/h，而生物池出水最大值为4 000 m3/h。在最大水量情况下容易造成对砂滤池冲击，使砂滤出水中SS浓度偏高，出水水质超标。

2 工程现状

青岛双元水务有限公司的一期采用SBR+MBBR工艺，属间歇出水的SBR工艺，实际运行中生物池按时序运行，交替出水。SBR生物池如图1所示。水量变化范围在300～4 000 m3/h之间，对后续升级改造砂滤池造成较大影响，水量曲线图如图2所示。

3 存在的问题

由于生物池出水流量波动大，升级改造工程中也考虑二级出水建设调节池，但受土地空间及工期实际影响，只在原有接触池改造，但受池容影响，并不能在二级出水流量波动下对水量进行“削峰填谷”调节，一定程度上影响了连续流砂滤池运行，影响出水水质的稳定。

4 分析研究及解决方案

SBR生物池滗水器与后续深度处理单元提升泵不具备联动功能，在滗水阶段，滗水器控制器不能根据生物池水位高度和运行时间进行频率调节，控制下降速度，从而造成滗水中段水量开始偏高，一直延续至滗水结束。

深度处理单元4台提升泵的控制策略为根据泵房和接触池水位高度进行开启台数及频率调节，如图3所示。

在滗水中段大流量状况下，随着水位的快速上涨，提升泵开启台数及频率均增加，砂滤池水量随之增加，最高流量可达4 000 m3/h。运行中提升泵不能根据滗水器的下降信号、频率等参数“提前量”运行，提前控制泵房水位。

为解决生物池滗水阶段出水流量不稳定及相邻滗水器交接过程中出水间断问题，保持出水流量相对连续，避免流量波动，减小水量波动，实现深度处理单元出水流量基本保持区间800～2 500 m3/h内稳定，改造方案主要在滗水器控制系统和深度处理提升泵变频器控制系统两方面进行控制改造研究。深度处理提升泵如图4所示。

滗水器控制系统改造主要对外方控制方法破解并分析，理解及吸收。在程序设计模块增加变频器数据计算参数，并对原有的控制程序梯形图进行优化。

①由于滗水器下降速度与运行时间和基准频率存在算法关系，根据实际运行经验，适当增加滗水器下降基准速度，根据现场试验及值班人员反馈，频率基准值在7%～11%左右，修改现场控制触摸屏程序，实现了人工设置，方便值班人员。

②滗水器开始启动时出水口与水面有一定落差，经过多次现场调查、分析，可在滗水器收到启动信号后180 s，变频器已相对较高频率（20 Hz）运行，以使出水口尽快与水面接触，延长出水时间。

③滗水器在最底部时，延长滗水器停留时间，增加生物池出水量。

深度处理单元关键技术主要是程序设计增加数组通讯传送指令，读取滗水器控制器参数，在提升泵程序中引用。提升泵变频器在与泵房水位联动的基础上，联动了滗水器运行参数，在滗水器下降前运行提升泵，水泵进入低水位运行程序；在滗水器上升前，加入提前量参数适当降低运行频率进入高水位运行程序；在滗水器不出水阶段，保证水量基本满足砂滤最小水量要求，程序通讯图如图5所示。

通过长时间的调试运行，滗水器及提升泵控制系统研究改造取得了较好的效果，对比以前的水位曲线，调节曲线如图6所示。

项目完成后，根据对该研究项目的跟踪，城阳污水处理厂生物池滗水器控制系统改造应用研究达到了项目任务目标，通过对SBR生物池滗水器运行速度和提升泵控制系统的改造研究，解决生物池滗水阶段出水流量不稳定及相邻滗水器交接过程中出水间断问题，保持出水流量相对连续，避免出现流量波动，减小水量波动对后续处理单元的影响。

5 存在的不足

城阳污水处理厂生物池滗水器控制系统改造应用研究达到了预期目的，运行中也取得了良好的效果，但也存在不足之处，如实际运行中如污水厂或生物池水量发生变化，并不能及时反馈到滗水器控制系统中，从而造成滗水器只按预设程序运行，偶尔造成水量波动，还是会影响后续污水处理单元运行。受接触池容影响，单纯靠变频并不能对水量波动“削峰填谷”调节，一定程度上影响连续流砂滤池运行。下一步可考虑在生物池滗水器增加浮球开关及现场信号采集模块，增加对现场设备的参数采集，较好地反馈现场实际运行情况。

参考文献：

[1] 何献忠.工业污水处理的PLC控制应用[J].机电产品开发与创新，2014，（6）.

[2] 刘琨.污水处理厂自动控制应用及系统建设[J].中国建设信息（水工业市场），2008，（1）.