膜池深度污水处理的自动化控制改进分析

胡莹莹 高健 陈雷 胡雅惠

摘要：膜池深度污水处理工艺改造是污水处理厂的重点项目，通过对自动化控制系统的应用，能够提高污水处理效率。本文首先对自动化控制系统的应用背景进行了描述，其次，分析当期污水处理装置存在的主要问题，最后重点说明了膜池深度污水处理系统，通过制定合适的改造方案、对控制系统进行升级，使得污水处理达到了最新标准，满足环保要求。

关键词：膜池深度;污水处理;自动化控制;系统改进

一、污水控制系统现状

1.自动化系统的提出背景

随着污水处理工艺的进步，将MBR膜池应用在污水深度处理中具有可行性。该工艺是对传统悬浮生长活性处理系统的升级。以往对污水进行处理时，多使用二沉淀法，然而，其处理效果不理想，固液分离的效果与混合液中的悬浮固体浓度和混合液的沉降特性存在密切关系。考虑到上述问题，对膜池工艺进行了升级，通过对MBR生物膜池的应用，并改进控制系统，可维持较高的悬浮固体浓度。在具体处理过程中，能够保证生物池内所有的混合液流入都膜池的进水渠道中，并且完成对各个模式的合理分配[1]。此时，如果出现膜池的处理量不足问题，则会导致进水渠的水位升高，使得带有未经处理完毕的污水回流到泵房，造成了COD含量超标，影响污水处理工艺可靠性。在此背景下，使用自动化系统对污水处理工艺进行升级，确保膜池深度污水被高效处理十分重要。

2.系统描述与问题

当前，公司使用的自动化控制系统包括一期、二期与三期系统，系统共用中央控制室，需要进行统计的管理调度，以实现污水处理目标。在中央控制室设计有2台计算机装置，作为热备冗余使用。其中一台计算机负责管理，另一台计算机负责对泵站环境进行监控，同时与打印机、背投和UPS等设备连接。

控制系统使用了Quantum系列的PLC可编程控制器，一期与二期系统均采用了一套PLC控制主站，而三期则采用了3套控制主站，以实现对不同工艺段的有效控制，满足高效管理要求。控制主站通过光纤与中央控制室联通，并且应用了通讯功能。目前，系统的自动化程度不足，难以实现“一张网、一个平台软件”的控制要求，使得污水处理控制效率降低。

二、膜池深度污水处理的自动化控制系统改进思路

1.选择合适的自动化控制方案

为提升污水处理效率，确保各项指标排放满足标准，提出了自动化控制的合理解决方案，其中包括以下两点，一是参考四组膜池的总出水量对进水量进行控制，通过该种方式确保污水处理系统中的进水量与出水量实现动态平衡。二是，在廊道溢出口的位置上增加液位计，通过对廊道内污水液位的变化，实现对进水量的控制，并且对污水的具体流量进行分析，防止污水回流到进水泵房中。上述方案的落实，也有利于有关人员对COD含量的控制。

对自动化控制方案进行分析可知，进水量发生变化时，则膜池中的水位出现变化，但是二者之间存在延迟。延迟的时间与生物膜反应池水位变化、水流速度有关。有关人员在对成本和效益进行分析后，使用了自动化控制系统，通过对进水流量的控制，确保污水能够满足深度处理要求。目标实现的路径如下：首先在膜池的相关位置加装一套液位计，将液位计的信号与污水处理厂的自控系统连接，本次使用的液位计为VEGA生产的SON61。其次，在进水泵房的水泵上增加自动控制系统PLC，并且连接PLC与液位计装置，以此实现对控制泵功率、数量与进水流量的合理控制。最后，对自动化控制系统的性能进行了描述，发现使用自动化控制系统，将廊道水位控制在2.5～3.5m之间，溢流口液位计显示4m时，污水处理效果良好，能够满足深度处理要求。

2.自动化控制系统的升级与调配过程

本次使用的自动化控制系统，能够对膜池组的工作状态进行调整，通过对一期、二期和三期进水装置和管网外泵站的智能调配。经过改进后的系统，也能够对泵站的输水进行控制，预防含有泥沙的污水溢出到廊道。由此很好解决了一期、二期进水时，COD含量超标问题。以下对系统的改进方案进行描述：

首先，对一期膜池与二期膜池的控制程序进行优化设计，总计需要改进的膜池包括四组，为达到理想的处理标准，有关人员将超滤系统中的水量控制在15000立方米/每天，同时将峰值系统调整到1.49，此时超滤系统的处理水量得以提升，达到了22350立方米/d。系统升级后，能够满足四组膜池同一时间段工作要求，并且具有较强的内部协调性。当一组或二组某一膜池退出工作时，可确保每日污水处理总量不变，因此，经过升级后的系统性能较为稳定。

其次，需要对控制系统进行协调。在污水处理过程中，需要考虑两组膜池均无法工作的问题，此时污水处理效率明显降低。为提高效率，满足日常处理要求，有关人员需要采取紧急措施，并且应用自控系统，对膜池进行合理控制。通过自动化控制，能够将一期膜池与二期膜池的进水量分配给三期膜池，并且对三期膜池的負荷进行监控，以提升污水处理可靠性[2]。本次三期膜池的初始进水量为20000立方米/每天，对超滤系统的参数进行调整到1.49时，进水量变为29800立方米/每天。当出现三期超滤系统均无法工作的情况后，中心控制系统会将污水管网的输水泵站进行调控，以减少总进水量。

3.效果分析

通过引入自动化控制系统，实现了对膜池进水的智能化控制，使得膜池回流污水与COD含量超标的问题得到解决。在系统改进中，也对污水处理设备与运行流程进行了优化，并且应用了深度膜池处理工艺，使得污水处理系统的运行效率获得提升。污水处理厂对膜池进行改造也满足了当期提标环保的要求，不仅能够节约成本，而且产生了良好的环保效益。

三、结语

综上，分析了污水处理厂膜池深度处理工艺，对自动化控制系统进行了描述，通过设计与项目匹配的控制方案，对控制系统进行升级，能够实现对膜池进水流量的合理控制，为污水处理提供了高效解决方案。

参考文献：

[1]李明杰.初沉池改造及泥膜共生系统在市政污水处理厂提标改造中的应用[J].净水技术，2020，39（S01）：5.

[2]尹亚云，蒲文鹏，陈永娟，等.污水处理厂化学除磷精确控制系统研究——以山东某污水处理厂为例[J].四川环境，2021，40（1）：5.