引言

公司污水處理分一、二、三期，其于 2017 年進行了污水處理提標改造，改造要求出水水質優于一級 A 標 準［1］。2018 年 3 月正式投入運行。公司污水處理提標改造新建膜池深度污水處理工藝后，自動化控制系統在生產運行中遇到了一個實際問題。 1 生產運行工況與問題公司污水處理一、二期提標改造規模為 1． 5 萬噸/ 天，三期提標改造規模為 2 萬噸/天，總計為 3． 5 萬噸/ 天。提標改造后污水處理工藝流程圖如圖 1 所示。

根據工藝流程圖所示，公司一、二期與三期進水是同一根總管，為達到出水水質優于一級 A 標準，污水水處理工藝在常規生物反應池為主要工藝處理的基礎上，增加 MBＲ 膜池深度處理工藝。在運行過程中，技術人員發現一、二期進水 COD 不穩定，2018 年 3 月 ～ 7 月，平均每天 2 次超過 500 mg /L，但同時期三期進水卻沒有 COD 超過 500 mg /L 的情況發生。通過對總管水樣進一步化驗比對發現進水 COD 并沒有超標，排除了進水 COD 超標的可能。

 

通過監控系統調閱、分析歷史運行數據，查看工藝流程圖，非常終找出進水 COD 超標的原因。在污水處理達標改造中，增設了新型污水處理技術———MBＲ 膜過濾系統，用于提升污水深度處理質量; 公司一、二期每日處理水量約為 1． 5 萬噸，分攤于每組膜池的處理水量約為 0． 375 萬噸，基本是恒定的。期間每組膜池會自動清洗，清洗時間設定為酸洗 7 天一次，每次 1 小 時，堿洗 4 天一次，每次 2 小時。在實際生產過程中，膜池會出現二組或三組，甚至四組同時進行藥劑清洗的情況，污水處理量隨膜池清洗數量的增加而隨之降低，甚至為“0”。此時，進水泵房進水量沒有相應減少，一段時間后，膜池水位升高。水位達到一定高度后，帶有大量污泥的污水溢出廊道，回流至進水泵房，非常終導致一、二期進水 COD 的升高［2］，甚至超標。 

 

2 問題分析與自控系統介紹

目前公司自動化控制系統一、二期與三期設計共用一個中央控制室，統一管理調度。中央控制室設置2 臺中央監控計算機( 互為熱備冗余) 、1 臺管理計算機、1 臺廠外泵站監控計算機以及打印機、背投和 UPS等設備。現場控制站一、二期與三期都采用施耐Quantum 系列 PLC，一、二期各采用一套 PLC 控制主站，三期采用了三套 PLC 控制主站控制不同工藝區段，同時一、二、三期 PLC 控制主站通過 100 /1 000 M光纖工業以太環網與中央控制室進行實時通信。中央控制室監控軟件已按改造要求，把一、二、三期 PLC 控制主站數據通信整合到一個軟件監控系統平臺上。控制系統網絡結構圖如圖 2 所示。根 據圖2所示，控制系統設計采用了“一張網、一個平臺軟件”的改造，整合了原來因一、二、三分期建設時的各自獨立系統。這樣把一、二、三期整合到了一個軟件監控系統平臺上，其 PLC 控制主站在一個環網上，可以方便數據可靠、實時通信; 自控系統為工藝的實現提供了良好的基礎條件。在新的工藝設備已建設投產后，怎么控制與調配已有的資源，合理運行生產達到出水水質符合設計標準，就是自控系統需要面臨解決的課題。 

3 自動化控制解決方案

MBＲ 膜池工藝是在傳統的懸浮生長活性污泥處理系統中采用低壓膜進行固/液分離，從而代替傳統的二沉池。與傳統二沉池相比，其非常大的優勢在于: 固液分離的效果不依賴于混合液的懸浮固體濃度( MLSS)或者混合液的沉降特性。因此，MBＲ 工藝可以維持很高的 MLSS，生物池內的混合液( 500% ) 流入膜池進水渠道內，配送至每座膜池中。如果膜池的處理量不夠，會導致膜池進水渠水位升高。水位達到一定高度后，帶有大量污泥的污水溢出廊道，回流至進水泵房，非常終導致進水 COD 的升高，甚至超標。

 

針對以上生產問題的情況，首先提出了二種自動化控制解決方案。方案一: 根據四組膜池的總出水流量來控制進水流量，使進水流量與出水流量保持一個動態平衡。方案二: 在廊道溢流口加裝一套液位計，通過廊道液位變化來控制進水流量，以此保證廊道污水不回流至進水泵房［3］，非常終控制進水 COD 不因此而超標。方案一進水量的變化到相應膜池水位的變化是有延時的，且時間隨生物反應池水位的高低、流速等因素而不同。由于 MBＲ 系統出水流量按膜池的運行數量變化而變化，故對進水流量的控制要求、精度非常高。綜合考慮各種因素，從實際出發，公司選擇并實施了第二種控制解決方案。此方案落實簡單、操作方便、性價比高［4］。方案具體做法如下: 在膜池進水廊道溢流口加裝液位計，液位信號接入廠內自控系統，液位計選擇VEGA 品牌的 SON61; 公司內自控系統增加膜池進水廊道溢流口液位顯示，并增加進水泵房水泵自動控制PLC 程序，通過液位計變化來控制泵的功率、數量變化，調整進水流量，防止帶有活性泥的污水從溢流口溢出; 通過實際測量，發現正常情況下，廊道水位在 2． 5 ～ 3． 5 m 之間，溢流口為 4 m。

 

自動控制系統通過協調膜池組的工作，合理調配一、二與三期的進水和管網外泵站的輸水，避免膜池中帶有大量污泥的污水溢出至廊道，然后回流至進水泵房，這樣就能解決一、二期進水 COD 檢測超標問題。分以下幾個步驟來逐步解決，同時設計具體控制系統方案圖如圖 3 所示。

1) 優化一、二期膜池的控制程序。其共有四組膜池，同時生產一、二期超濾系統凈處理水量為 Q = 15 000 m3 /d，設計峰值系數 1． 49，超濾系統高峰處理水量為 Q = 22 350 m3 /d; 充分利用超濾系統的高峰處理水量能力，通過控制系統程序使四組膜池在不同時間段進行藥劑清洗，內部協調可保證一組或二組膜池退出工作時，還能保證每日處理產量。 

 

2) 需要協調一、二期與三期的控制系統。實際生產過程中，膜池會出現二組或三組同時不能工作的情況，污水處理量隨膜池不能工作的數量增加而隨之降低，這就需要采取緊急措施，自控系統可以減少一、二期進水量，調配給三期多進水，控制三期的膜池滿負

荷工作，保證每日處理產量。三期超濾系統凈處理水量為 Q = 20 000 m3 /d，設計峰值系數 1． 49，超濾系統高峰處理水量為 Q = 29 800 m3 /d。 3) 極端情況。當四組膜池不能工作的情況，污水處理量為“0”，自控系統盡量調配給三期多進水，同時需要中心控制系統控制污水管網的輸水泵站，減少進水量。系統自動控制流程圖如圖 4 所示。

系統自動化控制方案中，以膜池進水廊道液位為依據，進水泵房自動模塊控制開泵數量、調節水泵運行頻率來控制廊道液位，將實時監控膜池進水廊道液位，在設定的掃描周期內自動判斷水泵的啟停或調頻。當液位達到設定的報警高液位時，系統首先自動逐一降低進水泵運行頻率至 25 Hz。若液位依舊處于高報警，且運行水泵為非常低運行頻率，則逐一關閉運行水泵，直至非常后關閉所有變頻泵。反之，當液位達到設定的報警低液位，系統則自動逐一增加進水泵運行頻率至50 Hz。

 

若液位依舊處于低報警，且運行水泵為非常高運行頻率，則逐一開啟水泵，同時變頻泵頻率至 25 Hz。同時根據模組運行數量，判斷是否啟動膜池清洗自動模塊的運行［5］。經過不斷調試，膜池進水渠道液位非常終設定值如表1 中液位控制值，渠道液位控制運行標高圖如圖5 所示。

 

經過半年多的運行，至今未發現帶有活性泥的污水從 MBＲ 膜池溢流口回流至進水泵房的現象發生，因此導致的進水 COD 超標難題基本解決。

 

 4 結束語

 

在公司污水處理過程中，就一、二期 MBＲ 膜池回流污水造成進水 COD 超標問題的分析與解決，充分利用一、二、三期污水處理分流的基礎設施狀況，調配生產運行; 并在消化吸收提標改造中的重點膜池深度處理工藝中，改進提高控制膜池運行工藝; 同時充分利用自動化控制手段與理論，實現了膜池進水渠道的自動化控制。在實踐中，公司污水處理控制綜合各專業的一個自控改進，極好地促進了生產運行效能與問題解決，并且這也是在自己的崗位中，落實國家提倡的工匠精神的一種體現