嗨木探讨·应用技术与研究 ＡＡ０生物池自控系统设计 白敬中 （中国市政工程中南设计研究总院有限公司，湖北武汉４３００１０） ［摘要］在目前城镇污水处理厂的污水处理工艺中，ＡＡＯ生物池占有举足轻重的地位，而在ＡＡＯ生物池设置适当的 在线检测仪表，采用先进的ＰＬＣ自动控制系统，通过调节曝气量、污泥回流量等参数则可达到设计预期的脱氮除磷效果。为 了根据进水水质、温度等调节ＡＡＯ生物池的各设计参数，将变频器与先进的自动控制技术、通讯技术相结合，对鼓风机、回流 污泥泵等进行变频调速控制，不但可以满足工艺设计要求，而且也是一种比较节能的技术手段。 ［关键词］ＡＡ０生物池；仪表；自控；变频控制 中图分类号：ＴＰ２９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８．６６０９（２０１６）０３．００６７．０２ 能分区的过程中，在不同微生物菌群作用下，使污水中的有 １ 引言 机物、氮和磷得到去除。其流程简图见图１。 为实现环境保护与经济建设的协调发展，贯彻和落实国 ＡＡＯ生物池污水中有机氮在缺氧、好氧状态下，首先由 家有关环境保护和城市污水治理的政策的规定，避免发展经 异养菌转化成氨氮，完成氨化作用，并在好氧状态下由自养 济以牺牲环境为代价，各地兴建了许多污水处理厂及其配套 型硝化菌群氧化成硝态氮，从而完成硝化作用。硝态氮在缺 管网工程。污水处理工艺的选择会根据设计进水水质、处理 氧状态下又由反硝化菌利用有机物作为碳源将其还原成氮 程度要求、用地面积和工程规模等多因素进行综合考虑，各 气从水中溢出，从而完成脱氮作用。除磷是通过磷的厌氧释 种工艺都有其适用条件，应视具体情况而定。而ＡＡＯ（Ａ：／Ｏ） 放和好氧吸收两个过程完成的，混合液中的聚磷菌进入厌氧 工艺在系统上是最简单的同步生物除磷脱氮工艺，总水力停 区后会处于压抑状态，将体内磷酸盐释放到污水中，在好氧 留时间小于其它同类工艺，在厌氧（缺氧）、好氧交替运行的 状态下又由聚磷菌将其过量吸收，以聚磷酸盐的形式贮存于 条件下可抑制丝状菌繁殖，克服污泥膨胀，ＳＶＩ值一般小于 体内，最终以剩余污泥的形式排出系统，从而完成除磷的过 １００，有利于处理后污水与污泥的分离，运行中在厌氧和缺氧 程。可以看出，ＡＡＯ生物池内水的温度、ＰＨ值、溶解氧和污 段内只需轻缓搅拌，故其运行费用偏低。并且由于该工艺厌 泥浓度等参数对出水能否达标有重要影响，而溶解氧、污泥 氧、缺氧和好氧三个区严格分开，有利于不同微生物菌群的 浓度可以通过控制鼓风机和回流污泥泵进行调节。 繁殖生长，因此脱氮除磷效果非常好。目前，该工艺在国内 外使用较为广泛。由于其曝气和控制系统复杂，依靠传统的 操作人员凭经验手动或半自动控制其实际效果往往并不好， 很难达到设计要求。因此，ＡＡＯ生物池的仪表设置及白控 系统设计在全厂的仪表、自控系统设计中具有举足轻重的地 位。 ２ ＡＡＯ生物池工艺过程 图１ ＡＡＯ生物池工艺流程简图 目前，用于城市污水生物处理并具有一定脱氮除磷效果 的污水处理工艺可分为两大类：一类为按空问进行分割的连 ３仪表设置和主要设备监控点 续流活性污泥法：另一类为按时间进行分割的间歇式活性污 仪表设置基于两方面考虑，一方面要满足工艺流程和计 泥法。Ａｚ／Ｏ工艺即厌氧——缺氧——好氧活性污泥法属 算机测控管理系统控制的需要，另一方面要满足污水厂管理 于按空间分割的连续流活性污泥法，污水在流经三个不同功 的需要并按经济实用的原则。除了液位检测仪表、ＰＨ及温 作者简介：白敬中，男，湖北武汉人，大学本科，高级工程师，研究方向：市政电气。 ．６７． 瞎木探讨·应用技术与研究 度检测仪表外，ＡＡＯ生物池其它在线检测仪表设置如下： 磷、脱氮的效果。这两方面的具体控制要求如下： ①厌氧区中间和生物池出水端设置污泥浓度（ＭＬｓｓ） 检测仪； ①在向生物池供气的控制中，和鼓风机的控制是密切相 关的。在每台鼓风机组控制柜内设一台ＰＬＣ子站，同时在鼓 风机房设一台鼓风机总控制柜（内置ＰＬＣ）。每台鼓风机机 组控制柜内的ＰＬＣ子站负责实时采集本机组的运行频率、电 流和电压等信号，并与总控制柜内ＰＬＣ实时通讯。根据总控 制柜的控制要求，负责本机组的开停及频率调节等。鼓风机 总控制柜则负责公用设备、仪表的信号采集及控制，并协调 ②好氧区曝气总管和分管上设气体热式质量流量计； ③厌氧区和缺氧区分别设氧化还原电位（ＯＲＰ）检测仪； ④好氧区的鼓风曝气稳定区设溶解氧（Ｄ０）检测仪。 除设置适当的在线检测仪表检测相应的工艺参数外，还 要对水泵、阀门、鼓风机等电气设备进行监测、控制，才能实 现整个过滤及反冲洗过程的自动控制。白控主要接口如下： 各鼓风机组的运行。鼓风机组总的控制要求为：根据污水 量、ＤＯ浓度值与实测值的偏差等反馈信息，应用模糊控制理 论并结合实际运行经验优化生物池的曝气量，据此控制鼓风 机的开停台数及每台机组的运行频率，并与各个（或各组）生 物池的空气调节阀相协调。 ①搅拌器、水下推进器：开／停控制，运行状态监控； ②循环水泵：开／停控制，运行状态监控，频率调节； ③电动空气调节蝶阀：开／关阀控制、阀门开度调节及位 置、运行状态； ④鼓风机房曝气鼓风机：在每台鼓风机组控制柜内设有 一②污泥回流泵的控制要求为：根据厌氧段、缺氧段的氧 化还原电位值和污泥浓度，计算出回流污泥比，再换算成污 泥回流量，自动控制回流污泥泵的运行台数，调节运行污泥 回流泵的频率，同时自动累计单台泵运行时间，实现自动轮 换运行。 ５结束语 台ＭｉｃｒｏＰＬＣ，专门用于测量鼓风机及辅助设备的状态，并 控制鼓风机及辅助设备的运行，要求能根据出风管压力信 号、污水量及溶解氧的偏差调节鼓风机运行频率，从而调节 鼓风机的出风量。 图２表示ＡＡＯ生物池的仪表、自控系统简图。 ＡＡＯ生物池是一座污水处理厂出水水质能否达标的重 要工段，同时也是运行中的主要电耗点，在该工段布置合理 的检测仪表、采集合适的监控信息、采用先进的通讯技术及 自动控制技术，使ＡＡＯ生物池经济、高效地运行，不但可以 保证出水水质达标，而且还可以减少劳动强度及避免人工控 制的随意性，达到节能降耗的目的。必须指出的是，节能降 耗的主要手段是对鼓风机、污泥回流泵电机进行变频控制， 如果想仅仅通过调节空气调节阀开度来减小曝气量，虽然可 满足工艺对溶解氧的要求却不能达到降低电耗的目的。实 憾 ④ ’舞 ·④ ⑩ ①ｎ啦敝 际运行时，要注意对各检测仪表的及时更换和维护，否则可 能导致信号不准确或根本无信号，没有了现场在线仪表的检 测信号，自控系统的控制则没有了依据，造成事实上自控设 Ｉ。蕊① 图２ ＡＡＯ生物池仪表、自控系统简图 备的闲置，也失去了当初设计的初衷，则是得不偿失的。 ４自控系统设计 参考文献： ［１］中国市政工程中南设计研究院主编．给水排水设计手册第８册 电气与自控（第二版）【Ｍ】．北京：中国建筑工业出版社，２００２． 【２】ＧＢ５００１４—２００６（２０１４年版），室外排水设计规范． ［３］ｃｊｊ１２ｏ一２００８，城镇排水系统电气与自动化工程技术规程． 生物池的自动控制，主要体现在两个方面：一个是根据 生物池内的溶解氧含量自动调节鼓风机单机的送风量及机 组开启台数，实现生物池充氧系统的智能化控制管理，使整个 生物处理系统得以经济、正常地运行；另一个是根据厌氧段、 缺氧段的污泥浓度和氧化还原电位值，控制污泥回流量，为 污泥反硝化和磷的释放提供良好的反应条件，确保生物除 （下转第７２页１ ．６８ 学术探讨·应用岌术与研完 参考文献： 【１１韩江．基于ＳＳＨ２架￣ＪａｖａＷｅｂ通用权限管理的设计Ⅱ】ｌ智能 计算机与应用，２０１４，０２：１１４—１１６． ［２］丁亮，许舒人基于ＳＳＨ￣－架的ｊｗａ代码自动生成Ⅱ］计算机系 合ｌＤ］．大连海事大学，２００９． ［４】谌湘倩，狄文辉，孙冬．基于ＳＳＨ框架与ＡＪＡｘ技术的ＪａｖａＷｅｂ 应用开发 计算机工程与设计，２００９，１ｏ：２５９０—２５９２＋２５９６． ［５１马琰．基于ｓｓＬ＆ｓＥＴ协议的在线支付模型的研究卟电脑与电 信，２０１１．５：６４—６５ 统应用，２０１４。０９：７２—７７ 【３］王向兵．ＪａｖａＥＥ多层架构Ｓｔｒｕｔｓ２＋Ｓｐｒｉｎｇ３＋Ｈｉｂｅｒｎａｔｅ３＋Ａｊａｘ的整 Ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｊａｖａ ＳＳＨ Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ ｉｎ Ｊａｖａ Ｗｅｂ Ｌ１ Ｊｉａｎ Ｔｉａｎ Ｌｉｆｅｎｇ Ｇｕｏ Ｒｕｌ （Ｏｆｆｓｈｏｒｅ Ｏｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．Ｔｉａｎｊｉｎ ３００４５１） 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】ＳＳＨ ｉｓ ａ ｃｏｍｍｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｊａｖａ Ｗｅｂ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ Ｓｔｒｕｔｓ，Ｈｉｂｅｒｎａｔｅ ａｎｄ Ｓｐｒｉｎｇ．Ｔｈｅｓｅ ｔｈｒｅｅ ｆｒａｍｅｗｏｒｋｓ ａｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｅａｃｈ ｃｏｄｅ ｒａｎｇｅ ａｌｓｏ ｈａｓ ａ ｇｒｅａｔｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ．． Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＳＳＨ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ ｉｎ Ｊａｖａ Ｗｅｂ ｉｓ ａ ｖｅｒｙ ｐｏｐｕｌａｒ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｍｏｄｅ ｏｆ ｗｅｂ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＴｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ＳＳＨ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ，ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｅａｃｈ ｆｒａｍｅ ｉｎ 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ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｆ ｂｌｏｗｅｒ，ｒｅｔｕｒｎｅｄ ｓｌｕｄｇｅ ｐｕｍｐ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ，ｉｔ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｃａｎ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｐｒｏｃｅｓｓ ｄｅｓｉｇｎ， ｂｕｔ ａｌｓｏ ｂｅ ａ ｍｏｒｅ ｅｎｅｒｇｙ·ｅｆｉｃｉｆｅｎｔ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｍｅａｎｓ． 【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ】Ａｎａｅｒｏｂｉｃ／Ａｎｏｘｉｃ／Ｏｘｉｃ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔａｎｋ；ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ；ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｔｒｏ１ ．７２．