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物业学院中水处理技术方案

浏览次数: 日期:2015年8月28日 11:11

一.系统概述
工程概况

  济南物业管理学院中水处理工程,污水处理工艺采用先进的ETS生态污水处理工艺,建设内容主要包括格栅渠、格栅间、提升井、预处理池、沉淀池、过滤池、中水提升池、中水池和设备间、自控系统及污泥脱水间、加药间等辅助设施。该工程建成后,将会进一步降低全福河的污染程度,开辟城市第二水源,减少济南市地下水和其他水源的用量,有效的节约已经贫乏的水资源,是济南市的形象工程,必将产生良好的环境效益和社会效益。
自控系统设计
1.自控仪表系统概述
1.1自控系统

  为了保证整个水处理工程中的安全可靠和生产的连续性,提高自动化生产水平,水处理厂采用以可编程控制器(PLC)为主的集中和分散相结合的计算机控制系统。整个系统设一个中央控制室,若干个现场PLC控制站,现场PLC控制站采集各工艺段数据,并进行分散控制,然后有中央控制室监控计算机进行集中管理,中央计算机与现场PLC控制站采用工业以太网或者现场总线进行数据交换和通信。
  中央控制室:可设置操作员站,工程师站,并通过投影仪,UPS,交换机,打印机等辅助设备实现对全厂及整个系统工艺参数,电气参数和设备运行状态进行监测,控制,连锁,报警以及报表打印。通过使用在主机和现场站之间的一系列通信链,完成整个系统和各工艺流程所需的数据采集,数据通信,时序控制,时间控制,以及上位监控和管理,并为设备提供必要的辅助保护。
  现场PLC控制站:配置一套控制柜,柜内包括可编程控制器PLC ,24VDC电源装置,以及用于保护的电源防雷装置,触摸屏以及小型继电器等。通过信号电缆从现场控制箱或者低压电控柜采集现场设备的开关信号,并可通过PLC进行逻辑控制,并且完成现场仪表数据采集和向中央控制室的数据传输,配备的触摸屏方便现场操作人员查看现场水质仪表数据,并且能够完成对现场设备的触控操作。

1.2 仪表系统
  对于一座现代化的水厂,整个水厂出水水质和自动化运行管理就是依靠分布再各工艺段的几十台水质分析仪表实时在线分析监测实现的。仪表遵循“工艺必需,计量达标,实用有效,免维护”的原则进行设计。包括常规检测仪表和水质分析仪表两大类。

  常规检测仪表:超生波液位差计,超声波液位计,超声波流量计,电磁流量计,压力变送器,气体流量计等。仪表厂家有德国E+H,美国哈希,北京瑞普三元,北京德菲世纪公司,上海光华等。

  水质分析仪表:PH(带温度)计,浊度仪(SS),污泥浓度(MLSS),溶解氧仪(DO),
电位仪(ORP),COD仪,BOD仪,氨氮分析等。主要专业的水质分析仪表公司德国E+H,美国哈希。

2.济南管理学院中水处理自控设计
  根据济南管理学院中水处理站工艺流程要求及总体布局情况,保证污水处理过程的安全可靠和生产的连续性,提高自动化水平。设计采用以和利时公司HOLLiAS-PLC为主的集中和分散相结合的计算机控制系统。整个系统设1个中央控制室、1个现场PLC控制站、以及电气配电柜和检测仪表等构成。中心控制室包括一套监控工作站,一套投影仪,一台喷墨打印机,一台UPS电源。现场控制站(Local control station),对中水处理站各过程进行分散控制;再由中心控制室(CCR),实现中水处理站生产过程的实时监控和生产管理及系统运行维护。现场控制站与中心控制室之间由工业以太网进行数据通信,采用星型拓扑网络结构,传输速率为100Mbps。分控站和第三方(主要是加药)从站之间可以灵活采用工业级的控制网络PROFIBUS-DP进行连接,通讯介质采用屏蔽双绞线,通讯速率最高达12M。也可以直接通过工业以太网通过中央交换机和中央控制室电脑进行连接,方便网络的拓展和第三方设备的接纳。同时现场配备先进的工业级触摸屏,灵活增加控制方式,更易于集中分散控制。

二.工艺自控设计
工艺流程控制

ETS生态污水处理工艺主要由以下三个部分组成:
(1)预处理:该阶段主要有格栅和预处理池处理单元,主要作用是沉降污水中的较大固体颗粒,初级降解水中有机物,混合和均衡水质,回收系统中产生的溢流和反冲洗水,去除异味。调节池的出水流经流量控制系统,进入生态桶,开始二级处理。
(2)主处理:包括生态桶和沉淀池。温暖地区可以建在室外,寒冷地区需建在温室中。生态桶是降解水中污染物的核心部分,内含多种植物、特种微生物以及为维持生态平衡人工添加的活性物质,与我们见到的自然界中的水体大体相似,植物非常茂密,郁郁葱葱,并有鲜花点缀其间,不但具有降解污染物的能力,而且具有很好的观赏性。水中污染物如悬浮颗粒、有机物、病菌、氨氮、磷等被逐级降解,特殊的技术保证了系统中污泥产量极低,正常情况下无需清理。生态桶出水经沉淀处理,悬浮物浓度降低,上清液被引入过滤和消毒装置进行三级处理,沉淀在沉淀池底的高活性污泥被引入预处理池进行生物物种补充。
(3)后处理:包括过滤和消毒装置,沉淀池的出水经过过滤处理,有机物、氮、磷、硝酸盐等得到进一步降解,浊度降低。其中藻类、细菌和原生动物在消毒装置中大部分得到消除,出水中大肠杆菌小于3个/L。该阶段主要以消毒处理为主,对出水进行深度处理。保证出水达到中水水质标准。

  根据济南全福河物业管理学院中水回用工程的工艺可知,此系统主要由格栅渠、提升井、预处理池、生态桶、过滤池、中水提升池、中水池和污泥脱水间、加药间等设施等构成。

根据ETS工艺处理阶段:
  1.预处理阶段:包括格栅渠,提升井,以及预处理池。原水首先通过格栅的机械过滤除去污水中较大的固体漂浮物和较大固体颗粒,然后根据提升泵的液位控制将污水打到预处理池进行预处理,其中通过活性污泥以及一些好氧菌类的生化反应,初步降解水中有机物,混合和均和物质,回收系统的反冲洗用水和一部分污泥回流,同时根据水质分析仪表溶解氧仪调整曝气量,对潜水泵以及曝气风机进行控制,同时实时读取现场PH,ORP等水质分析仪表数值,判断预处理效果。其中包含的设备主要有机械格栅,提升泵,潜水搅拌泵,回流泵以及鼓风机等,具体控制方式详列如下:
  对所有可控设备均具备现场/远程控制方式,其控制方式选择通过控制箱和或者配电柜的转换按钮实现。当设备处在现场状态情况下,设备通过现场控制箱或者配电柜进行开启操作,此控制属于无条件控制,优先级别最高,以便现场出现意外情况,及时进行断电停车。
  当设备处于远程状态时,可以通过触摸屏和上位机进行操作,此种情况下又分为手动/自动操作,此选择通过上位机或者触摸屏的软件开关来实现,在手动方式下,可以通过屏或者上位机进行启停操作,当选到自动状态时,所属的设备执行事先按照工艺要求编写的程序来执行,或者和其他设备进行连锁动作,或者是根据现场仪表或者是人工设定参数进行动作,已实现工艺自动要求。下面列述的控制方式主要是根据工艺的自动控制。
  格栅渠
  格栅自动控制采用水位差控制或者时间控制。通过液位计测量仪检测前后水位,通过计算差值进行格栅的控制,当水位差值大于设定值时,启动格栅。当格栅距上次运行的时间超过设定值时,启动格栅。启动时,如果有输送机,先启动输送机,格栅停止后延迟一段时间再停输送机。任何一台格栅启动时,均启动输送机。通过监控管理系统和现场控制系统的操作屏可以设定水位差值,格栅距上次运行的时间间隔及格栅的运行周期。
  提升井
  泵房吸水井设置超声波液位计,控制和保护水泵的运行。配合井后设电磁流量计对水泵进行轮值控制,并均衡各泵的运行时间。根据PLC计算每台泵的运行时间,液位低于设定值时高限时,首先停止累计运行时间最长的泵,液位低于到停止两台泵的设定值时,停掉第二运行时间长的泵,液位低于低限设定值时,停掉第三台泵,启动顺序依次类推,每次启动先启动累计运行时间最短的泵,以达到均衡各泵运行时间的目的。同时如果一台泵出现故障,上位机显示报警,并提示操作人员现场切换或者自动切换备用泵投入运行。

此图上位机的控制和监控效果画面

  预处理池设备控制
  预处理池主要有潜水搅拌器,提升泵,回流泵以及鼓风机,其中鼓风机和第二处理阶段的生态桶共用,可以根据两边的溶解氧反馈数据进行曝气自动调节,溶解氧偏低时开启备用风机,溶解氧值偏高或者大于设定值,首先停掉累计运行时间最长的风机,同时上位机会计算记录每台风机的运行时间,以平衡运行时间,在保证预处理池和生态桶总空气需求量的前提下,尽可能的减少能耗。同时根据生产负荷,实现潜水搅拌泵以及潜水回流泵的控制,潜水搅拌器和回流泵可以按照设定时间间隔进行启动或者按照设定时间定时启动,提升泵自控和上面提升井控制方式相同。

控制监控效果图

2.主处理阶段:主处理阶段包括地上温室(生态桶)以及沉淀池,主要设备有曝气风机和污泥回流泵。此阶段水中污染物如悬浮颗粒、有机物、病菌、氨氮、磷等被逐级降解,富营养元素呗生态桶特殊微生物和植物吸收分解,达到水质净化。
生态桶,沉淀池
  生态桶主要设备是和预处理池共用的曝气风机,控制方式和预处理池相同,二者之间互相关联。
  沉淀池主要设备有污泥回流泵以及污泥进料泵,污泥回流泵控制有三种方式(1)保持回流量恒定(2)保持回流比恒定(3)定期或随时调节回流量及回流比。回流泵是三用一备,根据三中不同的控制方式回流泵启停方式和提升泵的启停方式相同,其中如果有出现故障,上位机报警,并进行自动切换。污泥进料泵可实现按设定时间间隔启动或者定时启动。
  污泥回流会重新进入预处理池和生态桶,提高活性物质的量,更加适度的在预处理和生态桶中对水进行净化。剩余污泥则进入污泥脱水车间,以进行进一步浓缩处理。
3.后处理阶段:主要包括滤池加药间和中水提升池以及中水池,污泥脱水间,主要设备有反冲洗风机和水泵,中水提升泵,以及中水回用泵,离心脱水机以及螺旋输送泵。沉淀池的出水经过过滤处理,有机物、氮、磷、硝酸盐等得到进一步降解,浊度降低。其中藻类、细菌和原生动物在消毒装置中大部分得到消除,出水中大肠杆菌小于3个/L。该阶段主要以消毒处理为主,对出水进行深度处理。保证出水达到中水水质标准。
过滤池
  滤池是水厂中的重要部分,用于过滤水中悬浮物,在过滤的过程中要实现滤池恒水位调节、滤池反冲洗(气冲——水冲——气水混合冲)等功能。
滤池反冲洗有三种方式:分别为定时冲洗,水位冲洗,强制冲洗。每种冲洗方式设有允许/禁止选择按钮。
■定时冲洗即为:滤池根据设定的冲洗时间间隔定时自动进行冲洗,间隔时间可调。
■水位冲洗即为:滤池根据设定的水位高冲洗值(水位高报警)进行冲洗,当滤池水位达到水位高冲洗值时,出水阀的开后,按设定的高水位延时时间进行延时,发出高水位冲洗指令,进行水位高冲洗。
■强制冲洗即为:在任意时刻,均可通过强制冲洗按钮进行强制冲洗。
滤池反冲洗参数设有:
■允许冲洗清水池水位设定
■再冲洗等待时间设定
■滤池反冲洗间隔时间设定
滤池反冲洗流程
  滤池反冲洗的控制条件主要是设定时间和滤池液位。在液位(即水头损失)达到设定值或滤格运行时间达到设定值后,即停止过滤过程,等待反冲洗。
■开进水阀,排气阀继续开,其余阀关闭,将水位提升到高水位允许冲洗水位。
■开排水阀,其余的阀关闭,将水位降至允许冲洗低水位后,开排气阀。
■气冲洗:排水阀继续开,开反冲气阀, 反冲气阀开到位后,启动鼓风机组。
■气水冲:开反冲水阀,反冲水阀开到位后,开启反冲洗泵机组,气水冲时间到后,关闭鼓风机组,关闭反冲气阀;
■水冲:反冲洗水泵继续工作,,水冲时间到后,并关闭反冲洗泵机组,及排水阀。
■静置:达到静置时间后,滤池恢复正常运行;再冲洗等待延时开始计时,等待下次冲洗
  自动反冲洗时,有几组鼓风机及出风阀在自动状态,就开几组。系统设有鼓风机组开启顺序选择按钮,可人工选择开启顺序。反冲洗泵房包括反冲洗泵及相应的反冲阀,每组反冲洗泵及相应的反冲洗阀共用一组就地/远方、手/自切换开关。自动反冲洗时,有几组反冲洗泵阀在自动状态,就开几组。系统设有反冲洗泵机组开启顺序选择按钮,可人工选择开启顺序。
  反冲过程中,若切入自动的鼓风机组都发生故障,或切入自动的反冲泵组均发生故障,发生故障的机组停运,若故障为现场设备故障,自动将故障机组切入手动。
  反冲过程中,若滤池的电动阀发生设备故障,将停止冲洗,切入手动过滤。若电动阀发生拒动故障,将停止冲洗,切入手动过滤。

滤池效果图

中水提升池
  泵房吸水井设置超声波液位计,控制和保护水泵的运行。并通过PLC累计运行时间对水泵进行轮值控制,并均衡各泵的运行时间。具体泵的故障切换以及自控方式和提升井泵控制相同。
中水池
  检测出水的余氯值(CL2)、浊度值(SS)、COD值等
  中水备用泵可以根据需要做成定时工作或者轮换工作方式。
加药间
  通过第三方设备的通讯接口连接,可以读取加药设备的仪表数据,并且可以通过上位机对加药设备进行手动自动操作。

效果图

脱水机房
  离心脱水机和螺旋输送机以及污泥进料泵可以按照连锁做顺序控制,螺旋输送机要先去离心脱水机开,停止先停离心脱水机,然后延时停螺旋输送机。

所属类别: 污水处理

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