SBR工艺控制系统对水量波动的处理方法探究

打印本文关闭窗口SBR工艺控制系统对水量波动的处理方法探究作者：莫风华1，白月芬2，吴军1文章来源：中国土木工程学会水工业分会排水委员会年会点击数：7更新时间：2005-3-16文章录入：admin责任编辑：admin莫风华1，白月芬2，吴军1（1.广州经济技术开发区宏元建设工程监理公司，广东510760；2.中国市政工程华北设计研究院，天津300074）SBR的自动控制系统主要是以时间为基本控制参数，使工艺系统正常运转。控制过程中所需要的指令信息及反馈信息均利用各种水质水量监测仪器仪表获得。工序的运行一般是由PLC控制。按进水\曝气\沉淀\撇水\待机等五个工序顺序进行，运行一次为一个周期，周而复始。运行周期一般根据进水水质水量确定，通过编制程序使在不同条件下以不同的周期运行。其中运行参数可以在控制系统的人机界面上进行修改。以下以应用SBR工艺的日处理量为2.5万吨的广州经济技术开发区东区污水厂的基础数据为例进行介绍。该厂的生物处理阶段由4个相同处理能力的SBR反应池组成，每个池子的处理水量为1260m3。每个池子相对独立，在PLC系统的控制下，交替循环，达到处理污水及连续进水的目的。图1为该厂SBR池的平面图。表1及表2分别为该厂满负荷运行时的基本运行时间设定和每个循环处理过程的次序。表1中的数据是以4个池子为反应池，按4个小时的循环时间为例的各反应阶段时间设定。该设定为该厂满负荷运行时的基本设定。各池的循环次序为：1-3-2-4。表1反应器运行周期设定说明：1.待机时间为进水过程中没有曝气的时间，这个时间从进水开始的同时开始计时，当待机时间结束的时候，开始进行曝气。2.最大延长进水时间的设定是为了使在每天的水量峰值时，反应池能最大可能的接纳进水。该情况只出现在4个池子同时设定为反应池，循环时间为4小时的情况。根据上表所示，在循环开始的0～30分钟时间内，进水阶段、待机阶段（进水过程中没有曝气的阶段）和排剩余污泥阶段是同时进行的；在30～60分钟时间段内，进水阶段和曝气阶段同时进行；60～150分钟时间段内，为曝气阶段，也是最大的延长进水时间；150～180分钟时间段内，为沉淀阶段；180～240分钟时间段内，污泥回流阶段和撇水阶段同时进行。由于该厂位于广州经济技术开发区，其收集的污水源包括生活和生产污水，并以生产污水为主。生产污水的产生与工厂的生产时间有密切的关系，水量与时间成波浪型曲线关系。另外，该厂在设计的时候是考虑到近期的处理水量，但目前个别大的项目没有投产，所以现有水量没有满负荷。根据统计，目前的进水量只有1.5万m3/d左右。由于不管实际处理水量为多循环时间240min可自行设定(3～8h)进水时间120min由PLC自动计算:进水时间=循环时间/反应池个数最大进水时间150min可自行设定待机时间30min可自行设定曝气时间120min由PLC自动计算：曝气时间=循环时间-待机时间-沉淀时间-撇水时间沉淀时间30min可自行设定撇水时间60min可自行设定污泥回流时间60min可自行设定排剩余污泥时间30min可自行设定页码，1/4打印文章2005-3-17=2137PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿ少，每个循环所消耗的能源是一样的，如仍设定为4个小时的循环时间或四个反应池运行，则相当于每天的运行都损失2/5的能耗，从运行的角度上来说是不经济的，也是对设备和处理能力的一种浪费。所以如果能根据水量的变化相应的增加或减少循环时间或反应池个数，从而减少或增加池子的进水时间，就能满足每个池子每次的运行都能最大限度的满负荷，最大限度的减少浪费。1可采取的运行方式方式1：设定反应池为4个，循环时间可变。进水时间=循环时间/反应池个数=循环时间/4。方式2：设定循环时间为4小时，反应池个数可变。进水时间=循环时间/反应池个数=4/反应池个数。①设2个池子为反应池（进水时间为240/2=120min）当两个小时进水量池容(1260)，则可设定两个池为反应池，循环时间为4小时，过程循环如表3所示。②设3个池子为反应池（进水时间为240/3=80min）当进水量逐步增加，两个小时进水量池容80分钟的进水量时，可设定3个池子为反应池，循环时间为4小时。循环次序如表4所示。③设4个池子为反应池（进水时间为240/4=60min）当进水量达到设计的2.5万m3/d时，需要4个生物池都同时投入运行才能容纳全部需处理水量，所以设定4个池子为反应池，循环时间为4小时。循环次序如表5所示。④改变反应池数的时机在各个反应池的进水阶段中，PLC都将根据预测的未来水量进行计算，确定是否需要改变反应池数。在新一轮进水阶段按计算出来的反应池数所对应的进水时间来运行。与此同时，又开始新一轮的计算，如果没有再转换反应池数的必要，则一直按现有的反应池数运行整个系统，如果要增加或减少反应池数，则在新一轮的进水阶段开始的时候实现。例如：从只有2个反应池（1#及2#池）的运行状态转换到4个反应池运行；再从4个反应池转换到2个反应池（1#及3#）（转换程序见表6）。当2#池在进水的时候，经计算，确定2#池进完水后的2个小时的水量满足4个反应池运行的程序，如果按2个或3个反应池运行的话都无法在相应的进水时间容纳该时的进水量。所以，当2#池的进水阶段完成后，4#池开始按4个反应池，即1个小时的进水时间开始进水。进水的同时，经计算后确定4#池进水阶段完成后的进水量仍适合4个反应池的运行，所以接下来的1#池仍然是按1个小时的进水时间运行。依次类推，发现直到在4#池的进水阶段时，经计算确定接下来的水量有所减少，需要2个小时的进水时间才能充满一个反应池。所以，接下来的进水的1#池按2个反应池的循环程序，即2个小时的进水时间开始进水。依次类推…2两种运行方式对水量波动的处理2.1方式1－改变循环时间根据统计数据，预测未来24小时的进水量，决定一般情况下按多少个小时的循环时间进行才能处理相应的进水量。在这里，反应池个数固定为4个。如平均水量大，按4小时循环时间运行，每个进水阶段时间为1小时（最小）；如平均水量小，就加大循环时间，相应的增加进水阶段时间。每天的水量峰值通过延长进水时间来进行调配。①延长进水时间的定义如果PLC根据预测水量计算得出新一轮进水阶段的反应池即使按1个小时的进水时间（最小的进水阶段时间）进水，也容纳不了该段时间的进水水量，则在新一轮进水阶段开始时，PLC将发出指令，使刚结束进水阶段的反应池的电动进水堰保持开启状态，延长进水阶段，以支援新一轮进水阶段的反应池，共同分担接下来1个小时的进水水量。正常进水阶段以外的这段进水时间称为延长进水时间。这种情况常常出现在一天中水量高峰期。②是否需要延长进水时间的计算及判断(1)水量计算：将一天分为1440分钟。设反应池个数N为4，循环时间为240分钟，t为进行计算时的时间，L(t)为一天内到t时的进水总量，L(t+T)为一天内到(t+T)时的进水总量，T为顺序进入进水阶段的3个反应池的总进水时间，L为顺序进入进水阶段的3个反应池总共所需要接纳的水量。进水时间T=循环时间×(N-1)/N=240×(4-1)/4=180minL=L(t+T)-L(t)例：假设根据统计数据得知在t=7点，也就是一天中的第420分钟的时候，L(t)=L(420)=6220m3；当t+T=420+180=600min时，L(t+T)=L(600)=11720m3，则L=L(t+T)-L(t)=11720-6220=5500m3(2)判断：设定一个安全系数为200m3，故如L1260×(N-1)-安全系数，则需要延长进水时间。例如：根据上例的计算结果，L=55001260×(N-1)-安全系数=1260×(4-1)-200=3580所以需要延长进水时间，电动进水堰将保持在开启状态，直到到达设定的最大延长进水时间或液位计显示反应池内液位达到最大限制，这时电动进水堰将会立刻关闭。这样，可以实现高峰水量由两个反应池分担。2.2方式2－改变反应池个数在每个池子的进水阶段，根据经验统计的在进水阶段结束后2个小时内的进水量进行计算，决定下个进水阶段按多少个反应池进行。每个进水阶段的时间为4/反应池个数。例1：设1点到2点时的进水量为520m3，2到3点时的进水量为650m3，23点到1点时1#池在进水，此时共有1#及2#两个反应池运行。则在23点1#池开始进水的时候PLC自动进行以下计算：根据预测的进水量，1#池进完水后未来2个小时的总水量520+650=1170m31260m3（一个反应池的容量），所以下个池子进水（新一轮进水阶段）的时候，仍可以按两个小时进水时间运行，即只设定2个反应池。例2：设3点到4点的进水量为690，4点到5点的进水量为760，则当2#池在1点开始按2个反应池程序进水的时候，PLC自动进行以下计算：根据预测，2#池在3点进完水后的两个小时内进水量为690+760=1450m31260m3，即池子容纳不了两个小时（2个反应池）的进水量。2#池进完水后未来80分钟的总水量为690+760/3=944m31260m3，所以下个池子（4#）开始进水的时候，按3个反应池80分钟的进水时间的程序设计。同理通过计算，如果反应池容纳不了未来80分钟的进水量，则按4个反应池进行工作，进水时间为1个小时。页码，2/4打印文章2005-3-17=2137PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿ两种方式比较相对来说，方式1适用于一天内水量波动不是很大的地区。方式2相对来说比较灵活，能随机的改变，适用于处理量比较少，一天内水量波动大的地区。4注意事项以上的计算与转换可在PLC中自动计算，自动进行切换，也可以人工进行。如果是人工进行计算及切换，计算过程及切换的操作一定要在新一轮进水阶段开始前完成。页码，3/4打印文章2005-3-17=2137PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿ打印本文关闭窗口页码，4/4打印文章2005-3-17=2137PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿ