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                                     污水处理系统的功能要求

污水处理系统的主要功能是完成对城市污水的净化的作用，将城市中排除的污水通过该系统处理后，输出符合国家标准的水质。长期以来，工业污水处理技术虽然经过了迅速发展，但仍滞后于城市发展的需要，工业污水处理率低、设备)运转率低等极大地影响了城市发展。为实现工业污水处理技术的简易、、低能耗的功能，并且实现自动化的控制过程，采用PLC作为核心控制器是个较好的方案。

PLC作为工业污水处理系统的控制系统使得设计过程变得更加简单，可实现的功能变得更多。与各类人机界面的通信可完成PLC控制系统的监视，同时使用户可通过操作界面功能控制PLC系统。由于PLC的CPU强大的网络通信能力，使得工业污水处理系统的数据传输与通信变得可能，并且也可实现其远程监控。

利用PLC作为控制器的工业污水处理系统主要涉及两个方面：一是信号输入；二是控制输出信号。

1、信号输入

工业污水处理系统信号输入检测方面主要涉及四类信号的监测，主要包括：按钮的输入检测、液位差的输入检测、液位高低的输入检测，以及曝气池中含氧量的输入检测。

（1）按钮输入检测。大多数为人工方式控制的输入检测，主要有自动按钮、手动按钮、格栅机启动按钮、清污机启动按钮、潜水泵启动按钮、潜水搅拌机启动按钮、污泥回流泵按钮、曝气机工频、变频按钮，以及变频加速减速按钮等。

（2）液位差输入检测。检测粗细格栅两侧液位差，用来控制清污机的启动与停止。

（3）液位高低输入检测。检测进水泵房和污泥回流泵房中液位的高低，用来控制潜水泵或污泥回流泵的启动和停止，以及投入运行的潜水泵的数量。

（4）含氧量输入检测。以上三种都为数字量输入，该输入为模拟量输入。曝气过程是工业污水处理系统中zui重要的环节，为了保zheng微生物所需要的氧气，必须检测污水中的含氧量，并通过曝气机增加或减少其含氧量。通过将溶解氧仪设置在适当位置上，将检测值反馈到PLC中，通过运算输出控制曝气机的转速信号。当溶解氧值偏低时，降低了微生物分解的效果，延长了处理时间，严重时甚至导致处理失效，因此需要增加曝气机转速以增加供氧量；当溶解氧值偏高时，导致微生物过氧化，降低了其活性，也不利于处理，因此减小曝气机转速以减少供氧量，zui终使污水中的溶解氧保持在一定的范围内。

2、控制输出信号

信号输出部分主要包括两个方面：一个是数字量输出，即各类设备的接触器；另外一个是模拟量输出，用来控制曝气机变频器。

（1）数字量输出。控制各类设备的启动和停止，包括：格栅机启停、清污机启停、潜水泵启停、潜水搅拌器启停、污泥回流泵等设备。

（2）模拟量输出通过PLC中PID运算后的数据，通过其功能模块输出控制信号，该控制信号输入到变频器的控制端子上，改变变频器的输出频率，从而控制曝气机的转速，zui后达到控制污水中含氧量的要求。

本工艺流程的改进主要着眼于提高处理效率、减少占地和降低能耗。流程的改进主要包括三个方面：

(1)以酸化池代替原来的初沉池和污泥池，酸化池和调节池可以倒置。一体化设备的产泥量较少，沉淀池(过滤池)的污泥可以回流到酸化池中。

酸化池的作用包括三个方面：其一，污水中的大分子有机物经过水解酸化可以分解为小分子有机物，提高可生化性；生化池的停留时间可以减少为3h左右；酸化池中也可设置填料，以提高酸化细菌的浓度；其二，回流污泥既可以提高酸化池的微生物浓度，又具有一定的生物絮凝功能，初步絮凝沉淀部分悬浮或胶体污染物，降低后续生化池的负荷；

其三，回流污泥在水力自重作用下压缩，同时污泥在酸化池中可以得到一定的消化，进一步减少污泥体积；酸化池中的污泥一般定期(1年)抽吸。酸化池、初沉池和污泥池三位一体，大大减小的占地面积，提高了处理效率。

(2)由原来的普通沉淀池改为在BFBR生物流化池上设置两相分离器，增加了分离效果，并使活性污泥及生物载体不向外流失，提高内循环延长了污泥泥龄，提高了生化处理效果，降低了出水悬浮物SS的含量，为后续过滤环节减轻了负担。过滤池可以采用轻质滤料，如采用轻质泡沫滤珠，设计滤速可以达到7～8m／h，进一步提高了处理效率。相比普通沉淀和斜管沉淀，过滤则利用生化池出水中的污泥的絮凝性，通过接触吸附在滤料表面上或者在滤料孔隙中沉积，实际上起到了絮凝吸附和浅池沉淀的双重作用 。

(3)近年来，絮凝剂的不断发展促进了物化工艺在污水处理中的应用，污水处理趋于物化与生化工艺相结合。化学絮凝剂可以强烈吸附水中的悬浮物与胶体，可以进一步减少生化处理时间(0.5～2h)，从而更大限度减少占地面积。已有部分单位开始了物化／生化相结合的一体化设备研发和应用，并且，也有*采用物化方法的处理设备见诸baodao，如SPR设备等。但是，物化方式存在的一个缺点是产泥量相对较大，增加了管理上的困难。

                                            工艺流程说明

一体化设备以好氧生化法为主要处理工艺，设备本体包括格栅、调节池、酸化池、BFBR生物流化池和消毒池。设备本体之前一般须设置调节池，以均化水质和水量，调节池设计水力停留时间6h。BFBR生物流化池采用流化生物膜法，鼓风曝气，设计停留时间2～3h。BFBR生物流化池出水经过滤后进入消毒池，按规范设计接触时间1～2h。

一体化设备主体工艺采用生物膜法。生物膜法污泥浓度高、容积负荷大、耐冲击能力强，处理效率高。早期设备主要采用生物转盘，体积庞大，生物膜难控制，盘轴易损坏。目前，一体化设备逐渐发展为接触氧化法和生物流化床工艺。尤其是生物流化床成为近年来的一个研究热点。相比接触氧化法，生物流化床污泥浓度更高、耐冲击能力排放更强、剩余污泥率更低，且无堵塞、混合均匀，具有较好的脱氮效果，配置形式也较接触氧化法更为灵活。

普通的生物流化床是在污水中投加悬浮填料，给微生物提供一种良好的载体，提高了微生物浓度；填料在水流和气流的推动下呈流化状态，兼有生物膜和活性污泥的双重特点。随着研究的进展，生物半流化床、base三相生物流化床、Circox气提式生物流化床等新的型式不断涌现，流化床的充氧特性、水流状态、污泥浓度、脱氮效果得到较大的改进。新型流化床的处理效率更高，占地面积进一步减小，但是结构相对复杂，设备高度相应增加。因此，这些新型流化床应用于一体化设备还有待时日。

近年来，MHR、SBR、DAT—IAT等作为主体工艺的一体化设备也见诸baodao。MBR法具有较高的处理效率，而且不需要二沉池；但是投资和运

行费用较高，管理相对复杂。DAT—IAT和SBR法属于间歇式活性污泥法，处理效率较低。因此，作为一体化设备工艺应用并不广泛。

早期一体化设备的工艺流程的特点是“麻雀虽小，五脏俱全”，显得比较臃肿。随着一体化设备的应用与发展，其工艺流程不断得以改进，变得更加紧凑，提高了处理效率。

                                            设备的安装

设备安装简便，主要安装部件有进水管、出水管、电源。首先将设备找到合适空间就位。

1、安装进水管，与污水源头水管连接，通过自流的方式进入集水箱。（注：污水必须通过重力才能流入设备）。

2、出水管的连接至下水道或污水池。

3、电源为220V电压，插好电源后试验漏保插头是否正常。

4、原水箱内部有过滤棉，需将螺丝打开后，平铺到过滤棉箱。

5、检查各管路是否漏水。

维护保养要点

1、润滑系统的检查

a、定期检查油箱内的储油量是否低于低刻线，如机油不足请加油。确保油位在刻度线以上。（机油牌号为ISO标准N68润滑油，低温寒冷地区可适当降低机油牌号）

b、定期检查机油是否混入水分等污染物而变化，如变质请及时更换机油。

c、定期清洗机油过滤器，长清洗时间不能超过六个月。

d、维护人员要经常检查每台风机滴油状况是否正常（12—15滴/分钟），如滴油嘴脏了可卸下调整螺钉清洗，根据观察及时调节滴油量。

2、定期清理风机房，保持设备清洁，并且通风良好。机房内的温度不能高于500C。

3、空气滤清器的检查 定期检查空气滤清器是否脏了。如脏了可卸下空气滤清器，旋开蝶型螺母，打开盖子，清洗过滤海绵。（卸滤清器时注意不要把脏物掉 进风机主机内，清洗海绵时必须将水拧干后，再安装在原位）。

4、三角带的检查 风机运行一段时间后，三角带会伸长。这时要将电机的固定螺栓松开，移动电机，同时检查一下两皮带轮的顶紧螺丝是否松掉，如松了请锁紧住。拉紧三角带到合适位置后再将电机固定螺栓紧住，并注意电机皮带轮和风机皮带轮的端面要在同一平面线上。

5、经常检查风机及电机的运行状况，如发现噪音、温度不正常时要及时停机检修

6、定期检查安全阀的灵活状况，如不灵活请清洗调试以保zheng可靠的启闭。

7、定期检查有无漏油、漏气的部位并修理，如不能修理请立刻通知风机生产厂商

湖南地埋式一体化污水处理系统装置的操作

1、砂滤罐的操作，砂滤罐的阀门银色的扳手，可以左右扳动，正常工作时箭头指向过滤，设备运行10天左右，将扳手扳到正洗运行五分钟，反洗五分钟。（注：反洗时打开污水源头动力水）。冲洗完成后扳回到过滤位置。

2、过滤棉的更换，设备运行1月后，更换新的过。滤棉，过滤棉在集水箱内部

3、设备接通电源后全自动工作运行，首先查看液位控制是否正常，打开污水源头直至出水口流出水，关闭污水源头自来水，设备运行5-10分钟是否停止。运行正常后可以进行下一步操作。

4、氯片的投放，在消毒器有圆形加药口，逆时针旋转拿下，放入1-2片氯片，然后将圆盖顺时针旋紧。（注：圆盖必须旋紧，否则会漏水）。氯片10-15天投加一次。

                                我国污水处理存在的问题的原因

◆ 在运营过程中，不重视降低成本，提高管理水平，有限的经费也往往首先用于人员经费开支，事业单位机构臃肿，人浮于事，工资成本过高，使得污水处理成本较高。

◆ 对管网建设的资金和工期未统筹考虑，污水处理厂建设贪大求洋，规模偏大，造成管网建设也规模庞大，因而资金不足，工期拖延之后。通过开展专项检查，进一步摸清全市钢铁、水泥、平板玻璃和生活污水处理厂的底数，为下一步加强监管奠定坚实的基础。

（1）会同工商行政管理部门、计经委综合部门、工业主管部门等联合审批乡镇企业的发展规划及其环境影响报告，明确发展方向。并会同城乡建设部门、规划部门审查乡镇建设规划。

（2）国产设备与国外发达国家相比，尚存在较 大差距。在一些新型技术装备领域，还存在空白而有待*。

（3）对乡镇企业开征排污费和超标排污费。制订乡镇企业污染治理计划，并组织实施；制订区域环境综合整理规划。组织环境监测和环境科研，定期举办环境保护技术培训班，提高环保管理人员的素质。在沼气发电系统、污泥干化、在线监调控制系统等方面。深入调查研究，及时掌握乡镇企业的动态，开展农业生态环境监测指标的研究工作。

设备使用方法

1、能够处理生活系统综合性废水及其相类似的有机污水。采用经过防腐处理的钢结构，具有耐腐蚀、抗老化等优良特性，使用寿命长达20年以上。全套设备施工简单、操作容易，所有机械设备均为自动化控制，全部装置可设置于地表以下。

2、管理维护方便，设备配有全自动控制系统，风机采用潜水曝气机。设备一般为埋地设置，设备上部可作为绿化地带、停车场、道路等；设备也可采用半埋式放置，埋式深度可根据你的需要确定；设备也可放置在室外地表以上；如该设备用于寒冷地带，可把检查孔加高、使设备埋设在冻土层以下；

工艺概述

地埋式一体化污水处理设备采用A/O生物接触氧化工艺为主体的生化处理方法。生化池分为A级厌氧池池和O级好氧池两部分。在A级池内，由于污水中有机物浓度较高，微生物处于缺氧状态，此时微生物为兼性微生物，它们将污水中有机氮转化为氨氮，同时利用有机碳源作为电子供体，将NO2-N、NO3-N转化为N2，而且还利用部分有机碳源和氨氮合成新的细胞物质。所以A级池不仅具有一定的有机物去除功能，减轻后续O级生化池的有机负荷，以利于硝化作用进行，而且依靠污水中的高浓度有机物，完成反硝化作用，终消除氮的富营养化污染。经过A级池的生化作用，污水中仍有一定量的有机物和较高的氮氨存在，为使有机物进一步氧化分解，同时在碳化作用趋于*的情况下，硝化作用能顺利进行，特设置O级生化池。

A级池出水自流进入O级池，O级生化池的处理依靠自养型细菌（硝化菌）完成，它们利用有机物分解产生的无机碳源或空气中的二氧化碳作为营养源，将污水中的氨氮转化为NO2-N、NO3-N。O级池出水进入沉淀池进行斜板沉淀，然后溢流出设备。

在O级好氧生化池中安装新型弹性填料，整个生化处理过程依赖于附着在填料上的多种微生物来完成的。在A级池内溶解氧控制在0.5mg/l左右；在O级生化池内溶解氧控制在2.0mg/l以上。O级生化池内的污水流入斜板沉淀池，进行固液分离；沉淀池固液分离后的出水经出水口流入系统管道内。

                                                  设计参数 

1、污水性质：生活污水 

2、污水水量：48m3

/d(根据实际要求选处理量为2m3

/h的设备) 3、进出水水质： 

进水为一般生活污水；处理设备的出水水质达到国家《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级排放标准。水水质按常规设定：CODCr ≤ 300mg/l，BOD5 ≤200mg/l，及结合我厂以往工程实例，推荐使用生物膜法处理工艺，拟用 A/O生物接触氧化工艺为主体的生化处理方法。 

本工程污水中有机成份较高，BOD5/CODcr=0.6，可生化性较好，因此采用生物处理方法比较经济。由于污水中氨氮及有机物含量较高，特别是有机氮，在生物降解有机物时，有机氮会以氨氮形式表现出来，氨氮也是一个重要的污染控制指标，因此污水处理采用缺氧好氧A/O生物接触氧化工艺，即生化池需分为A级池和O级池两部分。生活污水通过格栅拦污进入调节池，设置调节池的目的主要是调节污水的水量和水质。调节池内污水采用污水提升泵提升至A级生化池，进行生化处理。在A级池内，由于污水中有机物浓度较高，微生物处于缺氧状态，此时微生物为兼性微生物，它们将污水中有机氮转化为氨氮，同时利用有机碳源作为电子供体，将NO2-N、NO3-N转化为N2，而且还利用部分有机碳源和氨氮合成新的细胞物质。所以A级池不仅具有一定的有机物去除功能，减轻后续O级生化池的有机负荷，以利于硝化作用进行，而且依靠污水中的高浓度有机物，完成反硝化作用，zui终消除氮的富营养化污染。经过A级池的生化作用，污水中仍有一定量的有机物和较高的氮氨存在，为使有机物进一步氧化分解，同时在碳化作用趋于*的情况下，硝化作用能顺利进行，特设置O级生化池。 

A级池出水自流进入O级池，O级生化池的处理依靠自养型细菌（硝化菌）完成，它们利用有机物分解产生的无机碳源或空气中的二氧化碳作为营养源，将污水中的氨氮转化为NO2-N、NO3-N。O级池出水一部分进入沉淀池进行沉淀，另一部分回流至A级池进行内循环，以达到反硝化的目的。在A级和O级生化池中均安装有填料，整个生化处理过程依赖于附着在填料上的多种微生物来完成的。在A级池内溶解氧控制在0.5mg/l左右；在O级生化池内溶解氧控制在2.0mg/l以上，气水比12:1； O级生化池一部分出水回流进入A级池，回流比为100%-200%；一部分流入竖流式沉淀池，进行固液分离；沉淀池固液分离后的出水进入消毒出水池，经消毒后即可直接排放。沉淀池沉淀下来的污泥由气提装置提升至污泥浓缩池；污泥浓缩池内浓缩后的污泥采用粪车外运作农肥处理。

污水处理按照其作用可分为物理法、生物法和化学法三种。 

①物理法：主要利用物理作用分离污水中的非溶解性物质，在处理过程中不改变化学性质。常用的有重力分离、离心分离、反渗透、气浮等。物理法处理构筑物较简单、经济，用于村镇水体容量大、自净能力强、污水处理程度要求不高的情况。 

②生物法：利用微生物的新陈代谢功能，将污水中呈溶解或胶体状态的有机物分解氧化为稳定的无机物质，使污水得到净化。常用的有活性污泥法和生物膜法。生物法处理程度比物理法要高。 

③化学法：是利用化学反应作用来处理或回收污水的溶解物质或胶体物质的方法，多用于工业废水。常用的有混凝法、中和法、氧化还原法、离子交换法等。化学处理法处理效果好、费用高，多用作生化处理后的出水，作进一步的处理，提高出水水质。

                                              技术关键与特点

1、处理效率高

气浮处理效率的高低，取决于单位体积溶气水所能浮起的悬浮粒子的zui大重量。我们将其定义为单位浮量，这是溶气水质量好坏的一项客观指标。空气属于难溶于水的物质，常压下，空气在水中的溶解度约为1.8%，在0.3Mpa的压力下，溶解度可达到5.4%，如何让这些有限的溶解空气充分发挥作用，是气浮的技术关键。而缩小气泡的直径、增大气泡群密度、改善气泡均匀度，是提高气浮效率的关键。三者互相关联，互相制约。1个100m的气泡如果变成等体积的1m的气泡，其数量可以达到106个，所以在容解空气总量一定的前提下，缩小单个气泡的直径，即可增大气泡群密度，同时气泡群的均匀性也可以改善。传统气浮效率低，其zui重要的原因之一就是因为所产生的气泡直径过大，主体气泡群气泡的直径一般都在50m以下，气泡群的密度（消能后单位体积溶气水中所含气泡个数）一般在108个/cm以下，气泡群均匀性（主体气泡群数量占总气泡数量的比例）差，直径大于100m的气泡占85%以上，这些气泡都属于无效浮选气泡。而且由于气泡直径过大，导致气泡上升速度过快，致使絮凝体遭到冲击而破裂，浮选效果较低。而本案所产生的微气泡直径在1m左右，密度高于1012个/cm3,同时气泡大小均匀，这就保zheng了较高的处理效率和非常好的处理效果。

2、溶气利用率高

溶气利用率接近100%，传统的恶涡凹式气浮只有10%左右，而早期的气浮仅为6%左右。气浮效率的高低，同溶气效率没有太大关系，zui终取决于溶气利用率的高低。以溶气压力为例，从0.3Mpa提高到0.5Mpa，其溶气效率zui高提高一倍，但相应的溶气设备的结构上就复杂得多，检修也相应复杂。

研究表明，只有比悬浮粒子（絮凝前的单个悬浮粒子）直径小的气泡，才能与该悬浮粒子发生有效的吸附作用。在自然水体中，短时间内难以沉淀的悬浮粒子，其直径大多在10—30m，50m以上的固态悬浮粒子经过几小时的静置，可以自然下沉或浮出水面。浮化液粒子主体粒径在0.25—2.5m之间，其中少量大颗粒之际国内约10m左右。所以1m左右微气泡对绝大多数悬浮粒子都有很好的吸附作用，这也是本案溶气利用率高的直接原因。

3、处理负荷高

可处理悬浮物（SS）含量高达5000—20000mg/L的废水，这个指标是任何传统气浮所不能达到的。传统常规气浮所能分离的SS含量zui高一般在1000mg/L左右，仅在SS含量在几百mg/L左右的废水具有一定的实用价值。

4、简便实用的压力溶气

本设备溶气罐的设计采用了与传统理论不同的设计依据，否定了以水力停留时间为主要依据的设计方法，实现了小溶气大处理量，为增大气、水接触面积采用了四级预混和机构，气、水在几段时间内即可达到均衡状态。

5、率的气泡发生器

传统气浮由于其释放器本身的缺陷和局限性，也对浮选效果产生了致命的影响：如涡凹气浮采用的是利用高速旋转的叶轮将吸入的空气打碎而产生气泡，且不论高速叶轮旋转的叶轮会同时将絮凝体搅拌，破坏悬浮物的凝聚，仅是这种产生气泡的方式就决定了这种结构无法产生10m以下的微气泡。因为要通过机械剪切产生微气泡，首先要克服的是气泡的表面张力，气泡越小，其表面张力就越大，要消耗的能量就越高。目前获得的气泡直径zui小的方法是电解，其次就是压力溶气。本案所采用的气泡发生器，以其合理的设计，实现了空气从溶气水到微气泡的转化，具有以下优势：

（1）可以zui大限度的消除溶气水的能量，也就是说，可以大限度地使溶气水从溶解平衡的高能值降到几乎接近常压的低能值。溶气水的消能是能量的转移，而不是能量的损失。zui大消耗，是指获得物理性能优良的微气泡的前提下，能量转换的zui高值。本方案所采用的气泡发生器的消能比可达99.9%，而普通的气泡发生器zui高只能达到95%。

（2）在获得zui大消能比的前提下，具有zui快的能量消减速度。也就是说具有zui短的能量消减时间，即可以在zui短的能量消减时间内获得zui大能量消减比。本案所采用的气泡发生器的消能时间仅为0.01—0.03秒，而普通气泡发生器zui快也得0.32秒。

（3）溶气水从高能值降到低能值的过程中没有涡流、反冲之类的流态产生。*，微气泡自形成以后，就伴随着一系列的气泡合并作用。合并作用是由表面能的自发减少所决定的，两个体积相同的气泡合并后，其表面能要减少20.63%。若在释放器中存在有利于气泡合并的结构的话，那通过该装置获得理想的微气泡是不可能的。只能杜绝溶气水的涡流、反冲，才能从根本上避免微气泡的合并。