5t/h一体化污水处理设备

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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、高效、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，为了保证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。

调试和运行结果

污水处理厂自动控制系统设计、安装完成后，进行系统的调试和试运行，确定符合实际进水水量和水质的各项控制参数，发现并解决设备、仪表、程序、工艺等方面出现的问题，检验系统是否实现工艺设计目标，即出水各项指标达到设计要求。

1、硬件系统的调试  按照系统设计要求将各硬件接线接好。调试过程首先检查总供电及各设备供电是否正常，然后检查设备的电气控制是否正常，能否正常开机，各种闸阀能否正常开启和关闭，检查仪表及控制系统是否正常。在对系统进行必要的检查后，开始具体调试。  硬件功能调试主要是测试硬件的功能是否正常，这部分的调试内容包括：

（1）供电线路的设置和检验，主要用万用表检测电路的连通是否实现，以及保证接线的正确性，防止220V与24V线路的错位接线发生；

（2）电机直接加三相电源调试，检测电机工作状态；

（3）变频器单独调试，检测能否正常进行参数设置；

（4）变频器加电机进行调试，检测能否正常进行变频调速，在外部控制模式下，控制端子是否能正常控制电机启动，调节电机转速等； 

（5）PLC单独检测，检查PLC单元能否正常工作，指示灯是否正常，该部分工作实际上在计算机模拟调试前就己经完成； 

（6）PLC加变频器联机调试，检查PLC、变频器是否能实现对此系统控制；

经过测试，结果表明上述功能一切正常，可以进行总体调试。

2、软件系统的调试 

在STEP7-Micro/WIN32软件中，通过编程，将编好的程序下载到PLC中进行运行调试，检查程序是否有错误，是否能够实现相应的功能控制。调试时，可根据功能模块分类分别调试，zui后进行总体调试。

在该控制程序中，需要根据外界输入的状态来控制清污机、潜水泵，以及污泥回流泵的启停，因此需要按照液位传感器和液位差计反馈来的信息进行判断处理，然后再进行输出控制。

3、运行结果 

通过系统调试，能够实现PLC在系统控制中的手动、自动模式的控制。启动电源后按下手动或自动模式选择按钮，当在手动模式时，可通过各控制按钮实现对工业污水处理系统中各电机的控制运行同时相应的指示灯亮。

在间歇运行过程时，粗格栅机运行20min定时到后停止运行2h，2h定时到后又开始运行20min。细格栅机粗格栅机相似。根据反馈回来的液位差状态控制清污机的运行与停止。而进水泵房中的潜水泵根据液面高低进行运行、停止及运行数量的控制：①潜水泵系统启动首先开始启动潜水泵。②检测液面高度，低于zui低位传感器时，开始定时防止误判。③定时到后，若仍低于zui低位传感器，则停止潜水泵运行，否则潜水泵继续运行。④检测液面处于中位和高位传感器之间时，开始定时防止误判。⑤定时到后，若液面仍持续处于高位传感器，则输出报警信号。

而转碟曝气机根据溶解氧仪反馈的模拟量经PLC运算后通过变频器控制其进行工频运行还是变频运行，进行加速还是减速运行，同时控制分离机的运行与停止。当在自动模式时，在自动方式下进行闭环控制，系统根据检测到外部传感器的状态对设备进行启停控制。自动控制系统过程包括：粗格栅系统、潜水泵系统、细格栅系统、曝气沉砂系统、污泥回流系统、污泥脱水系统。启动自动运行按钮后，自动过程开始，启动潜水搅拌器和刮泥机。运行粗、细格栅机，进行间歇运行，即运行一段时间然后停止一段时间，循环进行。

污泥回流泵的运行与停止根据液面的高低进行控制：①污泥回流系统启动首先检测液面高低，若低于zui低位传感器，启动定时。②定时到，若液面仍低于zui低位传感器则停止回流泵运行。③若液面处于zui高位和zui低位之间，启动污泥回流泵。④若液面高于zui高位传感器时，启动定时。⑤定时到，若液面仍处于zui高位传感器时，输出报警信号。

在污泥脱水系统中，离心式脱水机的启动采用顺序控制方式，依次启动其设备。控制系统能根据外界溶解氧仪检测反馈的模拟量信号输入的状态来控制清污机、潜水泵，以及污泥回流泵的启停，因此需要按照液位传感器和液位差计反馈来的信息进行判断处理，然后再进行输出控制。各模块程序在仿真软件上进行调试时也能实现相应功能的控制。基本上达到了系统设计的目标要求。

处理工艺流程简述

A. 厨房及餐厅污水*入隔油器，隔除大颗粒物及浮油后再进入调节池。

B. 自动格栅：设置格栅，对污水中的大块颗粒物质和大颗粒杂质进行去除，保证后续处理装置的连续运行，栅渣定期人工处理。 

C. 污水经去除块漂浮物物后进入调节池，在调节池中设潜水排污泵，对污水进行提升；调节池内设置搅拌系统进行搅拌，以防污物沉淀。 

D. 采用初沉池，对污水中的无机颗粒进行沉淀去除，减轻后续处理负荷。

E. 采用缺氧反应池，在缺氧条件下有机污染物在微生物的作用下水解酸化，由大分子量的脂肪、蛋白质等水解为脂肪酸、醇等小分子量有机污染物，另一方面，该缺氧反应池可根据季节性工艺运行需要控制氧量供给，使该池可作为缺氧池，亦可作为好氧池，从而达灵活操作控制，且保证处理效果满足处理要求。

F. 生化处理部份采用接触好氧处理工艺，该处理工艺是一种应用较为广泛比较成熟的处理工艺方案，该方案有较高的有机污染物的去除率，不仅能有效降除BOD5，而且能有效去除氨氮。采用生物接触氧化池，该池中生物膜具有较大的表面积，能够大量吸附废水中的有机物，而且具有很强的氧化能力。在有机物被分解的同时，微生物的机体则在不断增长和繁殖，也就是增加了生物膜的数量。由于生物膜的吸附作用，在它的表面往往附着一层薄薄的水层，水中的有机物被生物膜所氧化，其浓度要比滤池进水中有机物的浓度低得多，因此当废水在滤料表面流动时，有机物就会从运动着的废水中转移到附着在生物膜表面的水中去，并进一步被生物膜所吸附。同时，空气中的氧也将经过废水而进入生物膜。生物膜上的微生物在氧的参与、作用下对有机物进行分解和机体新陈代谢，产生了包括二氧化碳等无机物，它们又沿着相反的方向，即从生物膜经过附着水排到流动着的废水及空气中去；在这些过程的综合作用下，废水中有机物的含量大大减少，因此得到了净化。由于生物膜上微生物的老化死亡，生物膜将会从滤料表面脱落下来，然后随着废水流出池外。

G. 采用多级生物接触氧化池，通过控制各阶段曝气量使池内保持高的溶解氧和优良的生物菌群与有机污染物接触反应环境，为有机污染物的降除和氨氮氧化，创造了zui适应环境，污水中的有机污染物质被填料上的各类生物菌群氧化分解为二氧化碳和水，得到*去除。 

H. 采用竖流式沉淀池作为二沉池，该池主要为澄清接触氧化池出水中含有的脱落生物菌群和其他一些不溶性物质，为此沉淀池的设计采用合理的设计参数，从而提高了澄清效果。上清液水质达标，直接排放。 

I. 沸石吸附池。设置沸石吸附池，当经过生化处理后的污水氨氮达不到排放标准时，出水进入沸石吸附池，该池主要利用沸石对污水中铵的交换吸附特性，使沸石成为富集氨氮的核心体，系统微生物群落中的硝化细菌受营养源的吸引，容易集中生长在沸石表面，特别是当进水氨氮负荷降低时，硝化细菌主要利用沸石内部的氨氮进行代谢活动，这样沸石就得到生物再生； 生物沸石反应器中，沸石离子交换吸附作用与生物硝化/反硝化作用是相互促进的关系。沸石内由于交换吸附而富集了大量氨氮，为微生物贮存了氮源，当水体中营养物不足时，微生物可以全部吸收沸石吸附的氨氮，可直接使沸石再生；另一方面，微生物的生物作用减轻了沸石吸附负荷，可以使沸石在较长时间内保持较高的离子交换水平，同时，生物硝化作用降低水中NH4+浓度，促进了沸石上NH4+的解吸，间接使沸石再生。沸石通过离子交换而吸附水中铵离子，沸石表面生物膜的生物硝化作用对水体中和沸石内的氨氮进行转化，生物反硝化作用再将硝态氮转化为氮气从水中排除，这些作用相互促进和依存，使得反应器内发生着复杂的变化，zui终去除废水中的氨氮氮。 

J. 消毒池加氯（氯片）接触消毒，杀灭污水中各种病原菌及大肠菌群，使污水达标排放。 

K. 污泥池提供一定容积容纳剩余污泥，池中设置好氧消化曝气系统，对污泥进行好氧消化，大大减少污泥体积，上清液回流入调节池，进行再处理，防止二次污染产生。系统中沉淀池产生的污泥，定期自流进入污泥池后，定期由市政环卫吸粪车抽吸外运，进行集中处理。污泥池的上清液回流至调节池，进行循环处理，防止二次污染。

常用的污水处理工艺

（1）传统活性污泥法。传统活性污泥处理法是一种zui古老的工业污水处理工艺，其工业污水处理的关键组成部分为沼气池与沉淀池。

污水中的有机物在曝气池停留的过程中，曝气池中的微生物吸附污水中的大部分有机物，并且在曝气池中被氧化成无机物，然后在沉淀池中经过沉淀后的部分活性泥需要回流到曝气池中。该工艺的优点有：有机物去除率高，污泥负荷高，池的容积小，耗电省，运行成本低。该工艺的缺点有：普通曝气池占地多，建设投资大，满足国家标准相关指标范围小、易产生污泥膨胀现象，磷和氮的去除率低。 

（2）A/O法。A/O法是在传统活性污泥法的基础上发展起来的一种工业污水处理工艺，其中A代表Anoxic（缺氧的），O代表Oxic（好氧的）。A/O法是一种缺氧----好氧生物工业污水处理工艺。该工艺通过增加好氧池与缺氧池所形成的硝化----反硝化反应系统，很好的处理了污水中的氮含量，具有明显的脱氮效果。但是此硝化----反硝化反应系统需要得到很好的控制，这样就对该工艺提出了更高的管理要求，这也成为了该工艺的一大缺点。

（3）A2/O法。A2/O法也是在传统活性污泥法的基础上发展起来的一种工业污水处理工艺，其中A2，即A-A，前一个A代表Anaerobic（厌氧的），后一个A代表Anoxic（缺氧的）；O代表（好氧的）。A2/O是一种厌氧—缺氧—好氧工业污水处理工艺。A2O法的除磷脱氮效果非常好，非常适合用于对除磷脱氮有要求的工业污水处理。因此，在对除磷脱氮有特别要求的城市工业污水处理厂，一般*A2/O工艺。

（4）A/B法。A/B法是吸附生物降解法的简称，该工艺没有初沉淀，将曝气池分为高低负荷两段，并分别有独立的沉淀和污泥回流系统。高负荷段停留时间约为20~40min，以生物絮凝吸附作用为主，同时发生不*氧化反应，去除BOD达50%以上。B段与常规活性污泥法相识，负荷较低。AB法中A段效率很高，并有较强的缓冲能力。B段起到出水把关作用，处理稳定性较好。对于高浓度的工业污水处理，AB法具有很好的适用性，并有较高的节能效益。尤其在采用污泥消化和沼气利用工艺时，优势zui为明显。但是，AB法污泥产量较大，A段污泥有机物含量*，因此必须添加污泥后续稳定化处理，这样就将增加一定的投资和费用。另外，由于A段去除了较多的BOD，造成了碳源不足，难以实现脱氮工艺的要求。对于污水浓度低 的场合，B段也比较困难，也难以发挥优势。 

总体而言，AB法工艺较适合于污水浓度高，具有污泥消化等后续处理设施的大中规模的城市工业污水处理厂，且有明显的节能效果，而对于有脱氮要求的城市工业污水处理厂，一般不宜采用。 

（5）SBR法。SBR法是歇式活性污泥法的简称，是一种按照一定的时间顺序间歇式操作的污水生物处理技术，也是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥工业污水处理技术，又称序批式活性污泥法。其反应机理及去除污染物的机理与传统的活性污泥法基本相同，只是运行操作方式不尽相同。SBR法与传统的水处理工艺的zui大区别在于它是以时间顺序来分割流程各单元，以时间分割操作代替空间分割操作，非稳态生化反应代替生化反应，静置理想沉淀代替动态沉淀等。整个过程对于单个操作单元而言是间歇进行的，但是通过多个单元组合调度后又是连续的，在运行上实现了有序和间歇操作相结合。

污水处理系统的启动与停止

1、污水处理投运前的准备工作  

1）化学药品、仪器仪表齐全，各检测仪表处于备用状态。

2）进行系统全面检查，系统内的各阀门是否严密、灵活好用。 

3）检查各台水泵的紧固螺栓、螺钉是否有松动现象；水泵和生产现场应干净无杂物、无灰尘、无油污。 

4）检查水泵和风机的润滑油量是否适当，转动机械的冷却水是否畅通。

5）各台水泵的转动联轴器旋转是否均匀，有无卡位现象。

6）电动机的转动方向是否与水泵的转动方向*。  

2、污水处理系统运行的启动与停止：  

（整套设备的启动）

1）对整套系统投入试运行前，必须对系统中的各项设备按其要求进行分步调试，分步调试合格后，方可进行整套系统投运工作。

2）启动前检查所有设备安装是否按照要求施工完毕，现场照明是否充足，加药药品是否配制好，加药系统处于备用状态。 

3）启动厂区污水提升泵、市政污水提升泵，开启污水提升泵出口门、入口门，关闭调节池排泥阀门，使调节池内上满水。 

4）在调节池液位2/3时，启动综合污水提升泵，开综合污水泵出口门、入口门、水解好氧池入口门，同时关闭接触氧化池排泥阀门，使水进入接触氧化池内。 

5）启动风机，待风机运转正常后，开启风机出口门，向水解好氧池内嚗气。 

6）待水解好氧池水位2/3时，开启水解好氧池的出口阀门，往机械反应器内上水，水位升至1/2处时，启动加药装置向机械反应器内加药。

7）待反应沉淀池水位达到溢流状态时，关闭集水池排泥阀门，往集水池内上水。

8）集水池水位达到2/3时，开启集水池甲、乙侧出口门，开启提升水泵出口、入口阀门，启动提升水泵，往高效纤维过滤器内上水。在水进入高效纤维过滤器内前，启动加氯消毒系统向污水处理系统加消毒液。