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一、 概述

    山東華魯恒升化工股份有限公司大氮肥國產(chǎn)化改造項(xiàng)目已開車成功，為了防止該生產(chǎn)裝置產(chǎn)生的廢水污染環(huán)境，在大氮肥裝置施工的同時(shí)，新建了一套氨氮污水處理設(shè)施。該設(shè)施的核心處理單元為序批式活性污泥法生物處理裝置。序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor）也稱為間歇式活性污泥法，是20世紀(jì)70年代初，美國的Irvine教授等人研究開發(fā)的好氧生物處理新技術(shù)。其處理工藝流程大體是進(jìn)水―格柵―沉砂池―初次沉淀池―SBR反應(yīng)池―出水。該工藝系統(tǒng)組成簡單，不設(shè)二沉池，不設(shè)污泥回流設(shè)備，建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用比較低，不易污泥膨脹，處理水質(zhì)好，運(yùn)行靈活等較多優(yōu)點(diǎn)。SBR的運(yùn)行工況以間歇操作為主，運(yùn)行操作在空間上是按序列、間歇方式運(yùn)行的。因?yàn)閺U水一般是連續(xù)排出，此時(shí)間歇反應(yīng)器必須是兩個(gè)以上才能適應(yīng)進(jìn)水的連續(xù)性要求，廢水依序分別進(jìn)入每個(gè)池子；在時(shí)間上也是按次序間歇運(yùn)行的，一般按運(yùn)行次序分為五個(gè)階段，分別為進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水排泥和閑置，這五個(gè)過程稱為一個(gè)運(yùn)行周期。一個(gè)周期的時(shí)間一般為6個(gè)小時(shí)，即每個(gè)反應(yīng)器每天可以重復(fù)4個(gè)周期。在一個(gè)運(yùn)行周期中，各個(gè)階段的運(yùn)行時(shí)間、反應(yīng)器內(nèi)混合液體積的變化以及運(yùn)行狀態(tài)等均可根據(jù)具體的廢水水質(zhì)、出水要求等進(jìn)行靈活掌握，因而SBR工藝的操作是靈活多樣的。其具體操作過程簡述如下：

    1、進(jìn)水期：將廢水引入反應(yīng)器，廢水中的污染物被存在于反應(yīng)器內(nèi)的活性污泥大量吸附、吸收。此過程也可根據(jù)水質(zhì)等情況進(jìn)行曝氣等操作。
    2、反應(yīng)期：進(jìn)水結(jié)束后通過曝氣攪拌等操作對(duì)有機(jī)物、氨氮等進(jìn)行生物降解；
    3、沉淀期：停止曝氣攪拌等操作，對(duì)處理水進(jìn)行澄清的過程；
    4、排水排泥：SBR反應(yīng)器內(nèi)的混合液經(jīng)過一定時(shí)間的沉淀后，將反應(yīng)器中的上清液排出反應(yīng)器，并將反應(yīng)過程中產(chǎn)生的剩余污泥排出反應(yīng)器。
    5、閑置期：在靜置無進(jìn)水的情況下，微生物進(jìn)行內(nèi)源呼吸，并起一定的反硝化作用，為下一個(gè)循環(huán)做準(zhǔn)備。有時(shí)也將閑置期去除，但影響去除效果。
    SBR反應(yīng)器的每一步操作，都具有上下連貫性，對(duì)時(shí)間的把握非常嚴(yán)格，如果人工操作很難達(dá)到預(yù)期的效果，必須依靠計(jì)算機(jī)的控制才能取得較好的處理效果。因此SBR池裝置的應(yīng)用是與自動(dòng)化控制技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是監(jiān)控技術(shù)的自動(dòng)化程度以及污水處理廠自動(dòng)化管理要求密切相關(guān)的。
    我公司的生產(chǎn)廢水是氨氮含量較高而碳氮比較低的污水，處理難度較大，其大體水質(zhì)為：CODcr≤500mg/I； BOD5≤250mg/I； NH3-N≤300mg/I ； SS≤200mg/I；根據(jù)裝置生產(chǎn)規(guī)模，預(yù)計(jì)日產(chǎn)生廢水量為600－720m3/h,小時(shí)流量為25－30m3/h。

二、工藝流程及系統(tǒng)配置

2.1工藝流程
    由煤氣化來的污水首先進(jìn)入調(diào)節(jié)池進(jìn)行水量水質(zhì)的調(diào)節(jié)、均衡，后用泵打入混凝絮凝池及沉淀池進(jìn)行混凝澄清處理，經(jīng)過處理的水再進(jìn)入SBR 池進(jìn)行生化處理合格后排放。產(chǎn)生的剩余污泥及沉淀池來的污泥進(jìn)入污泥濃縮裝置，經(jīng)過壓濾機(jī)處理后進(jìn)行焚燒無害化處理。
流程示意圖如下： 

2.2系統(tǒng)配置
    為保證工藝流程長期安全、穩(wěn)定地運(yùn)行，華魯恒升大氮肥生化水控制系統(tǒng)采用浙大中控的JX-300X DCS系統(tǒng)。浙大中控的JX-300X DCS系統(tǒng)，充分應(yīng)用了最新信號(hào)處理技術(shù)、高速網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、可靠的軟件平臺(tái)和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)以及現(xiàn)場總線技術(shù)，采用了高性能的微處理器和成熟的先進(jìn)控制算法，具有高速可靠的數(shù)據(jù)輸入、輸出、運(yùn)算、過程控制功能和連鎖邏輯控制功能，能適應(yīng)更廣泛更復(fù)雜的應(yīng)用要求，是一個(gè)全數(shù)字化、結(jié)構(gòu)靈活、功能完善的新型開放式集散控制系統(tǒng)。
    項(xiàng)目由一個(gè)工程師站、一個(gè)操作員站、一個(gè)控制站組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓?fù)湟妶D2。其中通訊網(wǎng)絡(luò)和主控制卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡及重要的模擬量輸入采用冗余配置，保證系統(tǒng)安全高效運(yùn)行。

系統(tǒng)配置清單如下：

三、控制要求與實(shí)現(xiàn)：本項(xiàng)目利用JX-300X DCS系統(tǒng)提供的圖形化組態(tài)功能，編制了用戶控制軟件包，很好地實(shí)現(xiàn)了控制要求。

3.1 SBR系統(tǒng)：

    以SBRA一個(gè)循環(huán)為例；

    a、進(jìn)水階段：進(jìn)水閥門G6301 a一開，G6301 b關(guān)閉，C6301a風(fēng)機(jī)開啟，P6302a/b開啟，其余關(guān)閉；達(dá)到規(guī)定時(shí)間C6301a風(fēng)機(jī)停，風(fēng)機(jī)停后P6315a即可開啟，運(yùn)行規(guī)定時(shí)間（時(shí)間可調(diào)）停。然后風(fēng)機(jī)C6301a開啟曝氣，達(dá)到規(guī)定時(shí)間停，風(fēng)機(jī)停后P6315a又即可開啟，運(yùn)行規(guī)定時(shí)間（時(shí)間可調(diào)）停。如此曝氣攪拌幾個(gè)循環(huán)，這些循環(huán)先后順序均需可調(diào)。C6301a風(fēng)機(jī)故障后可切換到C6301c，C6301b風(fēng)機(jī)故障也可切換到C6301c，同時(shí)，畫面上作切換按鈕。此后進(jìn)入沉淀階段：進(jìn)水閥門G6301 a關(guān)閉，P6302a/b停，其余設(shè)備均停。達(dá)到規(guī)定時(shí)間，沉淀結(jié)束，潷水器S6301 a開始下降并按程序排水，達(dá)到規(guī)定時(shí)間后自停并上升到規(guī)定位置；期間在線PH隨時(shí)監(jiān)測SBR池酸堿度變化，并根據(jù)PH值情況：低于規(guī)定指標(biāo)開啟P6313a向系統(tǒng)加堿，高于規(guī)定值停P6313a并報(bào)警。 P6313a故障后可切換到P6313b。

    b、中間水池：液位低于低報(bào)開啟P6301a/b（P6301a/b為一開一備，如果P6301a故障，可現(xiàn)場手動(dòng)切換到P6301b，反之亦然）向該池進(jìn)水，液位再低報(bào)警；若液位達(dá)到高報(bào)停P6301a或b泵，再高報(bào)警；

    c、SBR池（A或B）水位低于規(guī)定值中控室報(bào)警，若適逢潷水器按程序工作，潷水器應(yīng)自動(dòng)停止下降并開始上升，高于規(guī)定水位中控室報(bào)警并停運(yùn)P6303a或b。

    d、進(jìn)水切換閥：A池進(jìn)水時(shí)G6301 a開啟，G6301 b關(guān)閉；B池進(jìn)水時(shí)G6301 b開啟，G6301 a關(guān)閉。
    e、SBR池各運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)起止時(shí)間均為可調(diào)的。

3.2預(yù)處理系統(tǒng)：

    a、雨水調(diào)節(jié)池水位高于規(guī)定值報(bào)警，低于規(guī)定值時(shí)報(bào)警；生活污水調(diào)節(jié)池水位高于規(guī)定值時(shí)報(bào)警，低于規(guī)定值時(shí)報(bào)警。

    b、P6301泵開啟，Y6301加磷酸系統(tǒng)P6312a/b啟動(dòng)，Y6302加堿系統(tǒng)P6313a啟動(dòng)（P6313a故障后可切換到P6313b，畫面上作切換按鈕），Y6304加絮凝劑系統(tǒng)P6314a/b啟動(dòng)，A6301，A6302a/b攪拌系統(tǒng)啟動(dòng)，M6301沉淀系統(tǒng)刮泥機(jī)啟動(dòng)；P6304a排泥泵啟動(dòng)，且P6304a運(yùn)行時(shí)間可自行設(shè)置。P6301泵停止，上述系統(tǒng)停止。

    c、Y6302系統(tǒng)與混凝池在線PH聯(lián)鎖，低于PH規(guī)定值開啟P6313a投加液堿，高于規(guī)定值停運(yùn)P6313a；

    d、五個(gè)加藥系統(tǒng)各儲(chǔ)罐和各儲(chǔ)水池（共計(jì)8個(gè)）的高低液位均能在控制室報(bào)警指示。

    e、所有聯(lián)鎖運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備如有故障均能在控制室報(bào)警指示。

3.3污泥壓濾系統(tǒng)：

    a、M6302A壓濾機(jī)啟動(dòng)，5分鐘后污泥管道泵P6317啟動(dòng)；

    b、污泥管道泵P6317啟動(dòng)，泥漿給料攪拌機(jī)M6302B啟動(dòng)，PAM（+）加藥泵P6316a/b啟動(dòng)，污泥儲(chǔ)罐T6303攪拌機(jī)啟動(dòng)，污泥池污泥提升泵P6307a/b啟動(dòng)。

    c、M6302A壓濾機(jī)故障（含停運(yùn)），污泥管道泵P6317聯(lián)鎖停運(yùn)，并將報(bào)警信號(hào)傳送控制室，M6302A壓濾機(jī)能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程緊急停車。

    d、污泥管道泵P6317停運(yùn)（手動(dòng)或自動(dòng)），泥漿給料攪拌機(jī)M6302B停運(yùn)，PAM（+）加藥泵P6316a/b停運(yùn)，污泥儲(chǔ)罐T6303攪拌機(jī)停運(yùn)，污泥池污泥提升泵P6307a/b停運(yùn)。

四、投運(yùn)效果

    大氮肥生化水實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)運(yùn)行，從自動(dòng)進(jìn)水―格柵―沉砂池―初次沉淀池―SBR反應(yīng)池―出水，操作人員只需按下“自動(dòng)/手動(dòng)”按鈕即可。整個(gè)過程中控制效果良好，無需人工干預(yù)。從近半年的運(yùn)行情況來看，該控制系統(tǒng)完全滿足污水處理工藝的要求，提高了處理效率，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和運(yùn)行成本，體現(xiàn)了污水處理站的現(xiàn)代化水平，具有和工藝成套應(yīng)用及推廣的價(jià)值。經(jīng)過半年多的調(diào)試運(yùn)轉(zhuǎn)，經(jīng)檢測，該工藝的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)。

五、結(jié)束語

    大氮肥生化水集散控制系統(tǒng)投運(yùn)至今，性能可靠，運(yùn)行平穩(wěn)。特別是利用JX-300X DCS系統(tǒng)的提供圖形化組態(tài)軟件包實(shí)現(xiàn)了從自動(dòng)進(jìn)水―格柵―沉砂池―初次沉淀池―SBR反應(yīng)池―出水的自動(dòng)順序控制和連鎖報(bào)警的實(shí)現(xiàn)。從大氮肥生化水處理的順利投運(yùn)，可看出JX-300X DCS系統(tǒng)在化工自動(dòng)化應(yīng)用方面具有如下優(yōu)點(diǎn)：

    1、 可靠性高，軟硬件性能穩(wěn)定。
    2、 操作簡單，維護(hù)方便。純中文的組態(tài)和監(jiān)控畫面，為維護(hù)人員、操作人員提供了良好的人機(jī)接口。全自動(dòng)啟停和控制，更是大大降低了對(duì)人員素質(zhì)的依賴，避免了誤操作可能性。
    3、 通訊網(wǎng)絡(luò)和主要控制部件都可以更加需要采用熱冗余，在提高系統(tǒng)安全性的基礎(chǔ)上，提高了系統(tǒng)的性價(jià)比。
    4、客戶服務(wù)及時(shí)，配品配件供應(yīng)方便等優(yōu)勢。