污水处理厂自动控制系统的全流程策略与方法

污水处理厂自动控制系统的全流程策略与方法邱勇，施汉昌，曾思育，何苗(清华大学环境科学与工程系，北京100084)摘要:污水处理厂自动控制系统是污水处理工艺稳定运行的保障，必须适应进水负荷和生物反应的过程动态特征。分析了污水处理厂常见构筑物的运行特点和单元控制策略，提出了基于进水负荷动态变化的全流程控制策略，并讨论了全流程自控系统的实现途径。关键词:污水处理厂;单元过程控制;全流程控制中图分类号:TU992文献标识码:B文章编号:1000－4602(2011)02－0016－04StrategyandRealizationofFull-flowProcessControlSysteminMunicipalWastewaterTreatmentPlantsQIUYong，SHIHan-chang，ZENGSi-yu，HEMiao(DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China)Abstract:Automaticcontrolsysteminamunicipalwastewatertreatmentplant(WWTP)isimpor-tanttoensurethestableoperationofthewastewatertreatmentprocess，anditshouldbecompatiblewiththedynamicsoftheinfluentvariationsandbiologicalreactions．TheoperationalfeaturesofthecommonfacilitiesinamunicipalWWTPaswellastheirunitcontrolmethodsareanalyzed．Thefull-flowprocesscontrolstrategywasproposedbasedonthedynamicinfluentloadings．Therealizationmethodsofthefull-flowprocesscontrolsystemarediscussed．Keywords:wastewatertreatmentplant;unitprocesscontrol;full-flowprocesscontrol基金项目:国家科技支撑计划重点项目(2006BAC19B06);国家水体污染控制与治理科技重大专项(2009ZX07313－003)我国城镇污水处理厂排放标准日趋严格，对污水处理工艺的运行与控制提出了更高要求。良好的污水处理厂自动控制系统可以保障设备的连续稳定运行，还可以实现节能降耗，因此在工艺升级改造中受到关注［1］。但是，我国多数污水处理厂的自动控制系统目前还停留在“只监不控”或“多监少控”的状态，还不能适应污水处理工艺升级改造的需要。近年来，污水处理过程控制的ICA技术(仪器化、控制化和自动化)开始应用于工程实践［2］。一些大型污水厂采用泵房液位控制、溶解氧控制、化学除磷控制等技术和策略，达到了稳定出水水质和节能降耗的效果［2，3］，典型案例如英国PeelCommon污水厂的WTOS实时控制系统、我国上海白龙港污水厂采用的BIOS生物处理智能控制系统等。然而，以上技术多为实现局部较优的单元控制技术，且较少考虑市政排水管网对污水厂工艺运行的影响。因此，污水厂实现全流程自动控制具有重要意义。1污水处理厂进水负荷的特征污水处理厂进水负荷的特征污水处理厂的进水负荷可以表征排水管网污染物进入处理系统的速率和总量。进水负荷的动态变化既是排水管网的运行结果，又是污水处理工艺的初始条件，并且影响到污水处理各个单元的运行效·61·第27卷第2期2011年1月中国给水排水CHINAWATER＆WASTEWATERVol．27No．2Jan．2011果。因此，进水负荷可以综合反映污水输送、处理和排放的全流程特征。污水处理厂的进水负荷一般指容积负荷或污泥负荷，其动态特性表现为进水水质和水量的快速波动和长期变化。这种变化源于居民生活规律、工业废水排放、气候和地理条件等因素，且明显受到排水管网运行、提升泵站运行等的影响［4］。根据进水负荷动态变化的来源，可以分为规律性变化和冲击性变化，其中规律性变化指进水负荷具有一定的每日周期性和季节性，而冲击性变化主要指降雨、毒性物质等引起的水量和水质突变。根据进水负荷变化的类型，可以分为水量型变化和水质型变化。我国多数污水处理厂的进水负荷主要受进水水量波动的影响，水质变化一般呈正态分布;而少数进水水量平稳的污水处理厂则受水质变化的影响较大。为了控制不同来源和类型的负荷变化，需要采取有针对性的控制策略。如规律性负荷和水质型负荷的变化幅度较小