可编程控制器（PLC）在城市污水处理厂曝气优化控制

124应用方法论科2012巍霾年第11期可编程控制器(PLC)在城市污水处理厂曝气优化控制宿文菊(济南大陆机电股份有限公司，山东济南250101)摘要本文以孙村污水处理厂工程为载体，介绍了A／O生物池曝气优化控制系统在污水处理中的应用。突出了A／O生物池曝气优化控制系统在节能等方面所体现出的优越性，为在污水处理厂中实现节能减排提供了一种新的思路。关键词A／O生物池曝气优化控制系统；曝气量；优化；PLC中圈分类号X5文献标识码A文章编号1673-9671一(2012)O61—0124一O2由于居民生活习惯的差异，季节的交替使污水处理厂的进水水质和水量昼夜不断变化，很难达到稳态操作。一旦污泥生物潘陛或沉降性能发生变化，需要很长的时间才能恢复正常。这不但造成了污水处理的效率低下，处理效果的不稳定，还造成了一些处理设施及能耗的浪费，因此污水处理过程迫切需要新技术的应用。随着城市污水处理厂工艺模型的发展，尤其是活性污泥模型的发展，为污水处理厂工艺优化改造、工艺设计提供了一个很好的平台。利用成熟的活性污泥模型可以对各种漉量成分测值污水处理工艺方案进行比较，对现有的运行工艺进行优化，指导污水处理厂的运行，从而能达到预期的排放目标并可以节省曝气量，减少运行能耗费用。计算机系统和各类分析检测仪表在功能和可靠性上的持续发展，提供了很好的机遇，使这些组件能集成到一个自动化的污水处理设施中。通过使用在线校准模拟程序来动态地优化曝气系统，当污水流过处理设施时，在线校准模拟程序利用实时监测获得的水质数据进行工作。生物池曝气优化控制系统不仅提高了污水厂的处理能力，改善了处理工艺的出水水质，同时也节省了污水厂运行和维护的费用。1工程简介济南孙村污水处理厂一期工程位于济南市高新区孙村片区北部，杨家河西岸、春暄路东邻。该污水处理厂由济南大陆机电股份有限公司以BOT方式建设、运营。污水处理厂总设计规模为12万m3／d，一期设计规模为1万m3ld，采用A／O+生物滤池处理工艺，处理后排放的污水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级A标准后排入杨家河，再由杨家河进入小清河。济南孙村污水处理厂一期工程占地面积为12000平方米，于2009年7月正式投入运行，目前出水水质达一级A标准。2系统功能2．1系统描述A／O生物池曝气优化控制系统软件应用水力和生物模型对硝化、反硝化进行在线模拟，从而给出优化的操作条件。系统主要功能概述如下。1)模型以国际水协ASM2D为基础，数据来源为工艺SCADA数据(包括进水量、温度从、COD等)、化验室分析数据，生物池在线分析仪器，进行活性污泥模型在线模拟，给出生物反应池的最优化控制参数。2)系统给出的最优化参数包括生物反应池各个控制区的溶解氧DO控制目标值、内回流IRQ控制目标值、外回流RAS和排泥量氮氮COD反馈(24小时)羹氮CODWAS的控制目标值等。3)系统给出的最优化参数目标值的频率应达到15min，其中DO给出的控制目标值精度范围在{0．3mg／L，IRQ精度范围在±10％。4)系统根据进水流量和进水污染物浓度实时计算出的各个好氧控制区的溶解氧浓度分布，能保证适度的碳氧化及氨氮硝化反应，既能达到排放标准要求，又可降低曝气量。5)系统计算出的IRQ控制目标值既能满足反硝化脱氮目标，又能充分利用硝酸盐中的氧，降低曝气能耗，另外，还可防止沉淀池硝酸盐浓度过高，反硝化后氮气逐出，影响沉降效果。6)系统根据混合液浓度，进出水流量和污泥性质实时优化排泥过程。7)系统还具有处理工艺预警功能、处理工艺恢复协助功能、数据存储功能等。一8)控制主系统软件安装在中央中控室内曝气量控制工作站内。根据该系统给出的最优化参数包括生物反应池各个控制区的溶解氧DO控制目标值、内回流IRQ控制目标值、外回流RAS和排泥量WAS的控制目标值，在中央计算机软件正常运行的过程中，通过控制环境及控制系统的仿真模拟，计算出在鼓风机总管压力恒定不变的条件下，鼓风机最合适最合理的供气量及A／O生物池内各个曝气干管上电动调节阀的开启度。综合所有控制回路的实际空气流量信号及阀位信号，通过精确计算，给出一个最低所需的压力设定，来重新调整鼓风机的操作压力(调节出口导叶)，以达到按实际所需供应空气的目的。2．2系统组成根据孙村污水处理厂的工艺，土建，机械设备，进出水水质，水量等参数和要求，以国际水协ASM2D模型为基础，使用DLCS一3000E开发软件，建立其设计工艺的活性污泥模型。这部分工作是模拟论证改造设计工艺可行性的基础，也是生物池曝气优化控制系统的基础。霸应用方法论125硬件部分，主要是指A／O生物池曝气优化控制系统的控制箱，即生物池曝气优化控制系统软件运行的硬件平台一PLC和工业计算机。2．3系统技术规范控制器PLC规范：1)模拟量输入模块：