浅析自动化仪表在污水处理中的应用
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摘要：随着现代科技进步，自动化得到了越来越广泛的应用，自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。为了保证生产过程安全、可靠的运行，要随时对生产过程中使用的仪表进行维护和校准。传统的将生产过程中使用的仪表拿回实验室进行校准的方法已不能满足生产的要求，取而代之的是在现场直接对仪表进行校准。
关键词：仪表；污水；曝气池
【分类号】X703
随着科学技术的发展，自动化检测技术也得到了很大的发展，自动化检测仪表在污水处理中也得到广泛的应用，使污水处理厂不仅节约了大量的人力、物力，更重要的是可以及时对工艺进行调整。
为节约水资源，减少环境污染，建设“资源节约与环境友好”的绿色湘钢，按照总体规划、分步建设原则，湘钢已于2008年9月建成处理能力3500m3/h的外排口中水回用一期工程（工农闸水站），取得了良好的环境效益与社会效益。为进一步推进节能减排，湘钢决定新建外排口中水回用二期工程。外排口中水回用二期工程主要是收集处理焦化口、炼铁口外排水并实现回用，以进一步降低吨钢新水耗量，以达到清洁生产指标的要求。按照"统一规划，分期实施"的要求，结合企业实际生产情况，本工程现阶段进行物化处理系统的设计，但为远期膜处理系统预留用地。项目建成后，平均时废水处理量将达到8000m3/h，实现回用率65～75%。因此，该项目的实施将对湘江湘潭段及下游水环境质量的改善做出积极贡献。首先生产污水经过粗格栅，去除污水中较大的垃圾、漂浮物；其次到细格栅，将较小的漂浮物去除。一级提升泵房为全地下式，与细格栅渠联建，废水经提升并计量后输送至调节池。为了防止池内悬浮物沉积，并对废水进行预曝气。调节池中设25台潜水曝气机和23台搅拌机。另设带式刮油机4台、油渣箱4台和附壁式铸铁方闸门1台。高效澄清池充分利用池中的泥渣、混凝剂、聚合物以及原水中的杂质颗粒相互接触、吸附、沉淀，因而具有极佳的絮凝性能，矾花密集、结实。良好的絮凝效果也保证了较高的沉淀速度和高效的沉淀效率。污泥处理间及机修车间为两层建筑，其中一层为污泥外运区，兼做机修车间；二层为污泥处理间。污泥来自高效澄清池，主要为浓缩污泥及含油污泥。污泥在贮泥池混合后，由压滤机进料泵输送至板框压滤机进行脱水作业。考虑到污油的产量及必要的设计余量，设计时采用的污泥处理系统最大产泥量为66t DS/d。压滤机依靠压紧装置将滤板压紧，再将悬浮液用泵压入滤室，通过滤布来达到将固体颗粒和液体物料分离的目的。过滤完成后，滤板相互分离，泥饼进入料斗，最终由卡车周期外运。
1.1 超声波液位计、液位差计、流量计
1.1.1 格栅运行控制。粗格栅、细格栅各安装了1台超声波液位差计，通过格栅前后的液位差来反映格栅阻塞程度，并传输到PLC控制器，进行分析计算。当液位差超过预设的数值，控制格栅运行，清除垃圾，保障正常过水，且合理的减少了设备磨损。
1.1.2 提升泵运行控制。为实现进水提升泵的自动控制，在进水泵井处安装了2台超声波液位计，用以测量泵井的水位，实时传输到PLC控制器及上位机，进行系统分析。根据测量值对应控制程序，自动控制提升泵的运行组合。这样可以根据生产污水回水量准确及时地调整泵运行状态，减少设备疲劳；同时可以取消传统泵站三班倒的人力资源耗费。
1.1.3 流量及处理量实时监测。对于污水处理厂的运行管理，水量是一个重要的控制参数。准确及时地掌握进水量，对工艺控制及提高污水厂抵抗水力负荷冲击能力有重要作用。传统的水量测量采用堰板或文丘里流量槽等，都存在着不能实时监测、实时显示的缺点。计量槽采用超声波流量计结合文丘里槽，能在现场和上位机实时显示流量及累计处理量，达到了准确计量处理水量，以及为运行管理提供实时流量的目的。
1.2溶解氧计、氧化还原电位计、污泥浓度计
1.2.1 曝气池溶解氧控制。在曝气池内圈好氧区，分别安装了测量范围是0.05～10 mg/L的溶解氧计，实时监控溶解氧浓度，传输到PLC及上位机。当实测浓度小于设定浓度时，自动控制系统启动鼓风机，给曝气池充氧；相反地，当氧气充足时，就会停止运行鼓风机。通过溶解氧计控制鼓风机可以精确地根据好氧菌群对溶解氧的需求控制鼓风机的启动和停止，在保证了菌群良好生化能力的同时节约了能耗，保护了设备，增强了好氧菌群的分解能力。
1.2.2 曝气池好氧段与缺氧段的控制。在每个曝气池的外圈的好氧区与缺氧区的临界面都安装了测量范围是-500～500mV的氧化还原电位计，通过测量的氧化还原电位可以控制鼓风机的高速运行，给外圈供氧，形成强好氧曝气阶段和缺氧阶段的交替，进而提高处理工艺中除磷脱氮的能力。
1.2.3 曝气池污泥浓度控制。曝气池的污泥浓度是一个重要工艺参数。在传统的污水处理厂，污泥浓度依靠实验室使用旧的试验方法进行监测，在数据提供的及时性和精确性上，存在很大的缺陷。难以及时进行回流污泥和剩余污泥量的工艺调整，就造成时间上和准确度上的误差。
1.3 电磁流量计、气体流量计：
在二级提升泵与混合配水井之间管路及回水泵房送用户的出口总管各安装了2台测量范围是0～9000m3/h的电磁流量计测量二级提升泵输出水流量和供用户使用的水流量。安装流量计后，值班人员可以根据显示的流量是否正确，从而判断水泵工作是否正常，解决了水泵无法简单判断工作是否正常的难题，而且电磁流量计还具有安装方便，维护简单的特点。
1.4 经验
1.4.1 保持自动化检测仪表传感器的清洁。定期专人清洗探头，保证数据采集准确性。因为仪表在污水环境中工作，所以仪表的清洁工作就显得尤为重要， 1.4.2 定期校正各种仪表。仪表在长期运行过程中难免会产生测量误差，这就需要定期校正，以保证仪表测量的准确性，对分析仪表我们制订了每两月定期校正1次；而且要求实验室工作人员利用分析方法分析对应的检测项目，并与现场仪表监测结果比较，如果偏差太大，那么应适时对仪表进行校正，确保准确。
1.4.3 保证仪表供电电压的稳定性，延长仪表的使用寿命。瞬间的高电压冲击往往使仪表很容易烧坏。
2 建议
2.1 发展趋势
（1） 结构日趋简洁，从当前发展最快的3种流量仪表（电磁、超声、科氏）来看，机械结构都十分简洁，管道内既无转动件，又无节流件。
（2）功能力求完善，随着微电子、计算机、通信技术的飞速发展，流量仪表的功能日益完善、多样，不少机械部分难以解决的问题，依靠电子软件则迎刃而解，如Krohne的智能电磁流量计，不少超声流量计不仅可测流量，还可测流体密度、组分、热能等等。
（3）安装日益简便，工业自动化程度越高，用户越欢迎采用安装维护简便的产品，这也是插入式，外夹式仪表日益畅销的原因。
2.2 国产化刻不容缓：
据了解，我国近年来进口仪器仪表约130亿美元，出口约30亿美元（多为低附加值的电工仪表、家用水表、气表），国内大型工程选用国外仪表占2/3，而其价格为国产5～10倍，我国大型流量仪表企业主要依靠国外技术，缺乏拥有自主知识产权意识，创新乏力；自动化仪表国产化刻不容缓！
2.3 品种多，选用要实事求是：
流量仪表品种、类型较多，正确选用并非易事，建议：
（1）不要轻信厂商宣传，厂商为利所图，往往对仪表的技术指标夸大其词，选用时要理性分析这些参数的依据，有无检验证明。
（2）按需选取，勿追求高指标，如不是用于商务计量，贸易核算，准确度要求可以降低，如工控系统的某些场合，检测、监控仪表的重复性、可靠性好就可以了。
（3）全面考虑经济指标，仪表的经济性并非限于一次购买费用，还要考虑安装维修（停产损失），是否节能（长期运行费）等因素。