1.2 生化池羅茨風(fēng)機(jī)污水處理工藝及工藝流程圖
北沖污水處理廠采用A2/O活性污泥法處理工藝，具有除磷脫氮功能，采用微孔鼓風(fēng)曝氣，安裝有高度自動化控制系統(tǒng)及各類檢測設(shè)備和儀表，剩余污泥采用離心脫水干化后外運(yùn)，尾水消毒采用紫外消毒工藝，同時建設(shè)有強(qiáng)化除磷加藥車間用于穩(wěn)定除磷效果，處理后的出水排入江體。

2 A2/O生化池羅茨風(fēng)機(jī)曝氣調(diào)速PID控制系統(tǒng)
2.1 系統(tǒng)功能
北沖污水處理廠A2/O生化池鼓風(fēng)曝氣PID控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮如下兩點(diǎn)：，曝氣池所需風(fēng)量的變化與水質(zhì)和水量相關(guān)，而水質(zhì)和水量有一定規(guī)律，變化較小，而且A2/O工藝的曝氣池水位基本上保持不變。因?yàn)樗惋L(fēng)管壓力變化較小，羅茨風(fēng)機(jī)具有恒轉(zhuǎn)矩輸出的特性，流量和轉(zhuǎn)速成正比例的關(guān)系，軸功率和轉(zhuǎn)速也成正比例關(guān)系，與離心風(fēng)機(jī)相比較在控制上更容易把握，所以選用節(jié)能、靈活的帶調(diào)速的羅茨鼓風(fēng)機(jī)。第二，用器改變交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速方式控制羅茨風(fēng)機(jī)流量，大幅度減少了用管道調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)空氣流量的機(jī)械方式所造成的能量損耗，不會產(chǎn)生附加壓力損失，調(diào)節(jié)風(fēng)量范圍0%～98%，調(diào)節(jié)范圍寬，處于低負(fù)荷下運(yùn)行，可延長設(shè)備使用壽命，節(jié)能。第三，鼓風(fēng)曝氣是一種閉環(huán)調(diào)節(jié)的自動控制模式，根據(jù)溶解氧的偏差來調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)流量，這種模式可以實(shí)現(xiàn)關(guān)于水質(zhì)、水量的*控制，曝氣效果好，節(jié)能的效果好。
2.2 系統(tǒng)構(gòu)成
控制系統(tǒng)由以下設(shè)備構(gòu)成：主送風(fēng)管路裝設(shè)空氣流量計(jì)、壓力計(jì)、信號上傳至曝氣系統(tǒng)的控制裝置。曝氣池上根據(jù)氧的理論分布安裝溶解氧檢測儀，信號上傳至曝氣系統(tǒng)的控制裝置。每臺鼓風(fēng)機(jī)配備一套無速度反饋的U/f可調(diào)的器，器具備PI調(diào)節(jié)功能模塊，反饋控制信號可下傳至器。曝氣系統(tǒng)的控制裝置采用PLC（可編程邏輯控制器）和相應(yīng)的HMI（人機(jī)界面），PLC具有PID操作指令，并配有全面、安全的輸入輸出接口，信號通過現(xiàn)場站PLC的模塊進(jìn)行采集后，通過全廠光纖網(wǎng)絡(luò)送至中心控制室，中心控制室通過工業(yè)以太網(wǎng)對現(xiàn)場PLC控制站采集到的信號數(shù)據(jù)，生成工藝監(jiān)控實(shí)時畫面，作為人機(jī)操作界面，供操作管理人員實(shí)時監(jiān)控和管理整個污水處理工藝流程。HMI通過文字和圖形動態(tài)地反映在線數(shù)據(jù)，如空氣流量、溶解氧值、壓力、頻率、電流以及設(shè)備狀態(tài)等，操作人員可以進(jìn)行即時的參數(shù)修改、分布操作或模式選擇。曝氣系統(tǒng)的PLC是污水處理廠自控系統(tǒng)的組成部分，與中央控制室的上位計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)通信。
2.3 系統(tǒng)控制
2.3.1 羅茨鼓風(fēng)機(jī)的控制
PLC采集每套鼓風(fēng)機(jī)的手動/自動位置、運(yùn)行狀態(tài)、故障信號；總出風(fēng)管風(fēng)壓值、總出風(fēng)管風(fēng)量值、每臺鼓風(fēng)機(jī)的頻率、電流等；同時給出鼓風(fēng)機(jī)的啟停指令。PLC記錄每臺羅茨鼓風(fēng)機(jī)的當(dāng)前運(yùn)行時間和累計(jì)運(yùn)行時間，時間以小時進(jìn)行記錄。中控室監(jiān)控計(jì)算機(jī)畫面上每臺羅茨風(fēng)機(jī)設(shè)置遙控/自動轉(zhuǎn)換按鈕。操作人員可以通過鼠標(biāo)在中控室監(jiān)控計(jì)算機(jī)對鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行手動啟停控制。中控室監(jiān)控計(jì)算機(jī)實(shí)時顯示總出風(fēng)管風(fēng)壓值、總出風(fēng)管風(fēng)量值、每臺羅茨鼓風(fēng)機(jī)的頻率、電流等，每臺羅茨鼓風(fēng)機(jī)的當(dāng)前運(yùn)行時間和累計(jì)運(yùn)行時間。當(dāng)羅茨鼓風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障信號時，停止運(yùn)行或禁止啟動鼓風(fēng)機(jī)。
2.3.2 溶解氧（DO）控制
點(diǎn)擊中控室監(jiān)控計(jì)算機(jī)羅茨鼓風(fēng)機(jī)圖標(biāo)，可進(jìn)入羅茨鼓風(fēng)機(jī)控制畫面，羅茨鼓風(fēng)機(jī)的控制根據(jù)污水在生化池上出口的溶解氧濃度的溶解氧（DO）值保持在某一設(shè)定值（如2 mg/l）（或也可根據(jù)ORP來調(diào)節(jié)），都可根據(jù)按鈕來選擇，DO控制主要參數(shù)和PID控制參數(shù)都可在上位機(jī)設(shè)定。在實(shí)際控制中，羅茨鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量設(shè)定值為工藝?yán)碚撝?，這一值經(jīng)溶解氧反饋信號比較后，根據(jù)偏差實(shí)時調(diào)節(jié)風(fēng)量的增減，最終使污水溶解氧值穩(wěn)定在設(shè)定值（也可根據(jù)季節(jié)、水質(zhì)的變化等實(shí)際情況不斷調(diào)整）。
在上方的趨勢圖中可看到實(shí)際值和設(shè)定的值的曲線，進(jìn)而可方便的調(diào)節(jié)工藝參數(shù)，使鼓風(fēng)機(jī)的效率、出水水質(zhì)達(dá)到*化，畫面如圖2所示。
3 系統(tǒng)效應(yīng)
降低電耗：系統(tǒng)能降低污水處理廠曝氣系統(tǒng)能耗15%～40%；污水處理廠出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)：通過實(shí)時監(jiān)測滿足排放要求；增加污水處理廠的處理量：系統(tǒng)對處理工藝進(jìn)行優(yōu)化后，可評估污水處理廠的處理量；提高污水處理工藝可控性及穩(wěn)定性：在曝氣量和水量足夠的情況下，DO設(shè)置值和PID控制動態(tài)調(diào)整，使出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；預(yù)警和工藝幫助：系統(tǒng)能依據(jù)數(shù)據(jù)來判斷污水處理廠的工藝何時需調(diào)整。
4 結(jié) 語
經(jīng)過幾年的使用，A2/O生化池鼓風(fēng)曝氣調(diào)速PID控制系統(tǒng)在我廠運(yùn)行至今系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、操作方便、使用安全、效率高、故障率低，污水處理效果好，提高了勞動生產(chǎn)率，有良好的節(jié)能效果，強(qiáng)化了自動化管理。