淺析MSBR污水處理工藝及自動(dòng)化控制
摘要：結(jié)合某污水處理廠介紹了一種MSBR污水處理工藝，該工藝是一種改良型SBR工藝，具有流程簡(jiǎn)潔、控制靈活、單元操作簡(jiǎn)單而且占地省等特點(diǎn)，并介紹了該污水處理工藝的計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制方案。
關(guān)鍵詞：污水處理,MSBR工藝,改良型,自動(dòng)控制
1 引言
MSBR（Modified Sequencing Batch Reactor）是改良式序列間歇反應(yīng)器，是C.Q.Yang等人根據(jù)SBR技術(shù)特點(diǎn)，結(jié)合傳統(tǒng)活性污泥法技術(shù)，研究開發(fā)的一種更為理想的污水處理系統(tǒng)。該工藝采用單池多格方式，結(jié)合了傳統(tǒng)活性污泥法和SBR技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。不但無(wú)需間斷流量，還省去了多池工藝所需要的更多的連接管、泵和閥門。通過(guò)中試研究及生產(chǎn)性應(yīng)用，證明MSBR法是一種經(jīng)濟(jì)有效、運(yùn)行可靠、易于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制的污水處理工藝。
2 工程概述
現(xiàn)有某污水處理廠總規(guī)模16萬(wàn)m3/d，近期8萬(wàn)m3/d，一期實(shí)施4萬(wàn)m3/d。該工程一期共設(shè)改進(jìn)型MSBR池2 座，單座設(shè)計(jì)規(guī)模2萬(wàn)m3/d，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，單座反應(yīng)池平面尺寸58.9 m×42.1 m，有效水深6.2～8.0 m。
2.1 MSBR池體設(shè)計(jì)與優(yōu)化
每座MSBR系統(tǒng)由7個(gè)單元組成，分設(shè)在反應(yīng)池兩側(cè)的是SBR池，起著好氧氧化、缺氧反硝化、預(yù)沉淀和沉淀作用，內(nèi)設(shè)管式微孔曝氣器及潛水?dāng)嚢杵，并在出水處設(shè)有浮渣收集管及空氣堰；設(shè)在SBR池池壁上設(shè)有混合液回流泵將混合液回流至污泥重力濃縮池，重力濃縮池前端設(shè)有配水槽，混合液經(jīng)濃縮后的活性污泥由底部進(jìn)入缺氧池2，上清液（富含硝酸鹽）則通過(guò)溢流堰及集水槽進(jìn)入主曝氣池；在缺氧池2中，不但回流污泥中溶解氧在本單元中被消耗，而且污泥中硝酸鹽也被微生物的自身氧化所消耗，缺氧池2內(nèi)設(shè)潛水?dāng)嚢杵?1 臺(tái)；缺氧池2和厭氧池壁板上設(shè)有2臺(tái)污泥回流泵，原污水進(jìn)入?yún)捬醭睾笈c從缺氧池2回流來(lái)的污泥在此進(jìn)行充分混合，釋放回流污泥中的磷酸鹽，厭氧池內(nèi)設(shè)潛水?dāng)嚢杵?臺(tái)；厭氧池的出水經(jīng)過(guò)缺氧池1進(jìn)入主曝氣池，主曝氣池設(shè)在反應(yīng)池的一端，內(nèi)設(shè)管式微孔曝氣器，其作用是氧化有機(jī)物并對(duì)污水進(jìn)行充分的硝化，讓聚磷菌在本單元中過(guò)量吸磷；缺氧池1設(shè)在厭氧池和主曝氣池之間，通過(guò)2臺(tái)混合液回流泵回流主曝氣池的混合液至缺氧1池進(jìn)行生物除氮，為防止污泥沉底，缺氧池1 內(nèi)設(shè)潛水?dāng)嚢杵?臺(tái)。如果不讓混合液進(jìn)入缺氧池1，則此時(shí)缺氧池1充當(dāng)了厭氧池的作用，可用于強(qiáng)化除磷效果。
2.2 運(yùn)行模式
每座改進(jìn)型MSBR系統(tǒng)由7個(gè)單元組成，濃縮池、缺氧池1、缺氧池2、厭氧池、主曝氣池始終處于連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，SBR池1和SBR池2交替運(yùn)行，一個(gè)運(yùn)行周期為 4 h，改進(jìn)型MSBR池各單元運(yùn)行狀態(tài)如表1所示。
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其中各時(shí)段的持續(xù)時(shí)間為：時(shí)段1和時(shí)段4為40 min；時(shí)段2和時(shí)段5為50 min；時(shí)段3和時(shí)段6為30 min。
2.3 MSBR系統(tǒng)工藝流程圖
MSBR系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。
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3 MSBR工藝的主要特點(diǎn)
（1）單池多格形式，主曝氣單元在整個(gè)循環(huán)中相互替換作為序批反應(yīng)器及沉淀池，從而保證系統(tǒng)連續(xù)進(jìn)出水。
（2） 設(shè)置低揚(yáng)程跨墻回流泵，增大曝氣單元中的 MLSS濃度，降低了SBR單元的污泥層厚度，剩余污泥含固率高（＞2%），省掉污泥濃縮處理單元，同時(shí)降低能耗。
（3）在主曝氣單元之前增加缺氧單元，反硝化作用更高，能耗更低、污泥產(chǎn)量更小少。
（4）SBR單元由底部進(jìn)水，污水通過(guò)高濃度污泥層進(jìn)行反硝化作用及內(nèi)源呼吸，污泥性能更穩(wěn)定，污泥層兼起接觸過(guò)濾作用、出水水質(zhì)更好。
（5）完全自動(dòng)化控制。
（6）不需加藥可達(dá)到較好的脫氮除磷效果。
（7）占地面積少，運(yùn)行成本低。
4 MSBR工藝自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
該污水廠共有兩座2萬(wàn)m3/d改進(jìn)型MSBR池，考慮兩座生化池獨(dú)立運(yùn)行，同時(shí)為了減少控制電纜和信號(hào)電纜的敷設(shè)，每座生化池各設(shè)一套現(xiàn)PLC現(xiàn)場(chǎng)控制分站，用于生化池的設(shè)備監(jiān)控及有關(guān)工藝參量的采集，并通過(guò)交換機(jī)將其采集的信號(hào)通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)送至中心控制室的監(jiān)控計(jì)算機(jī)。
4.1 主要設(shè)備和在線檢測(cè)儀表
（1）浮筒攪拌器7臺(tái)；（2）回流污泥泵5臺(tái)；（3）剩余污泥泵2臺(tái)；（4）電動(dòng)閥2臺(tái)；（5）電動(dòng)調(diào)節(jié)閥2臺(tái)；（6）超聲波液位計(jì)1臺(tái)；（7）溶氧儀3臺(tái)；（8）污泥濃度計(jì)1臺(tái)；（9）硝酸鹽分析儀1臺(tái)。
4.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)配置
控制系統(tǒng)采用兩級(jí)分布式控制系統(tǒng)，第一級(jí)為監(jiān)控計(jì)算機(jī)，設(shè)于中心控制室內(nèi)，中控室監(jiān)控計(jì)算機(jī)上安裝有監(jiān)控軟件，可監(jiān)控污水廠運(yùn)行的全過(guò)程，完成控制事件、故障報(bào)警、歷史數(shù)據(jù)、生產(chǎn)指標(biāo)、歷史趨勢(shì)曲線的登錄、儲(chǔ)存、顯示和查詢；生成、打印各類生產(chǎn)運(yùn)行管理報(bào)表。
第二級(jí)為現(xiàn)場(chǎng)控制分站，由一臺(tái)PLC構(gòu)成，每個(gè)PLC分站都有CPU模塊、電源模塊和I/O模塊，均可獨(dú)立運(yùn)行。通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與中控室連接。作為就地控制單元，主要有以下作用：
（1） 就地控制：PLC分站直接與工藝設(shè)備進(jìn)行連接，可實(shí)現(xiàn)就地啟、停，和可編程設(shè)置設(shè)備保護(hù)功能，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停機(jī)。
（2）就地顯示：在每臺(tái)PLC柜上配有10′彩色觸摸屏，可以通過(guò)觸摸屏查看設(shè)備運(yùn)行情況或?qū)υO(shè)備進(jìn)行控制操作。
（3） 數(shù)據(jù)上傳：PLC分站能夠自動(dòng)識(shí)別本站地址，接受并執(zhí)行中控室的有效命令，并將其采集的設(shè)備運(yùn)行狀況和儀表信號(hào)上傳到中控室的監(jiān)控計(jì)算機(jī)。
4.3 DO（溶解氧）的控制
生化池溶解氧DO是污水廠運(yùn)行的一個(gè)重要參數(shù)，理論上達(dá)0.3 mg/L就基本上不影響生物的生理功能，但考慮到水質(zhì)水量的波動(dòng)，一般保證入口處0.5～1mg/L，出口處2～3 mg/L即可。 MSBR主曝氣池與兩個(gè)SBR池被認(rèn)為是串聯(lián)的、獨(dú)立的池子，在每個(gè)單獨(dú)的池子中，其混合液的耗氧量是不同的。因此將曝氣池分為幾個(gè)控制區(qū)，在1#、6#、7#池內(nèi)各設(shè)了溶解氧在線分析儀，從而實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)控制，按各控制區(qū)內(nèi)所需的溶解氧濃度供氣，從而使鼓風(fēng)機(jī)基本上一直處于最經(jīng)濟(jì)合理的運(yùn)行狀態(tài)。
5 結(jié)語(yǔ)
MSBR工藝由于結(jié)合了傳統(tǒng)A/A/O和SBR的優(yōu)點(diǎn)，在污染物去除，尤其是氮和磷的同時(shí)去除上有較大的優(yōu)勢(shì)，出水水質(zhì)優(yōu)且穩(wěn)定，同時(shí)具有流程簡(jiǎn)潔、控制靈活、單元操作簡(jiǎn)單而且占地省、投資和運(yùn)行費(fèi)用較低等特點(diǎn)。隨著我國(guó)水環(huán)境治理的不斷深入，中小型污水處理廠將會(huì)越來(lái)越多。MSBR基于其自身的眾多優(yōu)點(diǎn)，它必將在其中占有一席之地。到那時(shí)我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠的投資、能耗和運(yùn)行成本將會(huì)越來(lái)越低，污水廠占地將會(huì)變小，將會(huì)有更多的環(huán)保型污水處理廠呈現(xiàn)在我們眼前。
參考文獻(xiàn)
［1］ 羅萬(wàn)申.新型污水處理工藝-MSBR[J].中國(guó)給水排水.1999（4）
［2］ 秦小川.SBR污水處理工藝及自動(dòng)化控制.2004年全國(guó)電氣技術(shù)交流會(huì)論文集.2004（8）
［3］ 袁明.MSBR工藝在小型污水處理廠設(shè)計(jì)中的運(yùn)用 [J].安徽建筑.2008（4）
［4］ 趙誠(chéng)，王中琪，王成端，趙麗.MSBR法污水處理過(guò)程中的節(jié)能分析[J].節(jié)能.2007（11）
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