“十三五”全國城鎮(zhèn)污水處理及再生利用建設規(guī)劃目標：到2020年底，實現城鎮(zhèn)污水處理設施全覆蓋。城鎮(zhèn)污水處理率達到95%，其中地級及以上城市建成區(qū)基本實現全收集、全處理，縣城不低于85%，其中東部地區(qū)力爭達到90%。城鎮(zhèn)污水處理廠的主要建設已經完成，未來自動化、信息化、無人值守運行、節(jié)能降耗及處理新工藝是今后的發(fā)展趨勢。除磷加藥自動控制技術通過優(yōu)化調度控制技術、構建節(jié)能降耗優(yōu)化調度模型，分析水質數據情況，計算合適的用藥比例，節(jié)約用藥成本，能夠在實現出水達標的基礎上能夠有效降低運營成本，做到節(jié)能降耗，解決了污水處理廠面臨的實際問題。

　　1、除磷加藥系統(tǒng)的設計

　　1.1 控制模式

　　為了達到與工藝運行的緊密結合，讓自動控制技術得到更好的應用，起到更好的效果而非單純的自動化，本文在控制參數方面用間接指標代替了直接指標,過程濃度值代替了出水濃度值，即過程正磷酸鹽PO4-P代替了出水總磷TP。在此將化學除磷優(yōu)化系統(tǒng)的控制模式概括為：前饋控制、反饋控制、前饋加反饋控制、反饋疊加控制四種模式。如圖1所示。

　　前饋控制：輸入參數為進水流量Q，加藥前的正磷酸鹽的濃度值PO4-P，輸出參數為除磷藥劑投加量。

　　反饋控制：輸入參數為進水流量Q，加藥后的正磷酸鹽的濃度值PO4-P，輸出參數為除磷藥劑投加量。

　　前饋加反饋控制：輸入參數為進水流量Q，加藥前的正磷酸鹽的濃度值PO4-P，加藥后的正磷酸鹽的濃度值PO4-P，輸出參數為除磷藥劑投加量。

　　反饋疊加控制：輸入參數為進水流量Q，加藥后的正磷酸鹽的濃度值PO4-P，出水總磷TP，輸出參數為除磷藥劑投加量。

　　1.2 系統(tǒng)配置

　　除磷加藥系統(tǒng)由PLC控制系統(tǒng)和HMI組成，主要實現運行狀態(tài)的監(jiān)控，運行工藝參數的實時采集及保存，設備維護的提示及記錄，分析水質數據情況，計算合適的用藥比例，變頻控制加藥泵的運行。

　　除利用污水處理廠原有的自控設備及儀表，此自動控制系統(tǒng)主要的硬件配置如下：PLC控制系統(tǒng)：AB1769系列PLC、觸摸屏，在線水質分析儀表為哈希在線PO4分析儀，型號Phosphaxsc，量程0.05~15mg/L，響應時間5min，加藥電磁流量計，變頻式隔膜計量泵。

　　1.3 儀表狀態(tài)診斷

　　儀器化、控制化和自動化是水處理自動化技術發(fā)展的三個階段。儀表在這三個階段都起到了基礎性的作用，從普通化到智能化水質監(jiān)測傳感器的使用，為自動化數學模型和過程控制系統(tǒng)提供了基礎性的過程分析數據。本系統(tǒng)采用MODBUS通訊的方式與在線PO4分析儀和電磁流量計進行通訊，而非采用傳統(tǒng)的4~20mA模擬信號處理方式。構建了監(jiān)測儀表網絡，實時讀取儀表的過程數據、運行狀態(tài)以及累計運行時間等關鍵參數，這些參數能夠更好的評估儀表數據的有效性，并評估儀表的維護要求。

　　1.4 自動控制方案

　　本系統(tǒng)的控制算法以PID閉環(huán)控制為基礎，基于水質計算模型，通過自控程序的邏輯判斷，再綜合在線儀表的反饋修正，最終輸出到自動化執(zhí)行設備。

　　PID控制的基礎是比例控制，積分控制可消除穩(wěn)態(tài)誤差，但可能增加超調，微分控制可加快大慣性系統(tǒng)響應速度以及減弱超調趨勢。這個理論和應用的關鍵是，做出正確的測量和比較后，如何才能更好地糾正系統(tǒng)。

　　PID控制參數的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應曲線法和衰減法。三種方法各有其特點，其共同點都是通過試驗，然后按照工程經驗公式對參數進行整定。但無論采用哪一種方法所得到的控制器參數，都需要在實際運行中進行最后調整與完善。一般采用的是臨界比例法。

　　本系統(tǒng)根據人工加藥的運行規(guī)律，采用臨界比例法先確定采樣時間—10分鐘，動態(tài)優(yōu)化比例系數，最后調整積分和微分系數。

　　2、實際應用

　　除磷加藥自動控制系統(tǒng)在北京某污水處理廠進行了實際應用，該污水處理廠二級處理工藝為AAO，采用的是反饋控制模式，系統(tǒng)自動進行閉環(huán)反饋數學模型運算控制。該廠使用的是聚合氯化鋁(PAFC)作為除磷藥劑，藥劑投加于生化反應池的曝氣池末端，PO4-P測量點位于二沉池進水配水渠，距藥劑投加點水力停留時間約5~10分鐘。自控控制系統(tǒng)原理圖如圖2所示。

　　控制系統(tǒng)結合該廠的實際運行情況，經過多次模擬實驗后將過程PO4-P設定值為0.35mg/L。根據進水流量和測試點正磷酸鹽濃度值的動態(tài)變化，實時自動調節(jié)加藥量的投放，在保證出水總磷(TP)穩(wěn)定達標的情況下，平均每天藥劑節(jié)約了18%左右。

　　3、結語

　　介紹的這種新型除磷加藥自動控制系統(tǒng)解決了依靠人工經驗進行投加的眾多弊端，綜合實現了平穩(wěn)的出水水質、節(jié)約了藥劑費用，穩(wěn)定了工藝運行，降低了整體污水處理系統(tǒng)的波動和滯后，達到了初步的無人值守狀態(tài)，是一種具有應用推廣潛力的污水處理控制技術。( >

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