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MBR污水处理工艺的自动控制系统设计与实现

摘要：本设计以昆明市第十污水污水处理厂的控制系统为研究背景，结合城市污水处理工艺，探讨以施耐德公司Quantum系列的PLC在采用膜生物反应器(MBR)工艺的污水处理设施中的应用，重点阐述了系统的硬件构成及系统软件的设计思路与实现方式；全厂共有9个主站，设备具有远程自动／手动和就地手动三种工作模式，在软件部分，有通讯部分和自动化实现部分，在自动实现部分解决关键问题有：产水系统、脉冲曝气系统、在线清洗系统等。其控制系统有参控仪表多、实时性高、自动化程度高、操作简便等特点。

???????关键词：可编程控制器(PLC)；膜生物反应器(MBR)；自动控制系统

???????随着经济的飞速发展和人口的持续增加，水的需求量在不断增大，但地球上的水资源却在萎缩，可利用的水源特别是城市周围水源污染等因素使得水资源缺乏和水体污染己经成为各国面临的重要问题之一。膜生物反应器(MBR)技术被公认是当今世界前沿、高效的污水处理与资源化技术之一，并以其优质的出水水质被认为是具有较好经济、社会和环境效益的节水技术而倍受关注【1】。为了让污水处理技术有效地实现，将自动控制技术应用于污水处理中以提高污水处理的自动化水平更成为污水处理中的关键问题。

???????一、膜生物反应器(MBR)主要技术原理和工艺流程

???????膜生物反应器（MBR）是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术，以膜组件取代二沉池在生物反应器中保持高活性污泥浓度减少污水处理设施占地，并通过保持低污泥负荷减少污泥量。与传统的生化水处理技术相比，MBR具有以下主要特点：处理效率高、出水水质好；设备紧凑、占地面积小；可实现自动控制、运行管理简单。

???????该项目中采用某国产中空纤维膜组件至于生物池内，通过跨膜压差使泥水分离，在气水分离器中使气水分离，在离心泵中产水，产水系统如下图1-1：

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???????图1-1?产水系统简图

???????1.1基于现场情况和实际需要，该工艺方式为地下式“A2O与生物膜反应器（MBR）”组合工艺，其工艺流程见图1-2。

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???????图1-2

???????1.2工艺流程简述

???????污水处理及中水回用设施自控系统的工艺流程，可见图1-2。

???????河道污水和生活污水集中于集水井，首先经过粗格栅除去污水中较大颗粒的杂质，然后在经过转鼓细格栅和转鼓精细格栅，过滤了1mm以上的颗粒物，这样，防止了MBR膜池的洁净和产水泵的阻塞和损伤，减轻负荷。格栅的污水自流进入至生物池，然后经过好氧区、缺氧区和厌氧区之后，再自流到MBR池，MBR池中设置中空纤维膜组件，污水浸没膜组件，通过抽真空泵泵的抽取，利用膜丝内腔的抽吸负压来运行。抽真空泵抽进抽真空罐，然后又产水泵从抽真空罐中产水，并流入出水总管，出水进入消毒设备进行杀菌消毒，便处理完成，排出水厂或流进中水再生水系统待用。整个处理过程需要鼓风机进行曝气处理，出水进行紫外线消毒处理。MBR池的多余污泥回流至缺氧池，缺氧池的多余污泥排放至污泥浓缩池，经过污泥脱水系统和料仓系统处理污泥。

???????本系统主要处理对象是生活污水，为确保工程质量、污水处理设施的稳定运行及运行维护简捷方便，MBR膜采用北京碧水源公司生产的浸没式中空纤维膜，其产品质量和使用寿命方面有很高的优越性。

???????二、自动控制系统设计

???????2.1整体概述

???????整个监控系统分为三部分：

???????(一)是现场数据采集部分，完成数据采集功能；

???????(二)是现场控制单元，分现场控制箱和PLC站，现场控制箱主要完成手动控制，PLC站主要完成数据处理、自动控制及通讯功能；

???????(三)是上位机监控部分，主要监视现场各工艺流程运行状况并实施远程控制功能。

???????现场设备分为远程和手动切换，即根据现场实际情况进行不同工作模式的切换。为方便运行、管理，现场控制为PLC集中控制系统，这样提高了自动化程度，在设备发生故障时能进行及时报警。电气控制系统设置在配电间内，所有的运行设备分散在水厂各个区域。

???????2.2控制系统硬件组成

???????控制系统硬件由法国施耐德公司的Quantum系列的PLC、直流交流电源、交直流开关、中间继电器等及其他辅助部件组成。共有九个PLC控制主站，分别为OLCU（控制进水设备和仪表）、1LCU（预处理部分）、2LCU(污泥脱水部分)、3LCU(生物区A区设备和仪表)、4LCU(生物池B区和仪表)、5LCU（膜池A区设备和仪表）、6LCU（膜池B区设备和仪表）以及AE1（进水水质监测）和AE2（出水水质监测