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一、 概述

    山東華魯恒升化工股份有限公司大氮肥國產化改造項目已開車成功，為了防止該生產裝置產生的廢水污染環境，在大氮肥裝置施工的同時，新建了一套氨氮污水處理設施。該設施的核心處理單元為序批式活性污泥法生物處理裝置。序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor）也稱為間歇式活性污泥法，是20世紀70年代初，美國的Irvine教授等人研究開發的好氧生物處理新技術。其處理工藝流程大體是進水―格柵―沉砂池―初次沉淀池―SBR反應池―出水。該工藝系統組成簡單，不設二沉池，不設污泥回流設備，建設和運行費用比較低，不易污泥膨脹，處理水質好，運行靈活等較多優點。SBR的運行工況以間歇操作為主，運行操作在空間上是按序列、間歇方式運行的。因為廢水一般是連續排出，此時間歇反應器必須是兩個以上才能適應進水的連續性要求，廢水依序分別進入每個池子；在時間上也是按次序間歇運行的，一般按運行次序分為五個階段，分別為進水、反應、沉淀、排水排泥和閑置，這五個過程稱為一個運行周期。一個周期的時間一般為6個小時，即每個反應器每天可以重復4個周期。在一個運行周期中，各個階段的運行時間、反應器內混合液體積的變化以及運行狀態等均可根據具體的廢水水質、出水要求等進行靈活掌握，因而SBR工藝的操作是靈活多樣的。其具體操作過程簡述如下：

    1、進水期：將廢水引入反應器，廢水中的污染物被存在于反應器內的活性污泥大量吸附、吸收。此過程也可根據水質等情況進行曝氣等操作。
    2、反應期：進水結束后通過曝氣攪拌等操作對有機物、氨氮等進行生物降解；
    3、沉淀期：停止曝氣攪拌等操作，對處理水進行澄清的過程；
    4、排水排泥：SBR反應器內的混合液經過一定時間的沉淀后，將反應器中的上清液排出反應器，并將反應過程中產生的剩余污泥排出反應器。
    5、閑置期：在靜置無進水的情況下，微生物進行內源呼吸，并起一定的反硝化作用，為下一個循環做準備。有時也將閑置期去除，但影響去除效果。
    SBR反應器的每一步操作，都具有上下連貫性，對時間的把握非常嚴格，如果人工操作很難達到預期的效果，必須依靠計算機的控制才能取得較好的處理效果。因此SBR池裝置的應用是與自動化控制技術的飛速發展，特別是監控技術的自動化程度以及污水處理廠自動化管理要求密切相關的。
    我公司的生產廢水是氨氮含量較高而碳氮比較低的污水，處理難度較大，其大體水質為：CODcr≤500mg/I； BOD5≤250mg/I； NH3-N≤300mg/I ； SS≤200mg/I；根據裝置生產規模，預計日產生廢水量為600－720m3/h,小時流量為25－30m3/h。

二、工藝流程及系統配置

2.1工藝流程
    由煤氣化來的污水首先進入調節池進行水量水質的調節、均衡，后用泵打入混凝絮凝池及沉淀池進行混凝澄清處理，經過處理的水再進入SBR 池進行生化處理合格后排放。產生的剩余污泥及沉淀池來的污泥進入污泥濃縮裝置，經過壓濾機處理后進行焚燒無害化處理。
流程示意圖如下： 

2.2系統配置
    為保證工藝流程長期安全、穩定地運行，華魯恒升大氮肥生化水控制系統采用浙大中控的JX-300X DCS系統。浙大中控的JX-300X DCS系統，充分應用了最新信號處理技術、高速網絡通信技術、可靠的軟件平臺和軟件設計技術以及現場總線技術，采用了高性能的微處理器和成熟的先進控制算法，具有高速可靠的數據輸入、輸出、運算、過程控制功能和連鎖邏輯控制功能，能適應更廣泛更復雜的應用要求，是一個全數字化、結構靈活、功能完善的新型開放式集散控制系統。
    項目由一個工程師站、一個操作員站、一個控制站組成，系統結構拓撲見圖2。其中通訊網絡和主控制卡、數據轉發卡及重要的模擬量輸入采用冗余配置，保證系統安全高效運行。

系統配置清單如下：

三、控制要求與實現：本項目利用JX-300X DCS系統提供的圖形化組態功能，編制了用戶控制軟件包，很好地實現了控制要求。

3.1 SBR系統：

    以SBRA一個循環為例；

    a、進水階段：進水閥門G6301 a一開，G6301 b關閉，C6301a風機開啟，P6302a/b開啟，其余關閉；達到規定時間C6301a風機停，風機停后P6315a即可開啟，運行規定時間（時間可調）停。然后風機C6301a開啟曝氣，達到規定時間停，風機停后P6315a又即可開啟，運行規定時間（時間可調）停。如此曝氣攪拌幾個循環，這些循環先后順序均需可調。C6301a風機故障后可切換到C6301c，C6301b風機故障也可切換到C6301c，同時，畫面上作切換按鈕。此后進入沉淀階段：進水閥門G6301 a關閉，P6302a/b停，其余設備均停。達到規定時間，沉淀結束，潷水器S6301 a開始下降并按程序排水，達到規定時間后自停并上升到規定位置；期間在線PH隨時監測SBR池酸堿度變化，并根據PH值情況：低于規定指標開啟P6313a向系統加堿，高于規定值停P6313a并報警。 P6313a故障后可切換到P6313b。

    b、中間水池：液位低于低報開啟P6301a/b（P6301a/b為一開一備，如果P6301a故障，可現場手動切換到P6301b，反之亦然）向該池進水，液位再低報警；若液位達到高報停P6301a或b泵，再高報警；

    c、SBR池（A或B）水位低于規定值中控室報警，若適逢潷水器按程序工作，潷水器應自動停止下降并開始上升，高于規定水位中控室報警并停運P6303a或b。

    d、進水切換閥：A池進水時G6301 a開啟，G6301 b關閉；B池進水時G6301 b開啟，G6301 a關閉。
    e、SBR池各運轉設備的運轉起止時間均為可調的。

3.2預處理系統：

    a、雨水調節池水位高于規定值報警，低于規定值時報警；生活污水調節池水位高于規定值時報警，低于規定值時報警。

    b、P6301泵開啟，Y6301加磷酸系統P6312a/b啟動，Y6302加堿系統P6313a啟動（P6313a故障后可切換到P6313b，畫面上作切換按鈕），Y6304加絮凝劑系統P6314a/b啟動，A6301，A6302a/b攪拌系統啟動，M6301沉淀系統刮泥機啟動；P6304a排泥泵啟動，且P6304a運行時間可自行設置。P6301泵停止，上述系統停止。

    c、Y6302系統與混凝池在線PH聯鎖，低于PH規定值開啟P6313a投加液堿，高于規定值停運P6313a；

    d、五個加藥系統各儲罐和各儲水池（共計8個）的高低液位均能在控制室報警指示。

    e、所有聯鎖運轉設備如有故障均能在控制室報警指示。

3.3污泥壓濾系統：

    a、M6302A壓濾機啟動，5分鐘后污泥管道泵P6317啟動；

    b、污泥管道泵P6317啟動，泥漿給料攪拌機M6302B啟動，PAM（+）加藥泵P6316a/b啟動，污泥儲罐T6303攪拌機啟動，污泥池污泥提升泵P6307a/b啟動。

    c、M6302A壓濾機故障（含停運），污泥管道泵P6317聯鎖停運，并將報警信號傳送控制室，M6302A壓濾機能實現遠程緊急停車。

    d、污泥管道泵P6317停運（手動或自動），泥漿給料攪拌機M6302B停運，PAM（+）加藥泵P6316a/b停運，污泥儲罐T6303攪拌機停運，污泥池污泥提升泵P6307a/b停運。

四、投運效果

    大氮肥生化水實現了全自動運行，從自動進水―格柵―沉砂池―初次沉淀池―SBR反應池―出水，操作人員只需按下“自動/手動”按鈕即可。整個過程中控制效果良好，無需人工干預。從近半年的運行情況來看，該控制系統完全滿足污水處理工藝的要求，提高了處理效率，降低了工人的勞動強度和運行成本，體現了污水處理站的現代化水平，具有和工藝成套應用及推廣的價值。經過半年多的調試運轉，經檢測，該工藝的各項指標均達到了國家污水綜合排放標準。

五、結束語

    大氮肥生化水集散控制系統投運至今，性能可靠，運行平穩。特別是利用JX-300X DCS系統的提供圖形化組態軟件包實現了從自動進水―格柵―沉砂池―初次沉淀池―SBR反應池―出水的自動順序控制和連鎖報警的實現。從大氮肥生化水處理的順利投運，可看出JX-300X DCS系統在化工自動化應用方面具有如下優點：

    1、 可靠性高，軟硬件性能穩定。
    2、 操作簡單，維護方便。純中文的組態和監控畫面，為維護人員、操作人員提供了良好的人機接口。全自動啟停和控制，更是大大降低了對人員素質的依賴，避免了誤操作可能性。
    3、 通訊網絡和主要控制部件都可以更加需要采用熱冗余，在提高系統安全性的基礎上，提高了系統的性價比。
    4、客戶服務及時，配品配件供應方便等優勢。