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污水处理方案
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污水厂节能改造方案
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一、项目概况
污水处理属能耗密集型行业,其消耗的能源主要包括电、燃料及药剂等潜在能源,其中电能消耗为0.2~0.4kW.h/m3,平均电能消耗为0.29kW.h/m3,电耗占总能耗的60%~90%,化学除磷加药单位水量处理成本为0.1元/m3左右,占污水单位水量处理成本的20%~30%。一座处理量为10万m3/d的污水厂,每年电耗可达1058.5万kwh,每年药剂消耗可达350万元以上。我国已建成并投入运行的1993座城市污水处理厂年用电消耗总量超过111亿kWh,能耗总量较大,约占全社会用电量的0.3%。城市污水处理系统的节能降耗技术革新可分为两类:一类是通过工艺创新,从源头减少生物处理对曝气量和化学药剂的需求,另一类是采用自动控制技术,在工艺过程中实现精确供气、加药等。
***污水处理厂设计规模12.5万吨/d,实际处理规模约10万吨/d,每年电消耗总量约1000万kwh;**污水处理厂设计规模15万吨/d,实际处理规模约15万吨/d,每年电消耗总量约1300万kwh,能耗总量巨大;尤其是近几年以电费为主的能耗费用不断上涨,因此在能保障污水处理量和尾水达标排放的前提下,对污水处理厂运行进行优化管理,节约能源费用,降低处理成本是保障污水处理厂正常运行的必要手段。根据初步估算,**污水处理厂仍有约10%
要测量参数的实时值以及报警记录,提供整个生产过程的系统工艺图和历史趋势图。
2.监控:根据生产情况要求,操作员可以直接从计算机上通过键盘、鼠标修改设定值和调整过程控制参数并控制电机的启停。
3.报警:过程报警事件发生在自动过程中,例如过程信号超出极限。操作报警在操作过程变量时产生,例如当改变一个闭环控制器的模式时,如果使用了库中所提供的操作员显示,操作报警就会自动产生。提供在生产过程中出现的故障,这些故障信息通过声音报警、画面显示的形式提醒操作人员。
4.报表:监控系统提供了一套集成的报表系统,数据库里的所有过程点都可以打印输出。它可以将在过程中录入的数据按以下方式输出,输出的页面格式是自由的,用户自定义的:信息顺序记录、信息归档报表、操作者记录报表、系统信息报表、用户报表、硬拷贝根据实际需要创建重要工艺参数及产量的电子表格,并可以打印。
2)加药控制
加药控制是为了保证化学除磷中的反应药剂供给,并且在保证出口污水磷含量不超标的情况下,尽量节省药剂的投放量,以节约成本和避免二次污染。加药的控制系统需要考虑的因素很多,复杂程度也高。由于分析仪时滞的存在,直接的反馈变得没有意义,即使是单纯的前馈,也存在着几十分钟的时滞,这会使得控制性能大大减低,这样的过程必然会产生明显的超调和较长的调节时间。综合各方面考虑,采用前馈-反馈+专家系统的控制方案,其控制系统方块图如下:
现有方案固定加药量,没有任何自动控制。若已知进水中的总磷量,就可以计算出需要采用化学法除磷的量,也就可以计算出所需要的化学药剂量。
以上面预测的磷含量为据构件污水流量、含磷量与添加剂的比值控制系统,把当前加药泵出口流量作为反馈进行闭环反馈控制。选取参数合适,则系统的调节速度和准确性都能满足要求,从而实现自动加药控制。
同时,由于加药点设置在生物池后二沉池前,该处没有流量计,即无法得到加药点处的实际水流量F2,只能采用提升泵后的流量计读数值F1。结合该厂的生物池采用推流式,为了将F1与加药点处的流量F2等效,可以认为F2是F1的滞后一定时间的数值,即F2(t)=F1(t-?),?值可以根据水流的流速V和从流量计位置到加药点位置的水流行程S估计出来(?=S/V),如图4所示。
在污水处理过程控制中,简单的加药过程的在线控制可采用PID控制。这种控制器被广泛应用的主要原因是其结构简单,鲁棒性强,在实际过程中容易实现和掌握。PID参数的整定一般需要经验丰富的工程技术人员来完成,既耗时又费力,加之实际系统时变性、滞后、非线性等因素,使PID参数的整定有一定的难度,致使许多PID控制器没能整定得很好,这样控制系统自然无法工作在令人满意的状态。
建议采用基于除磷加药模型的前馈的方法和常规PID控制串级的形式进行加药控制,通过对P含量的有效预测,基于此构成基于P含量的添加剂流量控制回路。副环用PID控制器保证控制的可靠性。
最后在出口进行磷含量的测量,利用专家系统构成整个系统的闭环控制。根据整个控制效果,适当调整控制量。
采用国际领先的对象建模软件、内模及预测PID参数整定与优化软件,使用过程模型和最优化方法,可以对以上4个装置进行控制器形式的优化、控
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