曝气目的是为了使为了给微生物反应提供充足的氧气,常见曝气方式有:1.鼓风曝气 2.表面曝气 3.潜水射流曝气 4.沉水曝气 鼓风曝气:使用具有一定风量和压力的鼓风机通过管道向设备曝气,提供充足氧气 表面曝气:利用电动机带动叶轮,将废水由导管向四周喷射,在水珠与空气接触形成水珠,以及落下时溅起大量气泡,使水中含氧增加。 潜水射流曝气:曝气设计专用水泵,进气导管、喷嘴座、混气室、扩散管所组成,水流经连接于泵出口之喷嘴座高速射入混气室,空气由进气导管引导至混气室与水流结合,经扩散管排出.也称射流曝气机。 沉水式曝气:利用发电机直接传动叶轮之旋转来造成离心力,使附近的低压吸进水流,同时,叶轮进口处也制造真空以吸入空气,在混气室中,这些空气与水混合之后由离心力作用急速排出。 基本上曝气方式就以上四种,基本上曝气方式都是通用的,不管是工业污水还是生活用水。均可以用。
鼓风机曝气:使用具有一定风量和压力的鼓风机利用连接输送管道,将空气通过微孔散气盘(或微孔散气管)强制加入到污水池中,使池内污水与空气充分接触。
表面曝气:是利用马达直接带动轴流式叶轮,将废水由导管经导水板向四周喷出并形成一薄片(或水滴状)的水幕,在飞行途中和空气接触形成水滴,在落下时撞击液面,液面产生乱流及大量的气泡,使水中含氧增加。
潜水射流曝气:曝气设计专用水泵,进气导管、喷嘴座、混气室、扩散管所组成,水流经连接于泵出口之喷嘴座高速射入混气室,空气由进气导管引导至混气室与水流结合,经扩散管排出.也称射流曝气机。
沉水式曝气:利用马达直接传动叶轮之旋转来造成离心力,使附近的低压吸进水流,同时,叶轮进口处也制造真空以吸入空气,在混气室中,这些空气与水混合之后由离心力作用急速排出,称之为沉水式曝气机。
污水处理厂自控系统现状
及发展趋势
1 某污水处理厂自控系统现状概述
某市某污水处理厂自控系统是通过使用自动化技术、计算机技术、网络技术、图形技术等构成的综合自动化系统,是在确保达到规定的技术要求及污水处理过程优质可靠运行、排放达标的目标前提下,将污水处理厂管理、调度、现场控制等功能集成在网络环境下,通过PLC和网络技术,为实现污水处理过程的管控一体化及综合信息处理构建的信息平台。根据污水处理厂实际情况及工艺要求,污水厂自控系统采用集散型控制和现场总线相结合的系统模式,由管理级和现场控制二级控制系统组成,管理级与控制级通过/M以太网通信,即自控系统是由中央控制室计算机和现场级各PLC控制单元组成的两个层次的集散式控制系统(DCS)。集散式控制系统是一个融合了自动控制技术、计算机技术、通信技术、CRT显示技术于一体的高科技控制装置,是用于生产管理、数据采集和各种过程控制的处于新技术前沿的新型控制系统。通过通信网络将中央级监控总站和若干个现场控制总站连接起来,构成集中管理、分散控制的计算机测控管理系统,简称集散式控制系统。DCS系统克服了集中控制系统危险度集中、可靠性差、系统不易扩展、控制电缆用量大等缺陷,实现了真正的信息、管理及调度集中,而将功能及危险分散,如中控室计算机故障各现场分站仍能独立和稳定工作,从根本上提高了系统的可靠性。某污水处理厂自控系统层次结构见图1,自控系统构成见图2。
1.1 现场控制层
现场控制层由现场级各PLC控制单元和现场测控仪表及控制设备组成。控制级由一号现场PLC站、二号现场PLC站、三号现场PLC站、四号现场PLC站4个现场主站构成。管理级采用工控机,该功能层通过PIC实现污水处理厂各工艺段所有过程参数预设、设备运行状态及电气参数的数据采集、设备的控制。并通过工业以太网向中央控制层传送数据和接受其控制指令。系统在该层实现了对粗/细格栅、提升泵站、沉砂池、厌氧池、氧化沟、脱水机房等主要生产环节工艺过程参数及电气设备的控制和保护,确保生产过程安全、稳定、合理、高效的运行。根据工艺控制的要求,对格栅前后压差、泵池液位、厌氧池及氧化沟溶解氧浓度、PH值、进、出水流量、储泥池液位等参数同时进行了监测和控制。各PLC站功能如下:
1) 预处理段控制站PLC1。该PLC工作站设在厂区进水提升泵房控制室,负责监控污水处理厂的预处理工段。其主要控制对象为粗格栅间的粗格栅及进水电动闸门、进水泵房的污水提升泵、沉砂池的排砂装置和砂水分离等设备,此外,还负责进水水量、水质如COD、pH、SS(浊度测量)等参数的在线检测。
主要设备控制方式如下:
粗格栅及细格栅:根据时间间隔PLC自动控制栅耙清除栅渣,同时当格栅前后水位超过给定值时PLC也可自动控制栅耙清除栅渣。并且格栅机、螺旋输送机要联动运行,各设备的启动顺序为先启动螺旋机,后启动格栅机。停机时也要联动,顺序与启动时相反。当输送机有故障时,细格栅停止运行。
进水泵房:进水泵房设三台潜水泵二用一备,液位计两台,并设液位开关。PLC根据泵池水位自动控制水泵运转台数,并根据每台泵的运行时间,自动轮换运行水泵,使水泵运行时间均等。设有上、下限报警,防止水泵干运转。编程中水泵的运行调度就遵循下列原则:保证来水量与抽水量一致,即来多少抽多少;保持泵池高水位运行,这样可降低泵的工作扬程,在保证抽升量的前提下,降低电耗;水泵的开停次数不可过于频繁;保证每台水泵的投运次数及运行时间基本均等。
旋流沉砂池:包括两个旋流沉砂系统,鼓风机、沙水分离器及配套设备按操作员设定的周期间歇性联动运行,任一台设备出现故障时,应报警并关闭其联动的设备。在自动工作方式下,各设备根据PLC预先编好的程序控制各电动机的启停和各电磁阀的开关。
2) 生物处理系统/配电中心站PLC2。该工作站一般设在全厂的配电中心控制室,负责监控污水生物处理工段。其主要控制对象为生物池的水下搅拌器、水下推进器和曝气设备,污泥回流泵房的污泥回流泵、剩余污泥泵,二沉池的刮吸泥机等设备。此外,其还负责生物池DO、ORP、MLSS;污泥泵房pH、MLSS,配电中心的电气参数如:电流、电压、有功功率,无功功率、有功电能、无功电能等参数的在线检测。
主要设备控制方式如下:
回流污泥泵和剩余污泥泵的控制: 回流污泥量调节的任务是为了保证生化处理系统混合液浓度维持在一定的范围内。被调节量为活性污泥回流到厌氧池中污泥量。电磁流量计安装在回流污泥官道上。回流泥量调节采用回流污泥泵运行台数来实现,根据进水流量比例调节,回流比可在PLC上预设或在中控室计算机上设定。;剩余污泥泵运行遵循以下原则:A 按时间间隔自动运行。B 污泥缓冲池低液位时剩余污泥泵运行。C 污泥缓冲池高液位时停泵。D 泵阀实现联运控制。
氧化沟:二座厌氧池设6台搅拌器、搅拌器连续运行。二座氧化沟分别在外沟安装8台曝气机、中沟及内沟安装4台曝气机。同时分别在外、中、内沟设有1台溶解氧测定仪,1台ORP测定仪,中沟设1台污浊度测量仪。根据氧化沟中溶氧仪监测的污水中含氧量,控制曝气机的运行台数用以改变充氧量,这样可节省能源。
3) 污水消毒系统/出水泵房站PLC3。该PLC工作站设在出水泵房控制室。其主要控制对象为出水提升泵、切换井电动阀门以及加氯消毒等设备,此外其还负责出水水质如:余氯、COD、流量等参数的在线检测。
4) 污泥处理系统/脱水车间PLC4。该PLC工作站一般设在脱水车间配电间控制室,负责监控污泥处理工段。其主要控制对象为储泥池的搅拌器、电动阀门,脱水车间的进泥泵、脱水机、浓缩机、加药系统等设备。
主要设备控制方式如下:
储泥池:储泥池搅拌器连续运行,可远控运行,设有高、低液位报警(0.5米可设定)、可在上位机上设定液位报警限(4.5米可设定)。
污泥脱水机房:加药系统加以人工手动制动为主,当加药池的低液位无报警时可随时开启加药计量泵。加药系统的运行信号送往PLC。脱水机系统内部的纠编、冲洗由现场控制箱完成,PLC只给出脱水机的启、停命令,并完成与其它相关设备的联动。脱水机系统的启动顺序如下:先启皮带输送机,再启脱水机系统,后启加药系统,最后打开进泥螺杆泵,停机顺序相反,当运行过程中某设备发生故障或缓冲池液位达到设定低液位时,设备将按停机顺序停机,监控管理计算机可对上述设备远控。
另外,在该层还设有通讯模块,也叫通讯管理单元。通讯管理单元是自动控制系统的中间层,负责整个控制系统的信息收集和转发;通讯管理机将PLC、仪表、其它自动控制系统的数据收集整理,然后经光纤传输到后台系统,同时可以将后台下发的各种控制命令转发至相应单元。
目前,污水厂DCS系统的通讯管理单元网络系统绝大多数都是光钎作为传输介质,即中央控制室和厂区若干个现场控制站之间以一个冗余的Mbps光纤工业以太网组成一个有线数据通讯网络。
1.2 中央控制层
1) 该层又叫后台监控系统层,是系统中信息显示及控制中心,由挂接在工业以太网上的作为操作站的两台监控管理计算机、彩色CRT及两台打印机等设备构成。监控管理计算机系统通过l0/M网络收集污水处理厂各工艺参数、电气参数及主要设备的运行状态信息,对各种数据进行分析,处理储存,对各类工艺参数做出趋势曲线,完成对污水处理厂各工艺段的集中控制、检测功能,通过简单的操作,可进行系统功能组态、监视、报警、控制参数在线修改和记录全厂各工艺流程。
该层通过组态工具和专用监控软件实现污水处理全过程的测量数据的集中显示与管理、现场各控制单元的控制组态、数据显示的图文组态、实时数据处理、实时控制指令等功能。
2) 后台监控系统主要包括工作站和打印机等设备。比如一个中央控制室最基本的设备配置有:2台监控主机、显示器、投影机、UPS系统、打印机、报警装置等。各设备功能如下:
监控主机:监控计算机通过通讯管理单元收集污水处理厂各工艺参数、电气参数几主要设备的运行状态信息,再通过后台监控系统软件对数据进行分析、处理、储存,对各类工艺参数做出趋势曲线,完成对污水处理厂各工艺段的集中控制、检测功能,通过简单的操作,可进行系统功能组态、监视、报警、控制参数在线修改和设置。
CRT、投影机:直观显示全厂各工艺流程。
UPS系统:不间断电源系统,自控系统必须h连续运行,所以UPS系统包括至少一组电池和一个整流器。保障计算机系统在停电之后继续工作一段时间以使用户能够紧急存盘或及时采取措施,使计算机不致因停电而影响工作或丢失数据。
报警装置:报警音箱等。
2 DCS系统的优点:
1) 克服了集中控制系统危险度集中、可靠性差、系统不易扩展、控制电缆大等缺陷
2) 实现了正真的信息、管理及调度集中,而将功能及控制分散
3 存在问题
1) 网络化水平低,其自控系统只是单一的中央控制监控网络,无法实现单位局域网用户和远程网络用户的访问和控制。
2) 自控水平低,只是完成了对设备简单的机械性操作,距智能化自控还有根大差距。
4 污水处理厂自控系统发展趋势
随着计算机技术、网络技术、数据库技术的发展及向自动化领域的渗透,使得自动化系统的体系结构正进行着一场深刻的变革,这种变革直接对污水处理工业的自动化产生了重大影响。自控系统可由原来的单一过程监控升级为二级网络——污水处理运营局域网和过程监控工业以太网构成二级网络,采用“集中管理、分散控制”的原则,构成“纵向分层,横向分站”的网络体系结构。在两级网络架构下,以实时历史数据库和关系数据库为中心,实现控制系统的4个功能层,即现场控制层、过程监控层、运营管理层、远程访问控制层。自控系统层次结构见图3,自控系统构成见图4。
4.l 现场控制层
与上述相同。
4.2 过程监控层
与上述中央监控层相同,另外,在该层可通过安装专业的智能化控制软件,使之能对生产过程中出现的各种数据给予计算、分析,得出目前运行状态是否正常的结论,作为领导层生产调度、工艺调整等参考的依据。
4.3 管理层
该层建立在由管理计算机和数据库服务器组成的局域网上。系统管理员可以通过权限设置为企业局域网不同用户分配不同的权限,领导层可通过建立在该层的关系数据库,查看和调阅污水厂的各种数据,并可通过安装专业的智能化控制软件,使之能对生产过程中出现的各种数据给予计算、分析,得出目前运行状态是否正常的结论,作为领导层生产调度、工艺调整等提供依据,实现污水厂的综合管理等功能;对厂内的一般用户只留有访问部分数据的权限。在该层留有具有网络安全防护的远程数据库用户访问接口,实现授权的用户远程访问数据库。
4.4 远程访问控制层
随着INTERNET的发展和不断完善,远程访问和远程控制已日益应用到各行各业中,水处理行业的远程访问和管理也随之诞生---远程访问控制层。该层使用远程访问服务器、远程监控软件等工具为有权限的远程用户提供服务,实现管理者异地访问、维护和上级主管部门实时监督。按照权限的划分可为远程用户提供如下服务:远程服务端关系数据库访问,远程服务端实时数据库访问,污水处理过程参数、实时数据、历史数据、各种图文客户端显示,实时运行工况画面远程调阅,水质参数在线记录远程监视,数据库远程维护等等。
5 结论
未来污水处理厂自控网络系统是集计算机技术、信息技术、自动化技术、网络技术、智能化技术于一体的系统,水处理工业自动化控制的网络化作业、智能化作业将成为未来发展的主导趋势。
罗茨风机的优点就是可以保持出口压力稳定,按理论上讲,普通的鼓风机是可以安装变频器进行调节,通过降低电机转速,从而达到控制气量和节能的目的。常规上说,调节范围可以在--%范围内进行调整。但这仅仅存在於理论中。我之前也有试过这样一个项目,给鼓风机安装变频器达到精准控制风量和节能的目的,後来中止了。原因如下:
1,鼓风机为普通萝茨风机,无独立风扇,变频调节时很容易出现电机故障。所以如果想做变频调节风量,要选择那种可变频鼓风机,冷却风扇独立,电机转速慢时不风扇转速不变的。
2,可变频鼓风机的频率调节可以从--%,普通鼓风机理论上可调,但是因於散热的问题,会让你故障不断的,不建议采用,你可以查一查你鼓风机的参数,如果不是可变频鼓风机,最好换过设备再调整吧
鼓风机和暴气机的区别
首先,我在污水处理中还没有见过用鼓风机的那,包括我单位.所以我不知道它会在污水处理中,有什么应用,不过用暴气机,确切点说,是用空压机,提供暴气.主要是为了浮选工艺的气浮效果,更为重要的是为生物处理系统提供暴气.
一般使用空压机提供气源,而储气罐为了储存高压气体.
至于鼓风机应该说是为了通风措施吧.
毕竟污水处理属于有一定的危险性的行业需要保持良好的通风系统,以保持正常生产、生活环境.
应该可以为一些敞开式的水处理设备、设施暴气,不过经济上不是很良好.
对于污水处理厂曝气池的罗茨鼓风机风量计算,一般可以通过以下步骤进行:
1. 确定曝气池的设计参数,包括曝气池的体积(V)、溶解氧要求、曝气时间等。
2. 根据设计参数和工艺要求,计算所需的总曝气量(Q)。总曝气量是指在单位时间内曝气池内提供的氧气量,通常以标准体积流量计算,单位为立方米/小时。
3. 获得罗茨鼓风机的性能参数,包括鼓风机的额定风量和额定功率等。
4. 根据所需的总曝气量(Q)和鼓风机的额定风量,计算需要几台鼓风机。通常可以使用以下公式进行计算:
需要的鼓风机台数 = 总曝气量(Q) / 鼓风机的额定风量
5. 根据鼓风机的额定功率和实际运行状态,估算所需的总功率。
请注意,以上为一般计算方法的概述,具体计算还需根据实际情况和设备参数进行调整。另外,由于不了解具体情况,以上答案供参考,具体操作仍需根据实际情况和相关规范进行。
污水处理一般选用两种风机:a. 罗茨风机,尤其是三叶式罗茨风机较多,特点是风量和风压参数较广,运行稳定,用量大,实际运行噪声大,可用隔音罩或消声器降噪;b. 回转式鼓风机,特点是适合于小规模曝气、调节池搅拌等,风量和风压较小,缺点是输出空气容易带油。选用的依据主要依据风量和风压,对于5*5*5的水池,个人觉得使用回转式风机即可。具体流量选择请按气水比或负荷等其它算法算出、扬程依据管道布置选定。多数污水厂一般选择长风、章鼓、锦工的风机,主要是因为他们保有量大,经得住考验。大体情况如上,具体选择请按气水比或负荷等其它算法算出风量、扬程依据管道布置选定。
就知道这些。
曝气方法与曝气设备
曝气设备是活性污泥法污水处理工艺系统中的重要组成部分,通过曝气设备向曝气池供氧,同时曝气设备还有混合搅拌的功能,以增强污染物在水处理系统中的传质条件,提高处理效果。曝气方法主要有以下几种:
①鼓风曝气
鼓风曝气就是利用风机或空压机向曝气池充入一定压力的空气,一方面供应生化反应所需要的氧量,同时保持混合液悬浮固体均匀混合。扩散器是鼓风曝气的关键部件,其作用是将空气分散成空气泡,增大气液接触界面,将空气中的氧溶解于水中。曝气效率取决于气泡大小、水的亏氧量、气液接触时间和气泡的压力等因素。
目前常用的空气扩散器主要有:
a.微孔扩散器;b.中气泡扩散器;c.大气泡扩散器;d.射流扩散器;e.固定螺旋扩散器。
鼓风曝气系统中常用的鼓风机为罗茨鼓风机和离心式风机。罗茨鼓风机在中小型污水厂较为常用,单机风量在m3/min以下,缺点是噪声大,必须采取消音、隔音措施。当单机风量大于m3/min时,一般采用离心式鼓风机,噪声较小,效率较高,适用于大中型污水厂。
②机械曝气
机械曝气也称为表面曝气,机械曝气器大多以装在曝气池水面的叶轮快速转动,进行表层充氧。按转轴方向不同,可分为立式和卧式两类。常用的立式表面曝气机有平板叶轮、倒伞型叶轮和泵型叶轮等,卧式表面曝气机有转刷曝气机和转盘曝气机等。曝气叶轮的充氧能力和提升能力同叶轮浸没深度、叶轮的转速等因素有关,在适宜的浸深和转速下,叶轮的充氧能力最大,并可保证池内污泥浓度和溶解氧浓度均匀。
一般而言,机械曝气常用于曝气池较小的场合,可减少动力消耗,维护管理也较方便。鼓风曝气供应空气的伸缩性较大,曝气效果也较好,一般用于较大的曝气池。
例题:已知曝气池的供气量G5=m3/h,鼓风机房至曝气池干管总长m,管段上有弯头5个,闸阀2个,计算输气干管的直径和压力损失。
解:由于干管上没有支管,可采用同一管径,根据=m3/h以及经济流速=m/s,在空气管管径计算简图上,两点作一条直线,交管径线于一点,得管径为mm。根据折算公式得配件折长度为=×0.=.2m
所以得到干管的计算长度为+.2=.2m,计算水温为℃,管内空气压力为kPa,查摩擦损失计算图,可得到摩擦损失h=5.3kPa/m,则管道的压力损失为
一般希望管道及扩散设备的总压力损失不大于kPa,其中管道损失控制在5kPa以内。
选择风机的依据是风量和风压,并考虑必需的储备量。鼓风机台数不少于2台,其中一台备用,以适应负荷的变化。
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这个你最好去看设计手册。为了分我就只好简化个公式给你了。
首先是确定风量,生物池需要的氧气量分三部分,
一个是微生物氧化与分解有机物(BOD)需要的氧气量,计算是 (生物池进水BOD-生物池出水BOD)*流量。
第二部分是微生物自身繁殖与呼吸需要的氧气量,每公斤污泥需要0.-0.公斤的氧气,你就取0.5吧,计算方法是 污泥总重量*0.5。污泥总重量就是用 挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)(也就是池子里活性污泥的浓度)乘以池子容积。
第三部分是生物池出水需要保持2mg/L的剩余溶解氧,这一项很小,一般不到前两项总和的1%,你就忽略了就行。
这三部分加起来,就是理论需要的氧气量,考虑到鼓风的效率有损失,如果你是用曝气头加鼓风机曝气,把这个理论值乘以1.5就是要选的鼓风机风量;如果使用表面曝气机(神马叶轮啊那种的),那就用理论值乘以1.8到2,就是需要的曝气机风量。
还一个注意点就是计算时的单位别弄混了,每小时曝氧量和每日曝氧量等要换算的。