污水处理专项方案.doc

**企业
污水厂节能改造方案

· **企业
· 地址：
· 联络电话：
· 服务电话：
· 传     真：
· 邮 编：
一、项目概况
污水处理属能耗密集型行业,其消耗能源关键包含电、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 0.29 kW.h/m3，电耗占总能耗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 20%～30%。一座处理量为 10万m3/d污水厂，每十二个月电耗可达 1058.5 万 kwh，每十二个月药剂消耗可达 350 万元以上。中国已建成并投入运行1993 座城市污水处理厂年用电消耗总量超出 111 亿 kWh，能耗总量较大，约占全社会用电量 0.3%。城市污水处理系统节能降耗技术革新可分为两类：一类是经过工艺创新，从源头降低生物处理对曝气量和化学药剂需求，另一类是采取自动控制技术，在工艺过程中实现正确供气、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，每十二个月电消耗总量约 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，每十二个月电消耗总量约 1300万kwh，能耗总量巨大；尤其是近几年以电费为主能花费用不停上涨，所以在能保障污水处理量和尾水达标排放前提下，对污水处理厂运行进行优化管理，节省能源费用，降低处理成本是保障污水处理厂正常运行必需手段。依据初步估算，**污水处理厂仍有约10%左右节电空间，所以进行污水处理厂生化池曝气系统控制来降低电耗耗是污水处理厂亟待处理问题。
污水处理厂化学除磷加药基础无自动控制系统，普遍采取固定加药量和人工
调整形式，过量投加化学除磷药剂现象普遍存在，但污水厂为了节省药耗依据
历史数据进行加药人工调整，存在出水总磷超标问题；采取化学除磷工艺正确
控制技术，实现化学除磷药剂投加最优控制。
依据**集团统计数据，**污水处理厂化学除磷每日药花费用约为 6 吨，**污水厂化学除磷每日药花费用约为 10 吨；调研中发觉，该**污水处理厂实际日处理量为 10～11 万立方米左右，其每十二个月化学除磷药花费用达70万元，**污水处理厂实际日处理量为 12.5～15万立方米左右，其每十二个月化学除磷药花费用分别达 70 万元和 116 万元，依据初步估算，化学除磷药耗量仍有 5~10%和 10%以上节药空间，所以进行污水处理厂化学除磷加药正确控制来降低化学除磷药耗是污水处理厂亟待处理问题。
二、污水处理厂正确除磷控制系统
(一) 现实状况及关键存在问题
从日出水 TP 指标和实际出水 TP 能够看出，**厂 TP 日排放平均值为0.5mg/L左右， 而**厂因为进水TP含量偏高，含有更高TP日排放平均值，所以两厂常有高于国家一级 A排放标准（0.5mg/L）排放情况出现。同时，从实时实际出水指标统计也能够看出每两小时出水TP也时常有远低于国家一级 A 排放标准数据存在。这说明日处理化学除磷过量加药依旧存在，有一定节省空间；超标情况需要借助自动控制手段来抑制。
除磷加药系统被控对象关键特点：
1）动态复杂性：因为含有生物反应加入，对象特征随时间不停改变，含有时变性和高度非线性；流入污水流量、成份及磷浓度不停改变，使过程一直处于复杂外部环境动态扰动之中； 2）时滞性：污水处理系统是一个惯性大、滞后长、变量和参数多系统，若仅靠检测出水总磷对加药进行闭环反馈控制则极难选择适宜控制算法以达成预期效果。 3）在线实施测量困难：磷在线检测设备比较昂贵，测量滞后大，测量间隔大，单纯依靠磷在线检测仪控制方案一样难以实施正确控制。 因为进水TP含量、环境温度、曝气池中污泥浓度等全部会影响生物除磷效率，化学除磷所需药量往往不是固定。现在人工加药方法不仅存在加料过量浪费，而且不能确保出口TP水平一直达成国家一级A排放标准。所以需要采取在线实时控制进行正确自动加药。
(二) 改造方案
**厂和**厂污水处理工艺和处理能力设计上相同， 总体设计采取了三级控制系统，实现污水磷处理工艺步骤监测和相关工艺设备运行状态监控：第一级：现场手动控制。在各电气站点设置就地控制箱，可单独启停各操控设备及各实施机构（现在两厂均已含有条件）。第二级：PLC 逻辑联动控制。由PLC 依据现场各测试设备采集数据及系统设备运行逻辑关系，自动控制各站点内电气设备运行状态。第三级：中央控制计算机监测、修改PLC 控制参数、上位机点动控制，实现实时监控。手动控制及自动控制能够分别经过中央控制室“手自动转换开关”进行切换。这么控制方法能最大程度地确保污水处理装置安全操作需要。其中，自动控制系统结构图以下：

图1 污水处理系统结构图
图 1中教授系统是控制策略生成部分，也是系统结构上层部分，为整个监控主环。系统可分为四个等级：当地控制级，数据级，分布式知识级和监控级。教授系统基于已经有科学知识和实际系统操作经验来系统化相关过程知识。所以不仅要设计大量在线测量得到历史数据，而且还要包含操作人员积累起来大量知识。该部分经过后续磷含量测量，合适调整前序工段控制器给定值。并利用大量教授经验和知识来进行控制器改善。
1）除磷加药系统在线测定系统
除磷加药系统所需要在线测量参数包含提升泵处进水流量，生物池后方TP 含量，和出口 TP 含量。其中，现在进水流量检测装置和出口TP 检测设备均已含有。但现在两厂进水磷含量检测仪表采样间隔（2 小时）过大，不足以满足在线控制需要，所以需重新安装一台TP 浓度分析仪。综合考虑后置加药工艺和成本，可将其一样安装在生物池后二沉池前。
监控内容为磷处理过程中各原因，包含进口磷含量，出口磷含量，加药量，加药罐液位，污水进口流量，还有用于控制加药罐液位状态，用于实施加药量控制PLC状态等，并实时显示在监控画面上。
上位机在系统中实现关键功效有：
1. 显示：以强大数字、文本、图像格式为用户显示关键设备运行状态、关键测量参数实时值和报警统计，提供整个生产过程系统工艺图和历史趋势图。
2. 监控：依据生产情况要求，操作员能够直接从计算机上经过键盘、鼠标修改设定值和调整过程控制参数并控制电机启停。
3. 报警：过程报警事件发生在自动过程中，比如过程信号超出极限。操作报警在操作过程变量时产生，比如当改变一个闭环控制器模式时，假如使用了库中所提供操作员显示，操作报警就会自动产生。提供在生产过程中出现故障，这些故障信息经过声音报警、画面显示形式提醒操作人员。
4. 报表：监控系统提供了一套集成报表系统，数据库里全部过程点全部能够打印输出。它能够将在过程中录入数据按以下方法输出，输出页面格式是自由，用户自定义：信息次序统计、信息归档报表、操作者统计报表、系统信息报表、用户报表、硬拷贝依据实际需要创建关键工艺参数及产量电子表格，并能够打印。

2）加药控制
加药控制是为了确保化学除磷中反应药剂供给，而且在确保出口污水磷含量不超标情况下，尽可能节省药剂投放量，以节省成本和避免二次污染。加药控制系统需要考虑原因很多，复杂程度也高。因为分析仪时滞存在，直接反馈变得没有意义，即使是单纯前馈，也存在着几十分钟时滞，这会使得控制性能大大减低，这么过程肯定会产生显著超调和较长调整时间。综合各方面考虑，采取前馈-反馈+教授系统控制方案，其控制系统方块图以下：
现有方案固定加药量，没有任何自动控制。若已知进水中总磷量，就能够计算出需要采取化学法除磷量，也就能够计算出所需要化学药剂量。
以上面估计磷含量为据构件污水流量、含磷量和添加剂比值控制系统，把目前加药泵出口流量作为反馈进行闭环反馈控制。选择参数适宜，则系统调整速度和正确性全部能满足要求，从而实现自动加药控制。
同时，因为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实际水流量 F2，只能采取提升泵后流量计读数值 F1。结合该厂生物池采取推流式，为了将F1和加药点处流量 F2 等效，能够认为 F2是F1滞后一定时间数值，即F2(t)=F1(t-t), t值能够依据水流流速 V和从流量计位置到加药点位置水流行程S 估量出来(t=S/V)，图4所表示。

在污水处理过程控制中，简单加药过程在线控制可采取 PID控制。这种控制器被广泛应用关键原因是其结构简单，鲁棒性强，在实际过程中轻易实现和掌握。PID参数整定通常需要经验丰富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、非线性等原因，使 PID参数整定有一定难度，致使很多 PID 控制器没能整定得很好，这么控制系统自然无法工作在令人满意状态。
提议采取基于除磷加药模型前馈方法和常规PID控制串级形式进行加药控制，经过对 P含量有效估计，基于此组成基于 P含量添加剂流量控制回路。副环用 PID 控制器确保控制可靠性。
最终在出口进行磷含量测量，利用教授系统组成整个系统闭环控制。依据整个控制效果，合适调整控制量。
采取国际领先对象建模软件、内模及估计 PID参数整定和优化软件，使用过程模型和最优化方法，能够对以上 4个装置进行控制器形式优化、控制器参数整定，使现在处于手动控制状态控制回路投自动，处于自动控制状态回路达成控制平稳、波动小、基础最优。实施该项后，预期控制效果会大幅上升，基础不用操作工干预情况下实现高质量运转。
3）分析系统
分析系统是确保控制系统长久可靠和稳定运行关键部分。
分析系统接收仪器采集实时数据，而且保留有一定数量历史数据，经过对分析历史和实时数据，为教授系统提供判定依据。

(三) 教授系统组成
1）化学法除磷影响原因
1. PH值和搅拌时间：对化学沉淀法除磷影响最大是pH 值大小。不一样金属离子化合物有不一样适宜pH 值沉淀范围。
2. 药剂添加量：从化学反应见解来看，药剂投加量取决于磷存在量。但通常情况下，实际中化学药剂投加量全部是大于依据化学计量关系式计算投加量，这是因为污水中氢氧根离子和金属离子生成了氢氧化物沉淀而耗去了一定数量金属离子，即使氢氧化物沉淀也能吸附一部分磷, 不过不能去除废水中溶解磷。
3. 污水池中污水温度：温度是影响化学反应关键原因之一，在污水池中反应时间一定前提下，污水温度差异会影响反应程度。
2） 控制影响原因
除了工艺本身影响原因之外，对于控制而言，还有其它影响原因，有些原因直接制约着控制实施，必需认真考虑。
1. 采样时间：在该项目标控制过程中，采样时间是最大也是最关键影响原因，因为出入口被控变量不能立即检测出来，严重影响控制策略实施，这也是引入教授系统直接原因。
2. 历史数据：因为以前磷检测采取是分时采样，综合检验方法，所以对于控制来说数据粗糙，对于构建教授系统来说，可能会影响知识库完备性。
3. 其它原因：对于本过程来说，影响原因还包含季节性影响磷成份组成，和磷含量随节假日生活和成产改变而突增情况。
3） 教授推理机制
根据控制器在整个教授控制系统中作用，能够将教授控制系统分为两类：直接教授控制系统和间接教授控制系统。 因为直接教授控制系统缺乏部分分析控制性能方法，而且势必会使得调整过于频繁，不符合控制器操作要求，所以我们采取系统底层为模糊控制算法间接教授控制系统， 我们设计教授系统推理结构以下：

系统将采集到数据分两路，一路进入分析处理模块，另外一路进入自学习模块。进入分析处理模块数据，首先判定出口磷含量是否超标，若超标，则输出教授控制给定控制调整量，并报警；若出口磷含量并未超标，则进入下一步骤，判定入口磷含量。依据入口磷到含量，将按给定划分将其划分为五种情况，每种情况对应不一样操作：
表1
分类名称
划分依据
对应处理
超低
磷含量很低，超出自动调整范围
调整值处于最低，并报警
偏低
磷含量较低，但在可调范围内
输出特定较低值
正常
磷含量在自动调整范围内
按模糊区间划分，对应处理
偏高
磷含量较高，但在可调范围内
输出特定较低值
超高
磷含量很高，超出自动调整范围
调整值处于最高，并报警
当入口磷处于正常情况下时，将其根据模糊分类方法分为若干种处理方法（具体划分区间待定），然后根据给定模糊对应关系，得到输出，含磷量和对应调整量输出关系。
另外，因为考虑到前馈仍然有延迟，所以若此次测得含磷量比上次含磷量有较大改变，这种改变可能在几十分钟以前已经发生，这就使得根据上述关系进行调整不能够做得很好。考虑莫非这种情况，我们引入一定阈值α和改变量△X
表2
分类名称
划分依据
对应处理
1
X(n)-X(n-1)> α
Y=f(X+△X)
2
−𝛂 ≤ 𝐗(𝐧) − 𝐗(𝐧 − 𝟏) ≤ 𝛂
Y=f(X)
3
X(n)-X(n-1)<- α
Y=f(X-△X)(待定)
其中，X(n)为此次测得磷含量数据， X(n-1)为上次测得磷含量数据；
结构以下：

自学习模块：
因为历史数据不够健全和其它原因影响，控制作用减弱或出现偏差，所以引入自学习模块，方便校正知识库中不足。
对于进入自学习模块数据，经过计算获取匹配输入输出数据，即入口处磷含量，加药数据和对应处理后污水磷含量数据，经过筛选出含磷量较高和较低数据，找出对应入口磷含量和加药量，根据教授系统调整量分类标准进行分类。
数据总数不变，由新数据冲刷掉旧数据，在数据范围内，若某一区间出口磷含量高于或低于对应设定值，表明对应于该入口含磷量污水欠加药或过加药，此时，修改模糊分类时调整函数规则，以下：
表3
分类名称
划分依据
对应处理
过加药
Pi > P_min
Y=f(X)+T
欠加药
Qi >Q_max
Y=f(X)-T
其中Pi 为第i个区间过加药数据累计数量，Qi为第i个区间欠加药数据累计数量，P_min，Q_max分别为对应给定值，T为函数规则修改量。
(四) 除磷系统监控方案
污水处理厂除磷系统监控是污水处理监控一部分，关键是处理除磷过程中控制滞后，和由此引发原料浪费和再度污染问题，并对整个过程中各参数进行实时监视，当设备故障、参数超标等情况下发出报警。
1）系统组成：
为了确保系统稳定性和可靠性，设计中采取了两级控制方案对整套污水处理系统进行监控，上位机选择工业控制计算机，下位机为PLC。
上位机作用是提供一个人机交互界面，使操作人员能够经过 CRT和模拟屏直观了解现场各工艺参数及故障报警，依据生产需要发出对应控制指令。另外能够使用大容量存放器统计历史数据，为提升生产效率制订新生产方案提供可靠依据。控制关键采取 PLC，其特点是体积小、功效多、可靠性高。编程后PLC 能够根据内部程序对系统进行实时监控，程序启停现场设备。
操作人员经过上位机向 PLC 发出对应控制指令后，由 PLC 对现场进行直接控制。此时即便上位机出现故障（如死机、掉电等），也不会影响系统正常工作，这么做大大提升了系统安全稳定性。PLC 和上位机通讯采取 RS485方法，这种方法传输距离远，技术可靠。
2）测控方法：
各模拟量参数经过对应变送器输出 4~20ma标准信号，经过屏蔽电缆接至PLC AI模块。各模拟量输出控制信号是以 4~20ma标准信号，从 PLC AO模块经过屏蔽电缆接至对应设备。这些设备包含变频器、启闭阀门。数字输入信号为24V直流电信号，经过电缆接至 PLC DI模块。数字输出控制信号为24V直流电信号，从 PLC DO模块经过电缆接至现场设备。每台现场设备标准在其对应现地箱上输出有三个状态信号：故障、运行/停止、手动/自动；和一个开启信号。为了使现场和 PLC 完全隔离，PLC 全部数字量模块和现地箱中间必需加辅助继电器。全部输出信号（包含模拟量和数字量）由 PLC 内部程序或上位机指令控制。
现场仪器仪表、机电设备运行数据采取 GPRS/CDMA 无线网络、工业以太网、RS485 总线等通讯方法经由 I/O Server 实现设备实时数据快速采集。
3）软件设计：
上位机软件可采取西门子SIMATIC WinCC作为监控平台，WinCC 是一个集成人机界面(HMI)系统和监控管理系统，是视窗控制中心(Windows Control Center)简称。它包含变量管理、结构变量、图形编辑器、报警统计、变量统计、全局脚本、文本库、用户管理等功效，使其含有高性能过程耦合、快速画面更新、和可靠数据管理功效。在大量实践中，WINCC 已得到了广泛应用。
监控内容为磷处理过程中各原因，包含进口磷含量，出口磷含量，加药量，加药罐液位，污水进口流量，还有用于控制加药罐液位状态，用于实施加药量控制PLC 状态等，并实时显示在监控画面上。
整套系统建设有多幅实时监控画面。在电机运行方法为手动时，用鼠标点击画面下排电机开启按钮可远程开启现场设备。传感器瞬时值依据实际安装位置被分别标注到不一样分布工艺步骤图中，其实时数据和历史数据被做成对应分布图子画面，可在分布工艺步骤图中直接点击按钮进入。整个软件界面呈树状排列，查阅、操作简便。数据库是上位机监控软件关键所在，所以必需依据实际需要首先将其建设好，然后将各功效模块进行合适组合。实际编程过程中在定义变量时，统计可设定为不计录、数据改变时统计和定时统计，要依据实际情况选择对应设置，从而节省存放空间。报表分为实时报表和历史报表 2种。
现场数据采集及监控画面展示由 SCADA监控软件完成。 报警分为四种方法：断线报警（包含设备故障报警）、超标报警、开关设备报警和异常情况报警。能够灵活设定报警条件，并和现场人员手机、短信绑定，在满足报警条件时，自动发送报警信息。系统实时监测到远程设备启停、工作状态，远程设备报警信息可快速反馈到中心控制室。
该系统能实现实时监控，故障报警，历史数据存放和查询，报表查询和打印等多项功效，用户界面简单清楚，易于操作人员学习管理，大大降低了劳动强度提升管理水平。
4）教授控制设计：
教授系统包含：总体趋势图、实时监控数据、系统目前状态、系统目前控制策略、目前日期时间、报警信息。
对各个部分功效作以下说明：
1、总体趋势图：该部分可分为历史趋势图及实时趋势图两大部分。关键包含：入口水流量趋势曲线、入口磷含量趋势曲线、出口磷含量趋势曲线、变频器给定曲线。操作人员可经过历史趋势图来观察最近除磷加药负荷，并能够经过人机界面赔偿来修正教授系统输出值。
2、实时数据：给出了系统目前部分关键检测数据，包含入口水流量、入口磷含量、出口磷含量、变频器给定值。以供操作人员在线观察和监督系统是否正常输出。
3、目前运行状态：这是系统目前状态，并给出对应提醒信息，以供操作人员参考。
4、目前控制策略：给出了教授系统给定变频器设定值依据以供操作人员进行参考及监督教授系统是否运行正常，关键考虑原因包含入口磷含量、出口磷含量、入口磷含量改变率、出口磷含量改变率、人机界面赔偿值。
5、目前运行：提醒系统目前运行在手动控制、自动控制还是定值控制状态。
6、报警信息：提醒信息关键包含入、出口总磷在线分析仪工作状态、磷含量检测值是否正常、目前系统是否正常运行、目前是否为汛期、是否有工业废水注入、入口磷含量是否超高并在窗口中提出对应操作提议。
(五) 其它控制方案优化
（1） 数据采集系统
利用OPC标准可和污水处理系统PLC进行通信，因为OPC标准统一性，在开发管理系统软件中能够方便地采取统一接口，实现 EIC（电气控制、仪表控制、计算机系统）一体化。

(2) 算法实施
在以上技术放案基础上进行了相关软件开发，软件基础功效以下：
1. 数据读取；
2. 优化算法参数设置；
3. 控制系统仿真设计；
4. OPC；
5. 帮助；
其中，数据读取过程中所采取技术包含：数据通信和采集技术。数据通信和采集技术是本软件包基础，软件应用这项技术获取优异控制所需数据，操纵生产装置参数和输出控制参数。软件采取基于 OPC（OLE for Process Control）通信技术和 PLC 进行通信，采取 DAO、ADO 和 OLE DB 数据库访问技术保留从生产装置获取数据和对已保留数据访问方法等。
(六) 试验方案设计
本试验经过现场烧杯试验和设置小型反应装置，真实模拟污水处理厂生产性污水处理步骤，同时结合污水厂现场监控装置，确定生物除磷效率，优化工艺控制参数，关键考察化学除磷步骤条件控制。
关键研究化学除磷关键技术，优选工艺控制参数，分析A/A/O系统化学除磷效率，同时依据水质水量改变建立化学除磷药剂投加量数学模型。
(七) 案例分析
根据教授系统给定进行加药后，在确保了出水磷含量实时值达标情况下，出水磷含量稳定在0.5mg/L以下，表现出普遍优于手动控制方案性能。

三、污水处理厂正确曝气节能方案
依据**集团统计数据，**污水处理厂设计规模 15万吨/d，实际处理规模约15万吨/d，每十二个月电消耗总量约 1300万kwh，其中鼓风机运行耗电量占其中 30%～35%，调研中发觉，该污水处理厂实际日处理量为 15～16万立方米左右，平均每吨水耗电量为较高，所以进行污水处理厂鼓风机节能来降低吨水耗电量也是污水处理厂亟待处理问题。
(一) 现实状况及关键存在问题
污水厂鼓风机运行情况以下：污水厂鼓风机运行情况以下：一台常开，一台依据运行经验手动开启。依据生物池溶解氧值，生物池末端过量曝气情况普遍存在，溶解氧浓度达 8mg/L左右，而生化前端溶解氧浓度为0.3mg/L，说明有一定节电空间。
存在问题：
1）鼓风机开机台数和运行功率通常根据曝气池溶解氧来调整，生物池曝气不均匀给溶解氧正确检测带来了困难。
2）为了满足控制需要，需要设计多台鼓风机协调控制。
因为进水流量对曝气有较大影响，而该厂进水流量是时变，所以，鼓风机向曝气池输送供气量不是固定， 手动控制鼓风机开关难以适应供气量改变，需要采取在线实时控制。
3）**厂和**厂鼓风机风压和风量相同，不过电功率不一样，拟更换成高效率鼓风机，在确保原有风量、风压情况下，降低运行电功率，达成节能目标。
(二) 提议方案
污水处理系统整体方案结合实际工艺情况，设计采取了三级控制系统，实现污水磷处理工艺步骤监测和相关工艺设备运行状态监控：第一级：现场手动控制。在各电气站点设置就地控制箱，可单独启停各操控设备及各实施机构。第二级：PLC 逻辑联动控制。由PLC 依据现场各测试设备采集数据及系统设备运行逻辑关系，自动控制各站点内电气设备运行状态。第三级：中央控制计算机监测、修改PLC 控制参数、上位机点动控制，实现实时监控。手动控制及自动控制能够分别经过机房或中央控制室“手自动转换开关”进行切换。这么控制方法能最大程度地确保污水处理装置安全操作需要。
1）单台鼓风机控制
单台鼓风机开启和关闭由现场控制盘实现,该盘由 PLC、触摸屏及控制元件、电加热器、出口阀门等电器组成, 完成对单台鼓风机监控及保护功效, 而且含有和上位协调机通讯能力, 能将全部现场数据及运行状态传送给上位协调机, 并可在上位协调机指挥下完成对机组远程控制和调整功效。
现场控制盘控制程序以下。
① 开启自动检测。鼓风机开启前, 现场控制盘 PLC 自动检测项目有: 润滑油压、油温正常, 机组相关全部锁定状态消除; 防喘振全开, 导叶在开启位置; 和机组相关阀门位置正常; 冷却系统进入运行状态。假如条件满足, 现场控制盘将自动给出许可开车指示和许可主电机合闸信号。
② 开启机组并自动控制机组进入正常运行状态。当许可开启指示灯亮后, 进入机组开启倒计时, 到时后自动开启机组, 经过升速阶段, 机组达成工作转速后, 进入热稳定阶段, 随即系统将实施机组自动并网, 进行气量调整, 并关闭放空阀、防喘振阀等, 并网完成后, 机组进入正常运行阶段。
③ 机组停机。在现场控制盘控制下, 机组可实现自动正常停机, 联锁停机和在协调机控制下停机, 在机组正常停机过程中, 控制程序将自动进行机组卸载工作, 实现轻载停机。而且不管是何种停机控制程序全部将在停机后作好善后工作。单台鼓风机自动运行程序框图, 图 5 所表示。设溶解氧测定仪整定值为 a, 测定值为 P。现场控制盘 PLC 接口连线图图6 所表示。

图 5. 单台鼓风机自动运行程序框图
依据图 6 总结现场控制盘关键功效包含以下几方面。
（1）含有手动/自动切换功效。
（2） 含有多个调整气量功效, 可依据由用户设定气量进行调整, 又可依据上位机指令进行气量调整, 以达成节省能源目标。
（3）含有动态防喘振能力。控制系统采取国际最优异防喘振技术, 采取机组流量及出口压力双参数函数控制, 并在用户手动状态下, 自动跟踪机组运行参数, 实现了手动状态下自保护功效。
（4） 含有备用油泵、油箱加热器、出口电磁阀控制等设备自动控制能力。
（5）对机组全部运行参数进行实时监视和调整, 含有报警和联锁停机能力。
2）多台鼓风机协调控制
多台鼓风机运行状态由分控站控制和监测, 分控站由一个装有 PLC 主控制器主控制盘组成, 分控站和现场控制盘采取高速数据通讯网络, 实现一主。从机群通讯和自动控制。分控站 PLC 接收来自现场气量需求信号, 自动进行多台机组气量优化分配, 以满足曝气池气量需求, 使多台鼓风机在最经及最合理情况下优化运行。
分控站主控制器控制程序为:
(1) 依据气量需求自动计算应开机组台数,实现自动或手动增加或降低机组运行台数;
(2) 发出增加运行机组台数指令后, 指挥全部正在运行机组帮助刚开启机组自动并网;
(3) 在全部机组正常运行后, 依据气量需求自动计算各台机组应供气量, 自动进行气量分配;
(4) 监视全部机组运行状态和运行参数, 进行气量、运行时间实时统计。多台鼓风机自动运行框图图 7 所表示。

依据鼓风机自动控制程序要求, 现场控制盘 PLC 发出开停机信号传输至鼓风机高压开关柜, 实现对鼓风机开停机控制。
四、污水厂粗格栅提升泵节能方案
(一) 提升泵现实状况
**污水厂:
进水提升泵累计6台，品牌均为青岛海斯特。其中工频泵4台，功率为132KW，流量600～1000L/S（2160～3600 m³/h），扬程8～14m，池深15.1m，转速755rpm/min；变频泵2台，功率为200KW，流量745L/S（2682 m³/h），扬程17.7m，池深15.1m，转速990rpm/min，为适应进水水源液位频繁改变，四台工频泵，两台变频泵，参数不一样，作为高、低动态液位时提升流量用，4台工频泵是由原200KW水泵改造而成。现使用提升泵没有总管，全部是每个提升泵单独通向细格栅。管道上没有安装压力测试仪表，没有压力值显示。
提升泵流量和液位关系
液位 泵数量
4M-8M
8M-12M
一台（变频）
1600-2600m³/h
2600m³/h
两台（1台工频，1台变频）
3200-4900m³/h
4900-5200m³/h
三台（2台工频，1台变频）
4900-7200m³/h
7200-7800m³/h
**污水厂：
污水厂进水量稳定，污水进水量略大于污水厂设计最大处理水量，粗格栅蓄水池深15.7米，现在运行方法是开启2台220kW水泵，控制水池水位在8-12米之间，二台水泵基础处于满负荷运行状态，两台水泵总功率是440KW。

（二）提升泵改造方案
**污水厂:
污水厂临近海边，市场污水进水量不稳定，波动较大，每个月进水量不一样而且天天进水量也有波动，整年进水量最多为5月份至10月份期间，污水总进水量靠近设计最大处理水量，11月到4月份总进水量偏低，约为三分之二设计最大处理水量。
粗格栅蓄水池池深15米，在丰水期水池水位升高，现在运行方法是开启2台132kW水泵及一台200kW水泵，控制水池水位在12米以内，二台水泵满负荷运行，一台水泵变频运行，三台水泵实际运行总功率是384KW，天天平均运行时间为5小时，其它时间进水量降低，只开启一台200kw水泵运行。在枯水期天天最大水量时间开启运行一台200KW水泵已满足正常运行，进水量降低时只开一台132kw水泵，总进水量基础控制在4000m3/h,低于污水厂设计处理水量。
拟增加一台高效率轴流泵在丰水期间时开启，监测蓄水池水位在9.7米至12米之间启用，天天运行时间平均为5小时，当粗格栅蓄水池水位时低于9.7米，开启原有200kw水泵运行。枯水期水泵运行状态维持现有运行状态。现有水泵全部作为备用。
新增水泵设备参数：
设备规格型号：800ZQ-85-200kW；
设备参数：5800m³/h；
设备扬程：8.5米
设备功率：200kW；
数量：1台。
当水位在12米时，该水泵水量为7000m3/h, 当水位在8.5米时，该水泵水量为6000m3/h。
提升泵运行状态设置
序号
水池液位改变
调整前
开启数量
水泵功率
调整后
开启数量
调整后
水泵功率
1
8m-9.7m
1
200kw

2
9.7m-12m
3
384kw
1
200kw

**污水厂:
污水厂污水进水量比较稳定，粗格栅蓄水池液位保持在8-12米之间，现在运行方法是开启2台220kW水泵，二台水泵基础处于满负荷运行状态，两台水泵总功率是440KW，其中一台水泵变频运行，实际运行总功率约为330KW。
拟增加高效率抽水泵一台，在粗格栅蓄水池水位在9.7-12米时启用，该水泵流量为原有两台泵流量总和，电功率为280kw，当污水进水量降低时，蓄水池水位将会下降，当蓄水池水位低于9.7米时，关闭这台水泵，启用原有水泵两台运行，其中一台水泵启用变频控制，最大化利用设备最好运行状态。原有水泵全部保留，作为备用机使用。
设备规格型号：800ZQ-50-280kW；
设备参数：6300m³/h；
设备扬程：12米
设备功率：280kW；
数量：1台。
（三）提升泵运行曲线图
**污水厂高效物体提升泵：

**污水厂高效物体提升泵：

（四）提升泵安装方法
采取井筒悬吊式安装方法，在粗格栅蓄水池横梁上架设型钢支架，用于固定水泵井筒，井筒伸入水池内距离池底2米，将水泵固定在井筒内，水泵出水管道采取明管形式将直接引入细格栅水池。
**污水厂新装设备电功率为185kw，电源采取现有水泵控制箱即可。
**污水厂新装设备电功率为280kw，原有220kw水泵柜子无法借用，拟新装控制柜一个。

四、污水处理厂投资运行分析
（一） 项目投资
1）、**污水厂项目改造费用：
**污水厂改造明细表:
序号
仪表名称 安装
位置
数量
累计
万元
备注说明
1
电动调整阀DN500
曝气主管
6
15
0~100%开度可调整
2
热式空气流量计
曝气主管
6
18
HACH, 3 万/套
3
在线溶解氧仪
曝气池
12
32.4
HACH, 2.7 万/套
4
在线氨氮仪
曝气池
2
34
HACH, 17万/套
5
压力变送器
曝气主管
3
36
HACH, 12万/套
6
液位计
缺氧区
4
4.8
1.2万元
7
污泥浓度计MLSS
缺氧区
4
14.4
HACH,3.6万/套
8
在线总磷分析仪
投加前
1
27
投药前监测设备27万，测量范围： 0-20mg。投加后检测设备利用污水厂现有总磷监测仪，测量范围：0-2mg
9
空压机
总磷分析仪
1
1.4

10
潜污泵
总磷分析仪
1
1

11
便携式水质采样器

1
6

12
便携式DO 分析仪

1
1.1

13
便携式pH

1
0.9

14
便携式TDS

1
1

15
研华工控机

2
1
0.5万/台
16
西门子PLC

1
10

17
系统安装费

1
12
人工费及材料费

总计
216万元

**污水厂改造控制系统明细表:
序号
仪表名称 安装
位置
数量
累计：
万元
1
正确除磷磷教授控制系统

1
20
2
正确曝气控制系统

1
20

总计
40万元
2）、**污水厂正确除磷控制系统项目改造费用：
**污水厂化学除磷改造明细表
序号
仪表名称
安装位置
数量
累计
万元
备注说明
1
在线总磷分析仪
投加前、出水口
1
27
投药前监测设备27万，测量范围： 0-20mg。投加后检测利用污水厂现有总磷监测仪，测量范围：0-2mg
2
空压机
总磷分析仪
1
1.5

3
潜污泵
总磷分析仪
1
1

4
便携式水质采样器

1
6

5
便携式pH 计

1
0.9

6
便携式TDS

1
0.6

7
便携式TDS

0.6
1

8
研华工控机

2
10

9
西门子PLC

1
2

10
系统安装费

1
8
人工费及材料费

总计
58万元

**污水厂改造控制系统明细表:
序号
仪表名称 安装
位置
数量
累计：
万元
1
正确除磷磷教授控制系统

1
20

总计
20万元
3）、污水厂粗格栅提升泵改造费用
表6污水厂粗格栅提升泵改造明细表
序号
安装地点
名称
数量
单价
累计
1
**污水厂
污水提升泵
1台
30万元
30万元
3
安装费
1项
8万元
8万元
4
总计
38万元
5
**污水厂
污水提升泵
1台
28万元
28万元
7
安装费
1项
5万
5万元
8
总计
33万元

（二）运行费用分析
1）、**污水厂溶解氧耦合氨氮正确曝气控制系统节能量估算：
（1）在曝气池设置了前后两个溶解氧控制区，并采取溶解氧耦合氨氮控制方法，既能使最终出水氨氮很好满足达标要求，又充足利用了全曝气池好氧降解氨氮能力，降低了曝气池后段有效区域浪费，而且能够实现对出水氨氮达标完全保障作用。
（2）溶解氧耦合氨氮控制方法实现了对溶解氧和氨氮同时信号采集和实时监控，控制系统对曲线处理平滑，控制精度较高。
（3）采取溶解氧耦合氨氮正确曝气控制系统，出水水质能达标，而且出水水质优于使用该控制系统之前水质。该正确控制系统使鼓风机曝气能耗节省效果显著，最终处理水单耗降低到 0.219kwh/t，可实现节省能耗5-10%目标。
（4）污水厂平均电能消耗从0.236kW.h/m3可降低到0.219kwh/t左右，根据天天处理水量15万吨，整年运行350天，则每十二个月可节省电耗89.25kw，根据0.8元/kwh价格估算，每十二个月可节省71.4万元。
2）、前置化学除磷正确控制-后置教授反馈控制系统节能量估算：
（1） 自动控制系统需要化学除磷药剂投加量模型计算目前需要投加量，并根据模型投加量进行正确控制，估计不一样进水负荷条件和进水总磷含量在内状态参数。
（2） 以A/A