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1.A/DAT-IAT工藝自動控制必要性
A/DAT-IAT工藝是傳統(tǒng)SBR法經(jīng)過不斷演變發(fā)展來的，其去除有機物和脫氮的機理和傳統(tǒng)SBR法是相同的，所不同的只是運行方式，實現(xiàn)了連續(xù)進水的目的，但是操作工序繁瑣，與其它工藝相比較所需要控制的變量較多。目前我國應(yīng)用SBR工藝的污水處理廠基本是人工手動控制，還沒有實現(xiàn)計算機自動控制，這不僅需要更多的運行管理人員，增加了運行操作人員的強度，而且降低了工藝處理過程的可靠性。因此，為了保證廢水處理過程的安全可靠和生產(chǎn)的連續(xù)性，同時為了滿足廢水處理工藝的需要，必須采用自動控制系統(tǒng)。目前在國內(nèi)外各污水處理廠普遍采用以PLC為主的集中管理和分散控制相結(jié)合的控制系統(tǒng)。
自動控制是根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的參數(shù)來進行操作，不能智能地根據(jù)水質(zhì)水量的變化靈活調(diào)節(jié)工藝參數(shù)，是一種低級的控制。而針對不同的進水有機物和NH3-N濃度以及出水要求，恰當?shù)馗淖兎磻?yīng)時間、HRT、混合液回流比和各池進水流量等工藝參數(shù)，在保證處理水質(zhì)的同時，盡可能減少運行費用，防止污泥膨脹，這是更高層次的計算機過程控制。然而，至今有機物和NH3-N在線檢測傳感器還沒有問世，無法根據(jù)池中的有機物和NH3-N濃度降解情況控制相應(yīng)的參數(shù)[40]。目前大多數(shù)研究人員使用氧化還原電位（ORP）、好氧速率（OUR）、溶解氧濃度（DO）和pH值等這些價格便宜、精度高、又便于與計算機接口的儀器實現(xiàn)廢水生物處理的自動控制。
實現(xiàn)高級控制就是要在進水COD和NH3-N濃度無規(guī)律大幅度變化的情況下，根據(jù)特性曲線、數(shù)學模型、有關(guān)規(guī)則和測定值等對各處理單元的工藝控制過程和參數(shù)進行系統(tǒng)分析和表達，利用人的知識和經(jīng)驗以及新的研究成果讓計算機模擬人腦進行控制，進而完成其它控制方式無法處理的信息，實現(xiàn)智能化控制，保證處理水質(zhì)，又能節(jié)約能源，盡可能的縮短處理周期，使設(shè)備運行在最佳狀態(tài)。
2. A/DAT-IAT工藝的過程控制
目前以PLC為主的集中管理和分散控制相結(jié)合的控制系統(tǒng)在國內(nèi)外各污水處理廠廣泛應(yīng)用并取得較好的處理效果。一般由三級構(gòu)成：第一級，就地控制（即MCC）；第二級，現(xiàn)場控制站（即PLC）；第三級，中央控制室（即操作站）。
⑴就地控制。在參與工藝各種設(shè)備現(xiàn)場設(shè)有就地控制箱，配有自動/手動切換旋鈕，在遇到特殊情況（調(diào)試和維修等）可以通過旋扭操作直接啟/停設(shè)備，干預(yù)程控控制，在正常時轉(zhuǎn)入自動控制。
⑵現(xiàn)場PLC控制站。接受上位機程控指令，執(zhí)行實時控制，循環(huán)檢測各設(shè)備運行狀態(tài)，及時向上位機發(fā)送設(shè)備運行狀態(tài)信息。根據(jù)工藝流程圖布置，虛設(shè)三個現(xiàn)場PLC控制站。第一級子站對格柵、進水泵站、沉砂池、計量渠水質(zhì)水量的監(jiān)控；第二級子站對曝氣池內(nèi)的閘閥、溶解氧的讀取、鼓風機的自動調(diào)節(jié)及啟停、回流泵和潷水器啟停的監(jiān)控；第三級子站對污泥泵、污泥流量、投藥泵和脫水機的監(jiān)控。
⑶中央控制室。以工控機作為PLC的上位機，充當人機界面，根據(jù)廢水處理工藝要求預(yù)置幾套工藝流程，用戶可根據(jù)實際需要加以選擇。設(shè)備運行狀況、儀表檢測參數(shù)可顯示在顯示器上，顯示方式多樣，有指示燈狀態(tài)顯示、虛擬儀表數(shù)碼顯示、光棒圖模擬顯示、動態(tài)曲線跟蹤、歷史曲線查詢、形象動畫顯示等。人機界面友好，操作方便，關(guān)鍵控制點密碼保護，系統(tǒng)安全可靠。計算機參與設(shè)備管理、累計設(shè)備運行時間、計算電能消耗。并可根據(jù)事先設(shè)定的監(jiān)控范圍、對流量、液位、PH值等指標進行監(jiān)控，一旦超出設(shè)定范圍，計算機立即啟動聲光報警，并將這一時刻的有關(guān)數(shù)據(jù)、工況記錄下來，以供分析、決策。計算機所測的數(shù)據(jù)按一定時間間隔記錄在硬盤上，用戶根據(jù)需要隨時將有關(guān)數(shù)據(jù)打印出來。
如圖6.1所示，A/DAT-IAT工藝流程需要控制量較多，有格柵、進水泵房、沉砂池、鼓風機和A/DAT-IAT池，它們控制方式如下所述：
1．格柵控制
格柵有粗細兩道，廢水由污水井進入粗格柵，主要攔截較粗大的懸浮物，保證進水泵正常運行。然后流入細格柵，以去除廢水中較小顆粒的懸浮物。在現(xiàn)場設(shè)有就地控制器，可以進行手動和自動轉(zhuǎn)換控制。對格柵自動控制采用兩套方案，一是根據(jù)格柵前和格柵后液位差進行控制運行，當液位差達到設(shè)定值，說明格柵上的懸浮物較多，啟動格柵運行刮去格柵上的懸浮物；二是定時運行，當液位計失靈時，格柵由液位控制轉(zhuǎn)為定時運行，運行時間和運行間隔可根據(jù)污水廠運行經(jīng)驗來設(shè)定。另外還可實現(xiàn)自動控制柵渣輸送，處理與格柵聯(lián)動，延時停機，各設(shè)備運行工況指示及事故報警，重要運行參數(shù)遠傳至中央控制室[52]。
2．進水泵房控制
水泵是污水廠的關(guān)鍵設(shè)備之一，是將粗格柵流出的廢水提升到細格柵間。在進水房里，假設(shè)有四臺水泵需要監(jiān)控，其中有一臺為變頻泵，另三臺兩用一備。在進水泵房里設(shè)有就地控制箱，可進行手動與自動控制轉(zhuǎn)換。自動控制過程如下：先將井水房水位設(shè)置為超低、低、較低、中、較高、高、超高。一般水位維持在中水位，只需啟動變頻水泵就可以。當水位上漲時，加大變頻泵轉(zhuǎn)速，超過較高水位并維持10s時間，則啟動一臺固定水泵，如果水位繼續(xù)上升，并達到高水位時，再啟動一臺固定水泵，當水位超過超高水位并維持10s時間報警。若水位下降，降至較低水位時，則先運行的固定水泵停止運行，若水位繼續(xù)下降，降至低水位時，則關(guān)掉另一臺固定泵。如果水位繼續(xù)下降，調(diào)小變頻泵轉(zhuǎn)速，至超低水位停泵報警。
3．沉砂池控制
沉砂池主要用來沉淀一些比重較大、易于沉淀分離下來的顆粒物質(zhì)，主要包括無機性的砂粒、礫石和少量較重的有機性的顆粒。上述顆粒物質(zhì)表面還附著一些粘性的有機物質(zhì)，這些粘性有機物是極易腐敗的污泥。廢水中的砂如不去除，會在后繼處理單元或渠道內(nèi)沉積，并使設(shè)備過度磨損。排砂時間過短會使排出來砂含水率增大，增加處置的難度。排砂間隔時間的安排主要取決于上游排水系統(tǒng)的情況，如排水系統(tǒng)是合流制還是分流制，管道腐蝕程度，是否有明渠直接匯入，排水范圍內(nèi)是否有太多施工工地，工業(yè)廢水比例，服務(wù)面積內(nèi)居民的生活習慣。對于合流制來說，下雨天砂量要比平時大得多，一方面由于雨水帶入較多的泥沙量，另一方面平時沉積在管道的泥沙由于水流流速較大被沖刷進入污水廠，因此要增加排砂次數(shù)或連續(xù)排砂。現(xiàn)場PLC控制可以根據(jù)運行經(jīng)驗設(shè)置多種運行方式，靈活運行。
上面廢水進入巴歇爾計量槽，在計量槽里安裝有pH計、溫度計、超聲波液位計。水量可以根據(jù)液位計測的液位計算得到。當測的pH值小于5.5或大于8.5時，關(guān)閉進水閥門，保護活性污泥。
4．鼓風機
目前新污水廠采用鼓風曝氣較多。對于鼓風曝氣污水廠來說，鼓風機是廢水生化工藝的心臟，又是廢水處理過程中最大的電耗設(shè)備。羅茨式鼓風機是使用最廣泛的鼓風機，其主要性能特點就是節(jié)能。當相對壓力低于或等于48KPa時，羅茨鼓風機效率高于相同規(guī)格的離心鼓風機的效率。鼓風機由第二子站PLC、供氣管道壓力傳感器、PID調(diào)節(jié)器、變頻調(diào)速器、電控單元和多臺鼓風機構(gòu)成。其中PID調(diào)節(jié)器對壓力傳感器檢測到的壓力信心轉(zhuǎn)換的電信號與用戶設(shè)定信號進行比較，得到頻率信號控制變頻器的輸出頻率，從而控制鼓風機轉(zhuǎn)速和出氣量。第二子站PLC負責變頻器的起制動和鼓風機運行環(huán)境，運行狀況和運行準備監(jiān)控，并能自動報警停機。當壓力低于預(yù)設(shè)定值，增大鼓風機頻率，轉(zhuǎn)速加快，氣壓上升。如果壓力還低于設(shè)定值，將頻率增至工頻。如果壓力依然不滿足設(shè)定值，則啟動另一臺鼓風機。在啟動過程中，先將前一臺頻率降到啟動頻率，待后一臺完全啟動時一同增大頻率至管道壓力為設(shè)定值。
5．A/DAT-IAT池的控制
A/DAT－IAT池整個設(shè)備的開停和運行狀態(tài)主要由第二子站的PLC控制。缺氧池中安裝了pH計和污泥計，DAT池和IAT池中分別安裝了pH值計、DO儀、污泥濃度計。A/DAT－IAT池自動控制過程為：缺氧池連續(xù)進水，DAT池連續(xù)曝氣，曝氣量由空氣閘閥控制，而閘閥開啟度由DO儀反饋信號有關(guān)；IAT池間歇曝氣、間歇攪拌、間歇沉淀、間歇潷水，IAT池在曝氣階段的控制與DAT池的控制一樣。
其他答案1：
SBR工藝是在同一反應(yīng)池中完成進水、 反應(yīng)、沉淀、潷水、排泥等工序的。與其他 工藝相比，SBR工藝是一種高效、經(jīng)濟、管 理簡便，適用于中、小水量污水處理的工藝， 在世界范圍得到了深入的研究和廣泛的應(yīng) 用。隨著人們對 SBR研究的深入，新型的 SBR工藝不斷出現(xiàn)，其變型工藝有 ICEAS (間隙式循環(huán)延時曝氣活性污泥法)工藝、 CASS(周期循環(huán)活性污泥法)工藝、CAST (循環(huán)式活性污泥法)工藝、IDEA(間隙排水 延時曝氣)工藝、IDAI (間隙排水曝氣塘)工 藝等。DAT—IAT工藝是 SBR工藝中繼以 上幾種工藝之后不斷完善發(fā)展的一種新工 藝。表 1對比了各種 SBR工藝的基本情況和 性能。與CASS和ICEAS相比，DAT池是一 種更加靈活、完備的預(yù)反應(yīng)器，從而使 DAT 池與 IAT池能夠保持較長的污泥齡和很高 的 MLSS濃度，對有機負荷及毒物有較強的抗沖擊能力。
1 DAT—IAT工藝的工作原理 DAT—IAT工藝是在 SBR工藝的基礎(chǔ) 上完善和發(fā)展起來的一種新工藝。其主體構(gòu) 筑物由兩個串聯(lián)的反應(yīng)池——連續(xù)曝氣池 (DAT)和間歇曝氣 池(IAT)構(gòu)成。其 中 DAT池為主反應(yīng)區(qū)，連續(xù)進水，連續(xù)曝氣， 大部分可溶性有機污染物在這里被去除，并 有從 IAT池回流的混合液流人，其出水連續(xù) 流人 IAT池，在 IAT池內(nèi)完成反應(yīng)、沉淀、 潷水和排除剩余污泥等工序。DAT—IAT工 藝流程如圖 1所示[1]。 實際上，DAT池相當于一個傳統(tǒng)活性 污泥法的曝氣池，水面呈周期性變化；IAT 池相當于一個傳統(tǒng)的SBR池，其反應(yīng)機理以 及污染物的去除機制和傳統(tǒng) SBR相同，僅是 構(gòu)筑物的構(gòu)成方式和運行操作不一樣。
水路：
進水 →格柵→進水泵房→沉砂池→DAT反應(yīng)池 I IAT反應(yīng)池l→出水
泥路：
DAT反應(yīng)池 I IAT反應(yīng)池→濃縮池→儲泥池→脫水機房 →泥餅外運
圖 1 DAT—IAT T藝流程
1．1 進水階段
DAT—IAT系統(tǒng)的原污水是連續(xù)進入 DAT，經(jīng)曝氣初期處理后的污水連續(xù)進入 IAT。連續(xù)進水是對進水的控制大大簡化，這樣的雙池系統(tǒng)還起著調(diào)節(jié)和均質(zhì)作用。而且還減少了管路及進水電動閥門的費用，這是不同的 SBR處理工 藝是否適用于大型污水廠的首要條件。原污水連續(xù)地進入 DAT，并經(jīng)連續(xù)曝氣后通過 DAT與IAT之間雙層導(dǎo)流設(shè)施進入 IAT。由于原污水僅僅流入 DAT池，DAT池不直接排放處理水，因此，在系統(tǒng)運行過程中即使有水質(zhì)水量的變化，對處理出水水質(zhì)沒有太大的影響。
而對于 IAT反應(yīng)池，進水階段是其接納污水的過程。在污水流入開始之前是上 1個周期的排水或閑置狀態(tài)，因此反應(yīng)池內(nèi)污泥混合液起著回流污泥的作用 ，此時反應(yīng)池內(nèi)水位最低。在進水過程所決定時間內(nèi)即達到最高水位之前，反應(yīng)池的排水口一直處于關(guān)閉狀態(tài)以接納污水的流入。但在此過程中不能將其看成是單純的水位上升，在此階段，池內(nèi)還進行著重要的生化反應(yīng)：
(1)曝氣：進行好氧反應(yīng)，有機物幾乎在進水過程中被氧
化掉。
(2)攪拌：進行厭氧反應(yīng)或缺氧反應(yīng) ，抑制好氧反應(yīng)進
行。
(3)靜置。
1．2 反應(yīng)階段
該階段反應(yīng)首先發(fā)生在 DAT，該池全天在連續(xù)進水的同
時連續(xù)曝氣，池中水流呈完全混合流態(tài)，其主要任務(wù)是完成活性污泥對有機物的吸附。在污水開始與活性污泥接觸后的較短時間內(nèi)，進水中的有機污染物即被大量除去，完成物理吸附和生物吸附，污水中呈懸浮和膠體狀態(tài)的有機污染物即被活性污泥凝聚和吸附而去除，并且被吸附在微生物細胞表面的有機物會被微生物逐步攝人體內(nèi)。由于該系統(tǒng)為連續(xù)進水，對整個反應(yīng)系統(tǒng)起到水力均衡的作用。
反應(yīng)的第 2部分發(fā)生在 IAT，經(jīng) DAT進行初步的生物處
理后的污水通過兩池之間雙層配水裝置連續(xù)不斷地進入
IAT，按工藝計算要求進行一定時間的曝氣或攪拌，從而達到好氧反應(yīng)的目的(去除剩余的 BOD5和硝化)。一般來說，DAT與 L&T需氧量之比為 65％：35％，有時為達到更好的沉淀效果，在沉淀前最短時間內(nèi)進行曝氣 ，以去除附著在污泥上的氮氣。存活在 IAT內(nèi)的活性污泥微生物繼續(xù)完成將周圍環(huán)境污水中的有機污染物作為營養(yǎng)加以攝取、吸收，進一步氧化分解和合成代謝的過程，并將合成代謝產(chǎn)物一一剩余污泥從 IAT池排出系統(tǒng)。
對貯存在微生物細胞表面和體內(nèi)的有機污染物充分地
加以代謝，是活性污泥微生物進入內(nèi)源呼吸期，使其再生，提高活性 ，并回流到 DAT中的過程。IAT向DAT回流比可視水質(zhì)和MLSS質(zhì)量分數(shù)控制在 100％～450％之間。排除剩余污泥也可以在本階段進行。
1．3 沉淀階段
DAT—IAT系統(tǒng)可視為延時曝氣，沉淀發(fā)生在 IAT，其活
性污泥混合液具有質(zhì)輕，絮體顆粒小，易被出水帶去，易受擾動等特點，因此為避免沉淀過程產(chǎn)生擾動，在設(shè)計 中需將DAT注入 IAT過程中的流速設(shè)置得非常低。當 IAT停止曝氣后，活性污泥絮體靜態(tài)沉淀與上清液分離。DAT—IAT工藝采用獨特的雙隔墻導(dǎo)流系統(tǒng)，有效地防止了污水 自DAT流入 IAT時，出現(xiàn)水力短流或擾動已沉淀的污泥層的現(xiàn)象，因而具有 良好的沉淀效果。IAT活性污泥混合液的質(zhì)量濃 度在 2～4 mg／L之間，具有絮凝性能，可以產(chǎn)生成層沉淀，沉 淀時泥水之間有較清晰的界面，絮凝體結(jié)成整體，共同下沉， 達到澄清上清液，濃縮混合液的作用。
1．4 排水、排泥
排水過程發(fā)生在 IAT內(nèi)，當池水位達到設(shè)計的最高水水
位時，沉淀后的上清液由設(shè)置在IAT末端的潷水器緩慢地排 出池外。當池水水位恢復(fù)到處理周期開始的最低水位時停止?jié)?
IAT反應(yīng)池底部沉降的活性污泥大部分作為該池下個
處理周期使用，一部分污泥用污泥泵連續(xù)打回DAT池作為
DAT的回流污泥，剩余污泥引至污泥處理系統(tǒng)進行處理。
1．5 待機
一個運行周期的完成以 IAT潷水的停止為標志，兩周期
間的間歇時間就是待機階段。該階段可視污水的性質(zhì)和處 理要求決定其長短或取消。富余的時間可增加到其他階段。 在以除磷為目的的裝置中，剩余污泥的排放一般是在曝氣階段結(jié)束，沉淀開始的時候進行。
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