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LINGEN
德国Lingen污水处理厂调控技术存在的问题以及解决的方法
(工学硕士L,Hüer,Lingen污水处理厂)
城市污水处理厂运营管理与运行技术培训班2003.4.1-2003.4.4
中德环境技术中心＆湖南省建设厅,长沙,湖南,中国
2
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目录
第1部分
测量,控制以及调节工艺的原理与目的
Lingen污水处理厂测量,控制,以及调节技术
Lingen污水处理厂的监控以及文档记录
第2部分
Lingen污水处理厂的每一个工段的调控方案一览
存在的问题以及解决方案
3
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LINGEN测量,控制,调节
测量,控制,调节
工业生产只有通过对其过程进行连续的观察与确定其状态的监控行为，才能在实践中很好的运作，如通过
–测量,
有可能是远程的测量，它的数据被传到数据库或数据中心
–控制通过反应工段电闸的脉冲信号将整个过程的状态一步步的传递，
或
–调节使得反应的状态或某一个单独的过程在系统的测量与监控状态下全自动的实现预先所设的标准值.
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污水处理厂测量,控制,调节的目的以及技术
监控净化过程
改善净化效率
对运转情况及净化效率进行文档记录
节约用于调试，监控以及文档记录的人工
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Lingen污水处理厂的测量技术
与机械设备相连的测量(如，对某一个泵的温度测量)
现场的测量仪器以实现对过程的监控
(如.含氧量,电磁感应流量仪(MID) )
有着很多测量仪器的测试间
移动的测试仪器进行手动的监测(如，手提式氧气，pH-值测试仪）
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现场的数字式测量仪器
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Lingen污水处理厂测试间曝气池出水的测量
(入二沉池之前).
硝酸盐，pH，干物质，铵及磷的在线监测
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LINGEN移动式测试仪
WTW生产的手携式pH测试仪表
（含峰值保护）
手携式含氧量测试仪表
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Lingen污水处理厂目前的调控技术
模拟?硬接线“对老的设施实行现场监控(如：部分的污泥处理)
用数据可储存并可程序化的控制系统(SPS)来监控每一个单个的处理设施( 如风机)
在中心站模拟?硬接线“对老的设施进行监控(如，硝化塔)
采用过程控制系统技术来监控可控制的工段(如对磷的沉降的监控)
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LINGEN现场的SPS (风机)
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过程控制系统
2001年前的旧设施
2001年后的新设施
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污泥硝化塔的马赛克板模拟的污泥硝化塔监控图案，因为其运行中的敏感性没有并入中心过程控制系统.
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污水处理厂目前的工作条件
很少运转的设施目前采用人工手动测量
现场操作(如老的阀门的调节),以及部分新设施
老的设备在测试工作间的马塞克板得到控制(如部分污泥处理设备)
在工作岗位的个人计算机使用,以及在中心过程控制系统的工作岗位实行的控制.
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手动的阀门(污泥储存池)
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现场控制点沉砂池控制点某阀门传动装置的控制点
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过程控制系统–电脑图
Eisen Dosierung
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过程控制系统–电脑显示绿色=
泵在运转中铁盐投加罐显示流量测定
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LINGEN污水处理厂的监控
测量仪器以及机械设施的现场显示
老设施在监控中心马塞克板上的显示
电脑显视(污水处理厂的现实状态记录以及远程监控值，Lingen市地下水管网的各个泵站情况)
报警信号自动传达给污水处理厂值班人员
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现场显示
(模拟式以及数字式)
曝气池的含氧量显示仪
数字式显示仪(mg O
2
/l）“
输气管的模拟式压力表
（mbar）
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PC电脑显示铵浓度可调阀门的调节%
第3反映池中氧及铵含量变化-日变化情况氧含量的理想值与现实值
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Lingen污水处理厂的文档记录
以纸张打印以及电子数据库管理(DAT-B?nder )的形式储存测量值以及报警记录在案.
实行实验室常规化验以及自我监控
以电子化的企业日记的形式记录测量数据及其他情况汇报
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企业日记
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第2部分污水处理各个单个设施的调控以及对所存在问题的分析
(工学硕士L,Hüer,Lingen污水处理厂)
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污水泵房市政污水通过地下水管网到达污水泵房污水池(图为泵房的敞开的入水部分)
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污水泵房
这4个泵交替地通过一个压力管道的把污水送入污水处理厂
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污水泵房
液位控制
这里采用的是超声传感装置来控制泵的运转.在运行泵因故障而停机时,会由一个自动的转换开关实现备用泵的重新启动市场.
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污水处理厂格栅及沉砂池的控制
通过测量格栅沟的充满状态来控制格栅的速度
通过时间控制与充满状态,来控制格栅截留物质清洗压缩设备的运转.
控制沉砂的时间
控制洗砂和收油泵的高度
对洗砂过程实行完全的程序控制
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污水处理厂预沉池的调控
预沉池,悬浮污泥,初沉污泥排除的时间控制
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中间泵房以及生化工段配水设施的调控
中间泵房的螺旋泵,带有自动的转换开关,在运行泵出现故障时,可以自动启动备用泵.
通过?电磁感应流量分配器(MID)“确保进入3个曝气池的水的水量的平均分配
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生化工段配水设施的MID调控
31
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3个曝气池的供气以及含氧量的调控
风机将会通过一个衡压调节器进行调节,在压力降低时.如通过测量得知风管压力减低时,风机效率会得到提高.
每一个曝气池的充气量将会通过一个可调阀门,使得进入曝气池的气量得到调节.
每一个反应区间(硝化1,硝化2,反硝化/硝化1,反硝化/硝化2) 都有单独的O
2
–探头,以调节这三个曝气反应池和另外一条参考反应池的平行运行,
32
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给氧量的调节模式启动
O
2
小的改变重新启动可调节阀门逐步打开可调节阀门逐步关闭
O
2
>O
2
理想值O
2
<O
2
理想值
O
2
=O
2
理想值
33
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给气量的调节气阀调节阀曝气池3的给气管曝气池3的硝化2区
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硝化反应的调节
硝化反应(NH
4
-N + O
2
到NO
3
-N) 的反应程度取决于曝气池出水中铵基的浓度(NH
4
-N),曝气池的出水我们安装了NH
4
-N-在线监测仪器得到监控
NH
4
-N 如果过高的话:
1.逐步的将曝气池含氧量标准值由1.5 mg/l 提高到3 mg/l.
2.以前进行反硝化的搅动区的阀门开启,开始对此区域通气.
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NH
4
-N-在线监测仪器
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反硝化反应模式
37
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过程控制系统-曝气池3
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Lingen污水处理厂的反硝化
曝气池3在出水口之前安装了一台循环潜水泵,被硝化后的活性污泥,他们得到搅拌,但没有得到通气,
将被送到反硝化区,实现反硝化反应.
NO
3
-N ? N
2
+ O
2
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LINGEN反硝化的调控
通过手动调节,回流液是进入反硝化/硝化池(冬季运行的负荷较高)还是进入反硝化/硝化池1- (按惯例进行生物除磷)
回流泵的效率可以在中心控制系统得到确定或者通过与反硝化的最后一个池中硝酸根的浓度相关关系得到调控(通过在曝气池放置硝酸根探头)
40
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Lingen反硝化/回流的模式
NO
3
N Min ≤NO
3
N ≤NO
3
N Max
NO
3
N < NO
3
N Min
NO
3
N > NO
3
N Max
启动重新启动最后一个反硝化区的
NO
3
N
增加回流量减少回流量
41
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Lingen污水处理厂的磷的降解
2001年以来污水处理厂实现了部分的脱磷.部分以生物脱磷的方式(35-65%),部分采用化学方法(投加铁盐,铁盐+ 磷酸根 ? FePO
4
)实现.
铁盐投加点以及铁盐溶液储存点
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Lingen污水处理的生物除磷
生物除磷是不能得到调控的.
43
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化学法除磷的控制
如果曝气池出水的磷值超过设定的标准值,安装的投加泵就会自动的投加更多的铁盐进入曝气池出水,磷的含量测试实行的是在线监控.
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石灰投加的控制
石灰投加量是按经验值来调节(预先设定好小轮阀门的时间与量),石灰液流入初沉池的出水中,通过对PH的控制来确定投加量是可能的.
45
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LINGEN石灰投加的控制稀释器石灰塔的底部漏斗阀门石灰液高度的测量
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LINGEN二沉池的调控
二沉池刮泥机处于不停的运转之中,形成了的悬浮污泥在持续的时间控制下被排走,
悬浮污泥的排口
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回流污泥泵的调节
回流污泥量将以电池感应的方法(MID)得到测量,回流量的标准值由溢流设施得到调节.
回流污泥量将在中心控制系统被确定或者是依据排放污水的量和二沉池污泥高度的相关性来确定.
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回流污泥量的控制启动排放值
Q
通过时间控制平均值
QM
回流要求值通过回流曲线极其分布得出
gem,Tab.
HSL
污泥高度
RSSOLL=RSSOL+DRS
回流量调节阀门降价无改变调节阀升级班重新启动
HSL ≤HSL MAX HSL > HSL MAX
回流量<回流标准值回流量>回流标准值回流量=回流标准值
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回流污泥量以及回流污泥泵的调控
回流污泥泵的液位采用超生探头,在故障状态下自动启动备用泵
回流污泥分配到3个曝气池的量没有进行流量测试,而是由手动调节好.
剩余污泥的排除通过电池感应流量计(MID)来调节.
回流污泥理想值在集中控制系统得到控制,
50
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回流污泥泵房的集中控制分配间液位显示
MID
测量流量显示
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洪水泵
污水处理厂的污水在通常情况下通过一下水管排入河流
Ems“
污水处理厂旁边的小溪Mühlen-bach的水,也流入河流
Ems“,小溪的水位得到测量并被显示在测试间.
小溪水水位为超过危险水位时,下水管的阀门会被关闭,污水处理厂的出水通过洪水泵排入河流?Ems“
洪水泵的液位将会自动得到测量.
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污泥消化塔的调控
污泥从预沉淀池污泥斗泵出到泵房的时间得到控制.
初次污泥的高度将会得到控制(通过超声波)
塔内的温度由温度调节器来调节(37-38 °C)
整个污泥消化塔系统的温度控制由(存储可编程)SPS-控制来实现.
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污泥消化塔的调控
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技术问题以及解决方法
测量仪器显示异常信号或者故障状态.
通过对测量仪器细心的,定期的清洁,维护以及监控措施,可以确保干扰减少到最低,为此需要填写维护清单.对有的测量设备,需要对操作者进行系统的培训,
对(铵,磷,硝酸盐)的在线监测仪器的维护,由供货商的售后服务人员进行每年1-2次的维护.
在出现异常情况下的自动启动的备用程序,必须要连入过程控制系统(PLS).
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技术问题以及解决方法
液位测量的异常与故障
有一些液位测量仪,(如在水泵房),直接接触到污水的设备,有时候可能会出现故障.
同样,通过对测量仪器细心的,定期的清洁,维护以及监控措施,可以确保异常减少到最低.
如果有的设备经常性的出现异常现象,并且其缘由不能被排除的话,
液位测量仪将被替换为超声波的测试仪(不直接接触水面).
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技术问题以及解决方法
有一些测量是不可信的
污泥液位的测量值现在不作为回流污泥调控的参考值,因为没有实际的意义.
剩余污泥的排除不以污泥的泥龄作参考,因为其固态物质的含量不确定.
高压危害以及闪电干扰
安装了特殊的“闪电保护电极和加强继电器“,使得这些干扰减少到最小.
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Lingen污水处理厂的紧急预备人员
周一到周五工作日的工作时间为7
00
–16
30
.
周末(周六,周日)7
30
–10
30
在污水处理厂有2人上班.他们进行常规的监测( 污泥量,pH),采集污水样品及进行常规监测.
在无人当班的时间段,设有紧急预备人员,紧急预备人员在一星期之内由五个技术人员中的一个担任(其中2个为污水处理技师,1个后勤人员,2个五金工)
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Lingen污水处理厂的紧急预备人员
对在无人值班的时间段内出现的报警信号,将会发送到紧急预备人员的手机上(为保险起见,还采用电话报警)
收到紧急信号的预备人员将马上赶赴现场并排除故障.在有必要的情况下,其他专业人员也会赶到现场.
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LINGEN总结
在先进的测量-,控制-及调节技术的支持下,在Lingen污水处理厂实现全自动化是可能的.
a晚上和周末不需要有工作人员留在污水处理厂
很少采取的措施不需要采取自动化,因为自动化的要求很高
避免调控环节经常出现无效数据
在现代测量,控制,调节技术的帮助下,可以提高污水处理厂的运转效率
对测量仪器的维护和控制是非常重要的
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德国Lingen污水处理厂调控技术存在的问题以及解决的方法
(工学硕士L,Hüer,Lingen污水处理厂)
城市污水处理厂运营管理与运行技术培训班2003.4.1-2003.4.4
中德环境技术中心＆湖南省建设厅,长沙,湖南,中国
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目录
第1部分
测量,控制以及调节工艺的原理与目的
Lingen污水处理厂测量,控制,以及调节技术
Lingen污水处理厂的监控以及文档记录
第2部分
Lingen污水处理厂的每一个工段的调控方案一览
存在的问题以及解决方案
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LINGEN测量,控制,调节
测量,控制,调节
工业生产只有通过对其过程进行连续的观察与确定其状态的监控行为，才能在实践中很好的运作，如通过
–测量,
有可能是远程的测量，它的数据被传到数据库或数据中心
–控制通过反应工段电闸的脉冲信号将整个过程的状态一步步的传递，
或
–调节使得反应的状态或某一个单独的过程在系统的测量与监控状态下全自动的实现预先所设的标准值.
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污水处理厂测量,控制,调节的目的以及技术
监控净化过程
改善净化效率
对运转情况及净化效率进行文档记录
节约用于调试，监控以及文档记录的人工
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LINGEN
Lingen污水处理厂的测量技术
与机械设备相连的测量(如，对某一个泵的温度测量)
现场的测量仪器以实现对过程的监控
(如.含氧量,电磁感应流量仪(MID) )
有着很多测量仪器的测试间
移动的测试仪器进行手动的监测(如，手提式氧气，pH-值测试仪）
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现场的数字式测量仪器
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Lingen污水处理厂测试间曝气池出水的测量
(入二沉池之前).
硝酸盐，pH，干物质，铵及磷的在线监测
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LINGEN移动式测试仪
WTW生产的手携式pH测试仪表
（含峰值保护）
手携式含氧量测试仪表
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Lingen污水处理厂目前的调控技术
模拟?硬接线“对老的设施实行现场监控(如：部分的污泥处理)
用数据可储存并可程序化的控制系统(SPS)来监控每一个单个的处理设施( 如风机)
在中心站模拟?硬接线“对老的设施进行监控(如，硝化塔)
采用过程控制系统技术来监控可控制的工段(如对磷的沉降的监控)
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LINGEN现场的SPS (风机)
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过程控制系统
2001年前的旧设施
2001年后的新设施
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污泥硝化塔的马赛克板模拟的污泥硝化塔监控图案，因为其运行中的敏感性没有并入中心过程控制系统.
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污水处理厂目前的工作条件
很少运转的设施目前采用人工手动测量
现场操作(如老的阀门的调节),以及部分新设施
老的设备在测试工作间的马塞克板得到控制(如部分污泥处理设备)
在工作岗位的个人计算机使用,以及在中心过程控制系统的工作岗位实行的控制.
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手动的阀门(污泥储存池)
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现场控制点沉砂池控制点某阀门传动装置的控制点
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过程控制系统–电脑图
Eisen Dosierung
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过程控制系统–电脑显示绿色=
泵在运转中铁盐投加罐显示流量测定
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LINGEN污水处理厂的监控
测量仪器以及机械设施的现场显示
老设施在监控中心马塞克板上的显示
电脑显视(污水处理厂的现实状态记录以及远程监控值，Lingen市地下水管网的各个泵站情况)
报警信号自动传达给污水处理厂值班人员
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LINGEN
现场显示
(模拟式以及数字式)
曝气池的含氧量显示仪
数字式显示仪(mg O
2
/l）“
输气管的模拟式压力表
（mbar）
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PC电脑显示铵浓度可调阀门的调节%
第3反映池中氧及铵含量变化-日变化情况氧含量的理想值与现实值
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Lingen污水处理厂的文档记录
以纸张打印以及电子数据库管理(DAT-B?nder )的形式储存测量值以及报警记录在案.
实行实验室常规化验以及自我监控
以电子化的企业日记的形式记录测量数据及其他情况汇报
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企业日记
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第2部分污水处理各个单个设施的调控以及对所存在问题的分析
(工学硕士L,Hüer,Lingen污水处理厂)
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污水泵房市政污水通过地下水管网到达污水泵房污水池(图为泵房的敞开的入水部分)
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污水泵房
这4个泵交替地通过一个压力管道的把污水送入污水处理厂
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污水泵房
液位控制
这里采用的是超声传感装置来控制泵的运转.在运行泵因故障而停机时,会由一个自动的转换开关实现备用泵的重新启动市场.
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污水处理厂格栅及沉砂池的控制
通过测量格栅沟的充满状态来控制格栅的速度
通过时间控制与充满状态,来控制格栅截留物质清洗压缩设备的运转.
控制沉砂的时间
控制洗砂和收油泵的高度
对洗砂过程实行完全的程序控制
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污水处理厂预沉池的调控
预沉池,悬浮污泥,初沉污泥排除的时间控制
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中间泵房以及生化工段配水设施的调控
中间泵房的螺旋泵,带有自动的转换开关,在运行泵出现故障时,可以自动启动备用泵.
通过?电磁感应流量分配器(MID)“确保进入3个曝气池的水的水量的平均分配
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生化工段配水设施的MID调控
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3个曝气池的供气以及含氧量的调控
风机将会通过一个衡压调节器进行调节,在压力降低时.如通过测量得知风管压力减低时,风机效率会得到提高.
每一个曝气池的充气量将会通过一个可调阀门,使得进入曝气池的气量得到调节.
每一个反应区间(硝化1,硝化2,反硝化/硝化1,反硝化/硝化2) 都有单独的O
2
–探头,以调节这三个曝气反应池和另外一条参考反应池的平行运行,
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LINGEN
给氧量的调节模式启动
O
2
小的改变重新启动可调节阀门逐步打开可调节阀门逐步关闭
O
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>O
2
理想值O
2
<O
2
理想值
O
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=O
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理想值
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给气量的调节气阀调节阀曝气池3的给气管曝气池3的硝化2区
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硝化反应的调节
硝化反应(NH
4
-N + O
2
到NO
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-N) 的反应程度取决于曝气池出水中铵基的浓度(NH
4
-N),曝气池的出水我们安装了NH
4
-N-在线监测仪器得到监控
NH
4
-N 如果过高的话:
1.逐步的将曝气池含氧量标准值由1.5 mg/l 提高到3 mg/l.
2.以前进行反硝化的搅动区的阀门开启,开始对此区域通气.
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NH
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-N-在线监测仪器
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LINGEN
反硝化反应模式
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过程控制系统-曝气池3
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Lingen污水处理厂的反硝化
曝气池3在出水口之前安装了一台循环潜水泵,被硝化后的活性污泥,他们得到搅拌,但没有得到通气,
将被送到反硝化区,实现反硝化反应.
NO
3
-N ? N
2
+ O
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LINGEN反硝化的调控
通过手动调节,回流液是进入反硝化/硝化池(冬季运行的负荷较高)还是进入反硝化/硝化池1- (按惯例进行生物除磷)
回流泵的效率可以在中心控制系统得到确定或者通过与反硝化的最后一个池中硝酸根的浓度相关关系得到调控(通过在曝气池放置硝酸根探头)
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Lingen反硝化/回流的模式
NO
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N Min ≤NO
3
N ≤NO
3
N Max
NO
3
N < NO
3
N Min
NO
3
N > NO
3
N Max
启动重新启动最后一个反硝化区的
NO
3
N
增加回流量减少回流量
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Lingen污水处理厂的磷的降解
2001年以来污水处理厂实现了部分的脱磷.部分以生物脱磷的方式(35-65%),部分采用化学方法(投加铁盐,铁盐+ 磷酸根 ? FePO
4
)实现.
铁盐投加点以及铁盐溶液储存点
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Lingen污水处理的生物除磷
生物除磷是不能得到调控的.
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化学法除磷的控制
如果曝气池出水的磷值超过设定的标准值,安装的投加泵就会自动的投加更多的铁盐进入曝气池出水,磷的含量测试实行的是在线监控.
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LINGEN
石灰投加的控制
石灰投加量是按经验值来调节(预先设定好小轮阀门的时间与量),石灰液流入初沉池的出水中,通过对PH的控制来确定投加量是可能的.
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LINGEN石灰投加的控制稀释器石灰塔的底部漏斗阀门石灰液高度的测量
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LINGEN二沉池的调控
二沉池刮泥机处于不停的运转之中,形成了的悬浮污泥在持续的时间控制下被排走,
悬浮污泥的排口
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回流污泥泵的调节
回流污泥量将以电池感应的方法(MID)得到测量,回流量的标准值由溢流设施得到调节.
回流污泥量将在中心控制系统被确定或者是依据排放污水的量和二沉池污泥高度的相关性来确定.
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回流污泥量的控制启动排放值
Q
通过时间控制平均值
QM
回流要求值通过回流曲线极其分布得出
gem,Tab.
HSL
污泥高度
RSSOLL=RSSOL+DRS
回流量调节阀门降价无改变调节阀升级班重新启动
HSL ≤HSL MAX HSL > HSL MAX
回流量<回流标准值回流量>回流标准值回流量=回流标准值
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回流污泥量以及回流污泥泵的调控
回流污泥泵的液位采用超生探头,在故障状态下自动启动备用泵
回流污泥分配到3个曝气池的量没有进行流量测试,而是由手动调节好.
剩余污泥的排除通过电池感应流量计(MID)来调节.
回流污泥理想值在集中控制系统得到控制,
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回流污泥泵房的集中控制分配间液位显示
MID
测量流量显示
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洪水泵
污水处理厂的污水在通常情况下通过一下水管排入河流
Ems“
污水处理厂旁边的小溪Mühlen-bach的水,也流入河流
Ems“,小溪的水位得到测量并被显示在测试间.
小溪水水位为超过危险水位时,下水管的阀门会被关闭,污水处理厂的出水通过洪水泵排入河流?Ems“
洪水泵的液位将会自动得到测量.
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污泥消化塔的调控
污泥从预沉淀池污泥斗泵出到泵房的时间得到控制.
初次污泥的高度将会得到控制(通过超声波)
塔内的温度由温度调节器来调节(37-38 °C)
整个污泥消化塔系统的温度控制由(存储可编程)SPS-控制来实现.
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污泥消化塔的调控
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技术问题以及解决方法
测量仪器显示异常信号或者故障状态.
通过对测量仪器细心的,定期的清洁,维护以及监控措施,可以确保干扰减少到最低,为此需要填写维护清单.对有的测量设备,需要对操作者进行系统的培训,
对(铵,磷,硝酸盐)的在线监测仪器的维护,由供货商的售后服务人员进行每年1-2次的维护.
在出现异常情况下的自动启动的备用程序,必须要连入过程控制系统(PLS).
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技术问题以及解决方法
液位测量的异常与故障
有一些液位测量仪,(如在水泵房),直接接触到污水的设备,有时候可能会出现故障.
同样,通过对测量仪器细心的,定期的清洁,维护以及监控措施,可以确保异常减少到最低.
如果有的设备经常性的出现异常现象,并且其缘由不能被排除的话,
液位测量仪将被替换为超声波的测试仪(不直接接触水面).
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技术问题以及解决方法
有一些测量是不可信的
污泥液位的测量值现在不作为回流污泥调控的参考值,因为没有实际的意义.
剩余污泥的排除不以污泥的泥龄作参考,因为其固态物质的含量不确定.
高压危害以及闪电干扰
安装了特殊的“闪电保护电极和加强继电器“,使得这些干扰减少到最小.
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Lingen污水处理厂的紧急预备人员
周一到周五工作日的工作时间为7
00
–16
30
.
周末(周六,周日)7
30
–10
30
在污水处理厂有2人上班.他们进行常规的监测( 污泥量,pH),采集污水样品及进行常规监测.
在无人当班的时间段,设有紧急预备人员,紧急预备人员在一星期之内由五个技术人员中的一个担任(其中2个为污水处理技师,1个后勤人员,2个五金工)
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Lingen污水处理厂的紧急预备人员
对在无人值班的时间段内出现的报警信号,将会发送到紧急预备人员的手机上(为保险起见,还采用电话报警)
收到紧急信号的预备人员将马上赶赴现场并排除故障.在有必要的情况下,其他专业人员也会赶到现场.
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LINGEN总结
在先进的测量-,控制-及调节技术的支持下,在Lingen污水处理厂实现全自动化是可能的.
a晚上和周末不需要有工作人员留在污水处理厂
很少采取的措施不需要采取自动化,因为自动化的要求很高
避免调控环节经常出现无效数据
在现代测量,控制,调节技术的帮助下,可以提高污水处理厂的运转效率
对测量仪器的维护和控制是非常重要的
