淺析MSBR污水處理工藝及自動(dòng)化控制

摘要：結合某污水處理廠(chǎng)介紹了一種MSBR污水處理工藝，該工藝是一種改良型SBR工藝，具有流程簡(jiǎn)潔、控制靈活、單元操作簡(jiǎn)單而且占地省等特點(diǎn)，并介紹了該污水處理工藝的計算機自動(dòng)控制方案。

關(guān)鍵詞：污水處理,MSBR工藝,改良型,自動(dòng)控制

1 引言

MSBR（Modified Sequencing Batch Reactor）是改良式序列間歇反應器，是C.Q.Yang等人根據SBR技術(shù)特點(diǎn)，結合傳統活性污泥法技術(shù)，研究開(kāi)發(fā)的一種更為理想的污水處理系統。該工藝采用單池多格方式，結合了傳統活性污泥法和SBR技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。不但無(wú)需間斷流量，還省去了多池工藝所需要的更多的連接管、泵和閥門(mén)。通過(guò)中試研究及生產(chǎn)性應用，證明MSBR法是一種經(jīng)濟有效、運行可靠、易于實(shí)現計算機控制的污水處理工藝。

2 工程概述

現有某污水處理廠(chǎng)總規模16萬(wàn)m3/d，近期8萬(wàn)m3/d，一期實(shí)施4萬(wàn)m3/d。該工程一期共設改進(jìn)型MSBR池2 座，單座設計規模2萬(wàn)m3/d，鋼筋混凝土結構，單座反應池平面尺寸58.9 m×42.1 m，有效水深6.2～8.0 m。

2.1 MSBR池體設計與優(yōu)化

每座MSBR系統由7個(gè)單元組成，分設在反應池兩側的是SBR池，起著(zhù)好氧氧化、缺氧反硝化、預沉淀和沉淀作用，內設管式微孔曝氣器及潛水攪拌器，并在出水處設有浮渣收集管及空氣堰；設在SBR池池壁上設有混合液回流泵將混合液回流至污泥重力濃縮池，重力濃縮池前端設有配水槽，混合液經(jīng)濃縮后的活性污泥由底部進(jìn)入缺氧池2，上清液（富含硝酸鹽）則通過(guò)溢流堰及集水槽進(jìn)入主曝氣池；在缺氧池2中，不但回流污泥中溶解氧在本單元中被消耗，而且污泥中硝酸鹽也被微生物的自身氧化所消耗，缺氧池2內設潛水攪拌器 1 臺；缺氧池2和厭氧池壁板上設有2臺污泥回流泵，原污水進(jìn)入厭氧池后與從缺氧池2回流來(lái)的污泥在此進(jìn)行充分混合，釋放回流污泥中的磷酸鹽，厭氧池內設潛水攪拌器1臺；厭氧池的出水經(jīng)過(guò)缺氧池1進(jìn)入主曝氣池，主曝氣池設在反應池的一端，內設管式微孔曝氣器，其作用是氧化有機物并對污水進(jìn)行充分的硝化，讓聚磷菌在本單元中過(guò)量吸磷；缺氧池1設在厭氧池和主曝氣池之間，通過(guò)2臺混合液回流泵回流主曝氣池的混合液至缺氧1池進(jìn)行生物除氮，為防止污泥沉底，缺氧池1 內設潛水攪拌器1臺。如果不讓混合液進(jìn)入缺氧池1，則此時(shí)缺氧池1充當了厭氧池的作用，可用于強化除磷效果。

2.2 運行模式

每座改進(jìn)型MSBR系統由7個(gè)單元組成，濃縮池、缺氧池1、缺氧池2、厭氧池、主曝氣池始終處于連續運行狀態(tài)，SBR池1和SBR池2交替運行，一個(gè)運行周期為 4 h，改進(jìn)型MSBR池各單元運行狀態(tài)如表1所示。

其中各時(shí)段的持續時(shí)間為：時(shí)段1和時(shí)段4為40 min；時(shí)段2和時(shí)段5為50 min；時(shí)段3和時(shí)段6為30 min。

2.3 MSBR系統工藝流程圖

MSBR系統工藝流程如圖1所示。

3 MSBR工藝的主要特點(diǎn)

（1）單池多格形式，主曝氣單元在整個(gè)循環(huán)中相互替換作為序批反應器及沉淀池，從而保證系統連續進(jìn)出水。（2） 設置低揚程跨墻回流泵，增大曝氣單元中的 MLSS濃度，降低了SBR單元的污泥層厚度，剩余污泥含固率高（＞2%），省掉污泥濃縮處理單元，同時(shí)降低能耗。（3）在主曝氣單元之前增加缺氧單元，反硝化作用更高，能耗更低、污泥產(chǎn)量更小少。（4）SBR單元由底部進(jìn)水，污水通過(guò)高濃度污泥層進(jìn)行反硝化作用及內源呼吸，污泥性能更穩定，污泥層兼起接觸過(guò)濾作用、出水水質(zhì)更好。（5）完全自動(dòng)化控制。（6）不需加藥可達到較好的脫氮除磷效果。（7）占地面積少，運行成本低，同時(shí)也可以查看中國污水處理工程網(wǎng)更多關(guān)于MSBR污水處理工藝的技術(shù)文檔。

4 MSBR工藝自動(dòng)控制系統的設計

該污水廠(chǎng)共有兩座2萬(wàn)m3/d改進(jìn)型MSBR池，考慮兩座生化池獨立運行，同時(shí)為了減少控制電纜和信號電纜的敷設，每座生化池各設一套現PLC現場(chǎng)控制分站，用于生化池的設備監控及有關(guān)工藝參量的采集，并通過(guò)交換機將其采集的信號通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)送至中心控制室的監控計算機。

4.1 主要設備和在線(xiàn)檢測儀表

（1）浮筒攪拌器7臺；（2）回流污泥泵5臺；（3）剩余污泥泵2臺；（4）電動(dòng)閥2臺；（5）電動(dòng)調節閥2臺；（6）超聲波液位計1臺；（7）溶氧儀3臺；（8）污泥濃度計1臺；（9）硝酸鹽分析儀1臺。

4.2 自動(dòng)控制系統配置

控制系統采用兩級分布式控制系統，第一級為監控計算機，設于中心控制室內，中控室監控計算機上安裝有監控軟件，可監控污水廠(chǎng)運行的全過(guò)程，完成控制事件、故障報警、歷史數據、生產(chǎn)指標、歷史趨勢曲線(xiàn)的登錄、儲存、顯示和查詢(xún)；生成、打印各類(lèi)生產(chǎn)運行管理報表。

第二級為現場(chǎng)控制分站，由一臺PLC構成，每個(gè)PLC分站都有CPU模塊、電源模塊和I/O模塊，均可獨立運行。通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與中控室連接。作為就地控制單元，主要有以下作用：

（1） 就地控制：PLC分站直接與工藝設備進(jìn)行連接，可實(shí)現就地啟、停，和可編程設置設備保護功能，當設備出現異常時(shí)可實(shí)現自動(dòng)停機。

（2）就地顯示：在每臺PLC柜上配有10′彩色觸摸屏，可以通過(guò)觸摸屏查看設備運行情況或對設備進(jìn)行控制操作。

（3） 數據上傳：PLC分站能夠自動(dòng)識別本站地址，接受并執行中控室的有效命令，并將其采集的設備運行狀況和儀表信號上傳到中控室的監控計算機。

4.3 DO（溶解氧）的控制

生化池溶解氧DO是污水廠(chǎng)運行的一個(gè)重要參數，理論上達0.3 mg/L就基本上不影響生物的生理功能，但考慮到水質(zhì)水量的波動(dòng)，一般保證入口處0.5～1mg/L，出口處2～3 mg/L即可。 MSBR主曝氣池與兩個(gè)SBR池被認為是串聯(lián)的、獨立的池子，在每個(gè)單獨的池子中，其混合液的耗氧量是不同的。因此將曝氣池分為幾個(gè)控制區，在1#、6#、7#池內各設了溶解氧在線(xiàn)分析儀，從而實(shí)現多點(diǎn)控制，按各控制區內所需的溶解氧濃度供氣，從而使鼓風(fēng)機基本上一直處于最經(jīng)濟合理的運行狀態(tài)。

5 結語(yǔ)

MSBR工藝由于結合了傳統A/A/O和SBR的優(yōu)點(diǎn)，在污染物去除，尤其是氮和磷的同時(shí)去除上有較大的優(yōu)勢，出水水質(zhì)優(yōu)且穩定，同時(shí)具有流程簡(jiǎn)潔、控制靈活、單元操作簡(jiǎn)單而且占地省、投資和運行費用較低等特點(diǎn)。隨著(zhù)我國水環(huán)境治理的不斷深入，中小型污水處理廠(chǎng)將會(huì )越來(lái)越多。MSBR基于其自身的眾多優(yōu)點(diǎn)，它必將在其中占有一席之地。到那時(shí)我國城鎮污水處理廠(chǎng)的投資、能耗和運行成本將會(huì )越來(lái)越低，污水廠(chǎng)占地將會(huì )變小，將會(huì )有更多的環(huán)保型污水處理廠(chǎng)呈現在我們眼前。

參考文獻

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