城镇污水处理厂的运营管理 24页

污水处理厂主要仪表及自动化\n第一章污水处理主要机械设备第一节概述第二节污水处理厂测量仪表基础知识第三节污水处理厂测量参数第四节污水处理厂常用测量仪表第五节在线仪表污水处理厂的应用示例第六节污水处理厂自动控制\n第一节概述污水处理工程中必须采用一定的仪器仪表对工艺过程进行监控，常规监测项目有：温度、pH值、溶解氧（DO）、电导率、浊度、氧化还原电位（ORP）、流速和水位以及COD、高锰酸盐指数、TOC、氨氮、总氮、总磷。其他还有：氟化物、氯化物、硝酸盐、亚硝酸盐、氰化物、硫酸盐、磷酸盐、活性氯、TOD、BOD、UV、油类、酚、叶绿素、金属离子（如六价铬）等。\n第二节污水处理厂测量仪表基础知识一、测量仪表的分类测量仪表种类很多，结构各异，因而分类方法也很多。按仪表使用的能源和信号可分为气动仪表、电动仪表和液动仪表，目前常用气动仪表和电动仪表；按安装方式可分为架装仪表和盘装仪表；按组成形式可分为单元组合式仪表和基地式仪表；按所测量的参数分类，可分为压力测量仪表、液位测量仪表、温度测量仪表、流量测量仪表、成分分析仪表。\n二、测量仪表的组成：测量元件（传感器）部分、中间传送部分和显示部分（包括变换成其他信号）构成。人们又习惯于把传感器部分叫做一次仪表，把显示部分叫做二次仪表。三、测量仪表的测量误差与性能指标1、测量仪表的测量误差测量误差通常有两种表示法，即用绝对表示法和相对表示法来表示。测量值与真实值之间的误差为绝对误差：绝对误差=测量值－真实值；测量的绝对误差和真实值之比就是相对误差：相对误差=绝对误差/真实值。2、测量仪表的性能指标①准确度或精确度在测量中，由仪表引起的误差，叫做仪表误差，常用绝对表示法和相对表示法来表示：绝对误差=仪表的指示值－标准仪表的指示值\n②测量仪表的恒定度③测量仪表的灵敏度④测量仪表的反应时间\n第三节污水处理厂测量参数序号工艺参数测量介质测量部位常用仪器1流量污水进、出水管道电磁流量计、超声波流量计明渠超声波明渠流量计污泥回流污泥管路电磁流量计回流污泥渠道超声波明渠流量计剩余污泥渠道电磁流量计消化池污泥管路电磁流量计沼气消化池沼气管路孔板流量计、涡街流量计、质量计等（所有仪表要求防爆）空气曝气池空气管路孔板流量计、涡街流量计、质量流量计、均速管流量计2温度污水进、出水Pt100热电阻污泥消化池Pt100热电阻污泥热交换器Pt100热电阻3压力污水泵站进出口管路弹簧管是压力表、压力变送器污泥泵站进出口管路弹簧管是压力表、压力变送器空气曝气管道通风机出口弹簧管是压力表、压力变送器沼气消化池压力变送器（所有仪表要求防爆）沼气柜压力变送器（所有仪表要求防爆）\n序号工艺参数测量介质测量部位常用仪器4液位污水进水泵站集水池超声波液位计格栅前、后液位差超声波液位计污泥消化池超声波液位计、变压变送器、沉入式压力变送器（所有仪表要求防爆）浓缩池，储泥池超声波液位计5pH值污水进、出口管路或渠道pH仪6电导率污水进、出口管路或渠道电导仪7浊度污水进、出口管路或渠道浊度仪8污泥浓度污泥曝气池、二沉池、回流污泥管道污泥浓度计9溶解氧污水曝气池、二沉池溶解氧测定仪10污泥界面污水、污泥二沉池污泥界面计11COD污水进/出水COD在线测量仪12BOD污水进/出水BOD在线测量仪13氨氮污水进/出水氨氮在线测量仪13沼气成分消化沼气消化池沼气管路CH4检测仪（所有仪表要求防爆）14氯污水接触池出水余氯测量仪\n第四节污水处理厂常用测量仪表（一）流量测量仪表流量计主要用于污水处理厂中的进、出水，污泥、药液及压缩空气和沼气等流量的计量。流量与其他计量的配合，可以取得最佳运行工况，从而降低能耗，提高经济效益，所以流量是污水处理厂最重要的计量之一。1.差压式流量计应用场合日常维护保养a.每班至少两次向当班人员了解仪表的运行情况；查看仪表供电是否正常；查看表体、连接管路、线路、阀门是否有泄漏、损坏、腐蚀。b.定期维护和校验：每班进行一次仪表的外部情节工作；定期进行正、负导压管排污；每6个月进行一次精度检查、校验。c.校验用校准仪器：标准电流表为0.1级；标准气动信号发生器为0.05级；稳定电源为（24±1）VDC。d.零位、量程、精度的调整\n2、电磁流量计A、电磁流量计组成和测量原理日常维护保养B、电磁流量计特点C、电磁流量计的使用D、电磁流量计完好条件及日常维护a.每班至少两次巡回检查：向当班人员了解仪表的运行情况；查看仪表供电是否正常；查看表体，连接管路、线路，阀门是否有泄漏、损坏、腐蚀。b.定期维护和检验：每班进行一次仪表的外部清洁工作；每3个月进行一次零位调整。电磁流量计结构复杂，非专业人员不能对其进行检修，但是一旦设计合格，安装正确，投入使用后，日常维护量并不大。\n2、超声波流量计（1）明渠式超声波流量计污水处理厂流量测量仪表中，按测量仪表的安装形式分为管道式和明渠式。明渠式超声波流量计是一种在污水处理厂应用很广的流量计。在污水厂中常用的明渠有巴歇尔水槽、三角堰、梯形槽、矩形槽等。（2）管道钳夹式超声波流量计（3）超声波流量计的完好条件（4）超声波流量计日常维护①每班至少两次巡回检查：向当班人员了解仪表的运行情况；查看仪表供电是否正常；查看表体、固定导轨、线路是否有损坏、腐蚀。②定期维护和检验：每班进行一次仪表的外部清洁工作；每3个月进行一次零位调整及量程的校验。\n（二）温度测量仪表温度是表征物体冷热程度的物理量。目前国际上用得较多的温标有华氏温标、摄氏温标、热力学温标等。1.温度测量仪表的分类温度测量仪表按测量方式可分为接触式和非接触式两大类。2.温度测量计的特点及其应用温度计种类优点缺点在污水厂的应用情况双金属温度计结构简单、机械强度大、就地指示精度低，量程使用范围有限，不能远传应用较多，常用来测机械设备系统中的温度，如鼓风机、沼气压缩机等出口温度的就地指示热电阻测温广、精度高、便于远传，多点、集中测量和自动控制不能测量高温，另配显示仪表应用较多，如消化池温度显示及控制、热交换器温度显示，进、出水温度显示热电偶测量元件不破坏被测物体温度场，测量范围广需要自由端补偿，在低温段测量精度较低应用较少，只用于高温情况下，如在沼气发电系统中发动机燃烧监视，沼气燃烧等特殊情况下使用\n（三）液位测量仪表种类工作原理特点常用部位玻璃液位计连通器原理结构简单、价格低廉，但容易损坏、读数不明显、不能远传锅炉房、鼓风机房等浮标液位计浮标浮于液体中，随液体位变化而升降结构简单、价格低廉集水井差压液位计基于液面升降时的液标差原理敞口容器或封闭容器都适用，信号可以远传，但要主要“零点迁移”问题消化池沉入式液位计利用半导体扩散硅敏感元件来感知容器底部的压力无机械运动部件，测量准确，信号可远传集水井、集泥井等开口容器超声波液位计利用测量超声波在空气中传播、透液面而反射回来的时间来测量液位变化精度高，信号可远传格栅间、集水井、集泥井、消化池等\n（四）压力类检测仪表压力:指物理学中的压强，是工业生产中的重要参数之一，为了保证生产正常运行，必须对压力进行监测和控制。按压力的测量有绝对压力、表压力、负压力或真空度之分。绝对压力：被测介质作用在容器单位面积上的全部压力。表压力：绝对压力与大气压之差。负压力或真空度：当绝对压力值小于大气压力值时，表压力为负值（即负压力），此负压力值的绝对值，称为真空度。压力真空表：既能测量表压力，又能测量真空度的仪表。常见的压力类仪表有指针式压力表、压力变送器、差压变送器、弹性式压力表等。其中差压变送器主要用于流量及液位的测量。\n（五）成分分析仪表1.溶解氧分析仪（DO仪）（1）溶解氧分析仪的组成（2）应注意的问题（3）在污水处理厂经常遇到的实际问题2、pH计pH计常出现的故障现象：仪表读数稳定在7左右，显示无变化。原因是玻璃电极输出为一个高阻抗的电压信号，其输出阻抗可高达108Ω。因此要求电缆线的绝缘性好，最好采用专用电缆。当仪表读数不变时，可能是电缆与电极的连接部分受潮，绝缘阻抗下降，致使其输出信号变得很小。电极在正常使用时，斜率约为59mV/pH，当电极输出为0mV时,pH值约为7。\n3.浊度计4.电导率5、化学需氧量（COD）分析仪COD自动分析仪的主要技术原理有6种：①重铬酸钾消解-分光测量法；②重铬酸钾消解-库仑滴定法；③重铬酸钾消解-氧化还原滴定法；④UV计（254nm）；⑤氢氧基及臭氧（混合氧化剂）氧化-电化学测量法；⑥臭氧氧化-电化学测量法。6.高锰酸盐指数分析仪高锰酸盐自动指数分析仪的主要技术原理有三种：①高锰酸盐氧化-化学测量法；②高锰酸盐氧化-电流/电位滴定法；③UV计法（与在线COD仪类似）。\n7、总有机碳（TOC）分析仪TOC自动分析仪在欧美、日本和澳大利亚等国的应用较广泛，其主要技术原理有5种：①（催化）燃烧氧化-非分散红外光度法（NDIR法）；②UV催化-过硫酸盐氧化-NDIR法；③UV-过硫酸盐氧化-离子选择电极法（ISE法）；④加热-过硫酸盐氧化-NDIR法；⑤UV-TOC分析计法。8.氨氮和总氮分析仪氨氮自动分析仪的技术原理主要有3种：①氨气敏电极电位法（pH电极法）；②分光光度法；③傅里叶变换光谱法。在线氨氮仪等需要连续和间断测量方式，在经过在线过滤装置后，水样测定值相对偏差较大。总氮在线自动分析仪的主要技术原理有两种：①过硫酸盐消解-光度法；②密闭燃烧氧化-化学发光分析法。\n9.磷酸盐和总磷分析仪（反应性）磷酸盐自动分析仪主要的技术原理为光度法。总磷在线自动分析仪的主要技术原理有：①过硫酸盐消解-光度法；②紫外线照射-钼催化加热消解，FIA-光度法。\n第五节在线仪表污水处理厂的应用示例\n第六节污水处理厂自动控制污水处理自动化，是污水处理厂的污水污泥处理、介质或药剂等生产过程实现自动化的简称。控制和自动调节，使处理后的水质指标达到预期要求。自动控制系统具有如下功能。（1）控制操作在中心控制室能对被控设备进行在线实时控制，如启停某一设备，调节某些模拟输出量的大小，在线设置PLC的某些参数等。（2）显示功能用图形实时地显示各现场被控设备的运行工况，以及各现场的状态参数。（3）数据管理利用实时数据库和历史数据库中的数据进行比较和分析，可得出一些有用的经验参数，有利于优化处理过程和参数控制。（4）报警功能当某一模拟量（如电流、压力、水位等）测量值超过给定范围或某一开关量（如电机启停、阀门开关）发生变位时，可根据不同的需要发出不同等级的报警。（5）打印功能污水处理自动控制系统功能污水处理厂的自动控制系统主要是对污水处理过程进行自动\n污水处理厂自动化系统的类型（1）自动检测装置和报警装置自动报警装置是指用声光等信号自动地反映生产过程的情况及机器设备运转是否正常的情形。（2）自动保护装置当上产操作不正常，有可能发生事故时，自动保护装置能自动地采取措施（连锁），防止事故的发生和扩大，保护人身和设备的安全。实际上自动保护装置和自动报警装置往往是配合使用的。（3）自动操作装置利用自动操作装置可以根据工艺条件和要求，自动地启动或停运某台设备，或进行交替动作。如在污水处理工艺过程控制中利用自动操作装置时地对初沉池进行排泥，则需要定时自动启动排泥泵前阀门、排泥泵等设备。（4）自动调节装置在工业过程控制中，有些工艺参数需要保持在规定的范围内，如污水处理过程中，曝气池内溶解氧含量需保持在2mg/L左右。当某种干扰使工艺参数发生变化时，就由自动调节装置对生产过程施加影响，使工艺参数回复到原来的规定值上。\nPLC控制技术1.可编程控制器可编程控制器（programmablelogicalcontroller，简称为PC或PLC）是面向用户的专门为在工业环境下应用而开发的一种数字电子装置，可以完成各种各样的复杂程度不同的工业控制功能。2.可编程序控制器的特点（1）可靠性高、抗干扰能力强。（2）可实现三电一体化PLC将电控（逻辑控制）、电仪（过程控制）、计算机集于一体，可以灵活方便地组合成各种不同规模和要求的控制系统，以适应各种工业控制的需要。（3）易于操作、编程方便、维修方便（4）体积小、质量轻、功耗低\n污水处理厂常用自动控制方案1、曝气池中溶解氧自动调节方案2、循环式活性污泥（CAST）工艺的运行控制方案3、T形氧化沟运行控制方案\n延迟2h开始2号池运行程序一个运行周期结束返回开始1号池运行程序开始打开1号进水阀打开1号进气阀开始曝气阶段1号污泥回流泵开启关闭1号进水阀关闭1号进气阀1号污泥回流泵停开始沉淀阶段关闭1号进水阀2h到否液位≥Hmax否否是是1h到否打开1号排水阀1h到否液位≤Hmin关闭1号排水阀一个运行周期结束返回是否否是是图5-8CAST工艺程序控制图