P-RTC化學除磷智能實時空制系統(tǒng)

　　目前國內運行的某些城市污水處理廠生物除磷效果不理想，TP無法穩(wěn)定達標排放，需投加化學藥劑輔助除磷。而一般的污水處理廠對出水TP的監(jiān)測主要依據每日的常規(guī)檢測數據，即每日不定期對進、出水樣進行化驗檢測。當數據顯示?水總磷超標時，再根據前期經驗對工藝做出調整，主要是適當提高化學藥劑的加藥量、配藥比，甚至超量投加化學除磷藥劑，直至再次監(jiān)測的出水總磷含量符合排放標準。該種調控方式不僅相對滯后，而且超量投藥增加了運行成本，削弱了活性污泥系統(tǒng)的生物除磷性能，對整個生物單元的高效脫氮除磷造成了長期不良影響。目前在工程應用中，行之有效的自動加藥反饋系統(tǒng)還缺乏簡單可行的技術與設備，有必要將運行經驗和理論分析結合起來，解決加藥過量破壞生物除磷活性，藥劑質量變差導致加藥不足等問題。通過自動控制按計量學比例投加化學除磷藥劑，可以降低成本和環(huán)境影響。

　　1、P-RTC自動加藥裝置

　　P-RTC智能除磷系統(tǒng)是同步化學除磷的實時自動控制裝置。它主要由化學除磷實時控制模塊、正磷酸鹽分析儀、采樣預處理系統(tǒng)、數字控制器、在線流量計、計量泵等組成?；瘜W除磷實時控制模塊是該系統(tǒng)的核心部件，利用內置的數學模型計算程序自動對進水流量和正磷酸鹽測量值兩個輸入信號進行計算，將計算?的加藥量作為輸出控制信號對計量泵進行自動控制，并在保證磷達標的情況下使除磷藥劑消耗量最小化。系統(tǒng)通過4~20mA電流環(huán)路信號或轉換觸點對計量泵進行連續(xù)控制，如果藥劑投加量低于計量泵的最低流量，將自動觸發(fā)脈沖-間歇運行。主要設備構成和功能見表1。

　　2、與傳統(tǒng)手工加藥的對比

　　2.1 P-RTC系統(tǒng)自控性能評估

　　根據《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918―2002)的一級A標準，出水TP濃度應穩(wěn)定控制到0.50mg/L0結合P-RTC系統(tǒng)的穩(wěn)定度，以及前期檢測點正磷酸鹽與出水總磷的關系，確定采取較為保守的控制方式以防止?水TP超標，最終將正磷酸鹽的設定值確定為0.29mg/L。為考察P-RTC系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性，2017年10月4日一11月7日以RTC系統(tǒng)內的磷酸鹽設定濃度(0.29mg/L)和過程正磷酸鹽儀表反饋濃度為基礎進行評估，結果如圖1所示。

　　由圖1得知，通過對比過程磷酸鹽儀表的反饋濃度和系統(tǒng)設定濃度值，二沉池配水井的實時磷酸鹽濃度在系統(tǒng)設定的0.29mg/L―定范圍內波動，且出水TP穩(wěn)定控制在0.50mg/L。

　　2.2 藥耗對比分析

　　2017年4月―2018年9月，該廠一、二期的聚合鋁鐵(PAFC)藥耗情況見圖2。

　　如圖2所示，二期生物系統(tǒng)增設P-RTC裝置，通過對出水正磷酸鹽實時監(jiān)測，實現(xiàn)了PAFC自動加藥功能。在確保出水水質穩(wěn)定達標的前提下，噸水藥耗明顯降低。通過2017年4月―2018年9月的生產運行數據得知，二期PAFC噸水藥耗比一期純傳統(tǒng)手工加藥降低約17%，污泥產量降低約30%，提高了生物除磷效果。運行一年僅藥劑費用節(jié)約成本超過20萬元，真正實現(xiàn)了節(jié)能降耗，降低了生產成本。

　　2.3 出水水質對比

　　2017年4月―2018年9月，該廠一、二期進出水TP情況分別見圖3、4。

　　如圖3、4所示，該廠一期采用傳統(tǒng)手工加藥方式，對出口TP的濃度控制存在明顯的滯后，且出口TP不穩(wěn)定，存在過高過低點，波動性明顯高于二期。由二期進、?水TP數據曲線可知，P-RTC智能除磷系統(tǒng)可準確監(jiān)測出口TP數據，并及時將監(jiān)測結果反饋于PAFC加藥

　　2.4 設備維護及人工成本

　　因二期P-RTC智能系統(tǒng)采用集自動采樣、自動分析、智能計算加藥量、直接控制PAFC隔膜加藥泵的閉環(huán)工作模式，取代了人工?樣、人工化驗、人工操作PAFC計量泵等操作，節(jié)省了人工費用，間接降低了處理成本。就目前該廠P-RTC智能系統(tǒng)運行情況來看，日常維護相對較為簡單，主要是定期更換試劑、清洗或更換膜斗、更換采樣器的蠕動泵軟管。但該廠二期PAFC投加泵的流量采用沖程調節(jié)的方式，由于調節(jié)過于頻繁，電動沖程調節(jié)機構容易出現(xiàn)故障，使用壽命較短，因此建議對流量采用變頻調節(jié)。

　　3、運行注意事項

　　該污水處理廠在二期好氧池的出水口設置加藥點，投加PAFC，進行化學除磷。二期生物池系統(tǒng)由多個廊道組成，其中南北生物池各對應設有1個加藥點，除磷藥劑與污水混合后經由管道進入二期的二沉池配水井，再分配至4座二沉池。經一年多的實際運行，總結以下注意事項：

　　①如果P-RTC自動加藥裝置測出的流量值和磷酸鹽濃度暫時不可用(例如出現(xiàn)了故障)，系統(tǒng)會自動采用鎖定故障前的加藥量，并按照此加藥量持續(xù)加藥。

　?、谟嬃勘每赏ㄟ^0~20mA或4~20mA電流環(huán)信號連續(xù)驅動，也可以通過轉向觸點驅動。女口果給料速率低于泵的最低沉淀劑流速，系統(tǒng)會自動切換到脈沖/間歇模式。加藥泵執(zhí)行一次加藥任務，最少運行15min，避免泵反復啟動。

　?、跴hosphaxSC正磷酸鹽分析儀如果完好，但不能工作，則應檢查是否觸發(fā)了濕度傳感器，其作用是檢測試劑或水樣是否發(fā)生了泄漏。因此，應視具體情況修復損壞的部件或使?jié)穸葌鞲衅髯兏刹⒅匦聠酉到y(tǒng)。

　?、躊-RTC智能除磷系統(tǒng)未設有加藥泵的故障狀態(tài)反饋，會默認加藥泵運行正常。

　　4、結論

　　P-RTC化學除磷智能實時控制系統(tǒng)，利用其內置的數學模型，以及精確穩(wěn)定的在線監(jiān)測儀表，能夠實現(xiàn)快速、準確、穩(wěn)定的藥劑投加，不僅能夠明顯消除由于進水不穩(wěn)定造成的出水TP波動，削峰效果明顯，使出水TP穩(wěn)定達標，而且在進水TP較低時，可以自動降低藥劑投加量或者間斷性加藥，極大地節(jié)省藥劑投加量。通過一年多的生產運行得知，二期噸水除磷藥耗比一期手工加藥模式降低約17%，全年減少藥劑成本近20萬元。因除磷藥劑投量降低可以有效減少絮凝污泥，節(jié)約污泥脫水和處置費用，P-RTC系統(tǒng)穩(wěn)定運行后平均產泥率由1.5tDS/104nF降至1.05tDS/104m，全年節(jié)省污泥處置費用約60萬元。同時因該智能系統(tǒng)采用閉環(huán)工作模式，在很大程度上解放了勞動力，節(jié)省了人工成本(近3萬元/a)。(來源：光大水務<濟南〉有限公司)