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暑期污水处理厂生产实习报告
信息工程与自动化学院 自动化083 方俊杰
摘要
在本次昆明市第四污水处理厂的生产中，我们学习到了污水处理的方法流程及其过程中自动化的应用，主要表现在污水处理中应用PLC系统进行管理。除污技术主要以3AMBR生物除污技术为主，核心产品是PVDF中空纤维膜。在实习过程中还了解到了各仪表的功能，如压力表、真空表，以及各种流量计，如污泥流量计、电磁流量计等。实习工程中还参与了设备维修等工作，在维修汽水分离器的过程中，深入了解了其内部结构。在这次实习中，我们取得了很大的成果，在课本中学习到的知识应用到了实际中，积累了很多社会经验。
The fourth in kunming in the production of sewage treatment plant, we learn the sewage treatment method of proce and the proce automation, mainly in the application of PLC in sewage treatment system management.Decontamination technology mainly in three AMBR biological decontamination technique is given priority to, the core product is PVDF hollow fiber membrane.In practice, the proce also learned about the function of each instrument, such as preure gauge, vacuum, and all kinds of flowmeter table, such as sludge flowmeter, electromagnetic flowmeter, etc.Practice project also participated in equipment maintenance, maintenance work in the proce of water separator, understand its internal structure.In the practice, we have made a lot of achievements in textbooks, learn to apply to the actual knowledge of, and accumulated a lot of experience in the society.本次暑期实习为工厂生产实习，为期四星期，时间从2011年7月11日开始到2011年8月5日结束，联系实习单位是滇池水务有限责任公司，通过公司的安排，我们被安排到位于昆明市龙泉路的昆明市第四污水处理厂进行实习。
昆明市第四污水处理厂位于市中区北部、盘龙江油管桥附近，主要负责处理市中区北部的生活污水和工业废水，在前期采用ICEAS 工艺。ICEAS 工艺全称是“间歇反应器体系的连续进水、周期排水、延时曝气好氧活性污泥工艺”，按脱氮除磷方式运行，设计处理能力6 万m3 / d。污水在经过人工格栅、机械粗格栅由进水泵房中的潜水泵提升进入厂区配水系统，由细格栅去除水中较小的渣子后，通过平流沉砂池将水中的泥砂沉淀去除。除渣是为了保证后续处理设备的安全和处理效果。接着，水在经过巴氏计量槽计量后，由六角配水井均匀地分布至12 个ICEAS 反应池，在经过一系列生化反应过程后，达标的水被排出池外，进入盘龙江、翠湖公园，生化反应过程中产生的剩余污泥，被抽至污泥浓缩池，经过脱水机脱水后外运。至此，整个污水处理过程完成。ICEAS工艺具体流程图如图一所示。
图一 ICEAS工艺流程图
ICEAS 反应池是整个污水处理工艺的核心，它集初沉池、曝气池、沉淀池为一体，处理过程循环往复进行，12 个ICEAS 反应池的结构和尺寸完全一样，每个ICEAS 反应池内主要有:2 166 个7 in 微孔曝气头及管道，1 个高精度的电动碟阀，2 台水下搅拌器，1 台滗水器，1 台剩余污泥泵，1 台溶氧仪，1 台超声波液位计，1 台水位调节堰门。曝气采用5 台(2 用3 备)离心鼓风机，压缩空气经过空气总管送至12 个池子的空气支管，由一个高精度的电动碟阀加以控制，整个空气管道网络是连通的。如图二。图二 ICEAS反应池构造示意
ICEAS 反应池生化反应的控制以DCS 控制系统控制网构成上位计算机通过工业以太网与PLC 工作站链接，构成通讯环网。2号PLC 站为中央控制站，是整个DCS 控制系统的核心。在其计算机上可显示全厂主要设备的运行情况，全厂模拟量数据的历史趋势画面,厂区建筑物布局，污水处理流程，12 个反应池的运行阶段及运行时间。画面上的建筑物示意图还具有图形菜单功能，用鼠标点击可直接进入该构筑物相应的操作功能画面，进行所需的操作。它同时还负责控制进、配水系统设备，除渣系统设备，12 个生物反应池系统设备，风机房内设备，可对1号PLC 站所有设备的运行状况加以监视和远程自动、手动控制，3号PLC 站即脱水机房设备由于需人工实时干预，故不能远程控制，只是加以远程监视，而设就地集中控制，1号、3号PLC 站在现场设操作员终端进行现场操作。另外还对整个DCS 控制系统控制参数的修改和设置设有操作权限，防止无关人员进入和误操作。需要说明的是，由于ICEAS 工艺的周期循环性较强，加之反应池数量较多，需控制的设备和仪表也较多，如不采用自动控制是不可能顺利运行的，因此自动控制系统对ICEAS 工艺来说是极为重要的。但是ICEAS工艺有很多缺点，具体有以下缺点：(1)由于受诸多因素的影响，污水的生化处理过程采用闭环自控是不现实的。(2)由于各个ICEAS 反应池功能一样，每个池子的状况都关系到全厂总出水的水质，如反应池数量过多，将给操作人员对生化处理过程的工艺检测和控制带来困难和大量的重复劳动。(3)ICEAS 工艺中没有设置活性污泥回流，这对反应池污泥浓度的控制和预反应区的吸附作用是不利的，减少了工艺控制的手段，应考虑增设活性污泥回流至配水井或预反应区。设置污泥回流还可大大减少各反应池活性污泥系统的差异，方便生产控制。(4)由于采用离心式鼓风机将空气加压，通过连通的空气管道网络送到各ICEAS 池，所以在编排工艺时序控制时间时，必须考虑鼓风机对同时曝气的反应池数量的承受能力，这就大大限制了工艺各阶段时间的调整。
2009年11月24日，昆明滇池投资有限责任公司与北京碧水源科技股份有限公司签订合同，直接委托对方公司用3AMBR膜技术升级改造昆明市第四污水处理厂，使该厂处理排放的污水达到国标最高标准。同时，已在改造的其他7个水厂也将在年底实现该标准的污水排放水平，以削减对滇池水体的污染。3AMBR是碧水源公司进过多年研究开发，具有独立知识产权的强化脱氮除磷膜生物反应器技术，3AMBR是生物脱氮除磷的原理与膜生物反应器技术相结合的污水处理新技术，前置缺氧-厌氧-后缺氧-好氧流程及进水，根据进水条件和出水要求人工创造和控制三段时空比列的运转，充分发挥膜生物反应器高活性污泥浓度和高效率硝化的特性，使脱氧除磷能力大大提高，去除率到80%以上。
现昆明市第四污水处理厂采用的技术即为3AMBR除污技术，其技术的详细介绍将在后面叙述。以上为实习单位的一些介绍。
7月11日早晨，我们来到了第四污水处理厂，在厂长的安排下，一位老师傅带我们参观了一下全厂，首先为我们讲了生产安全等需要注意的地方，一定要注意不能失足掉入污水池里，上污水池一定要两人以上同行等等生产安全知识。可见安全生产在工厂中的重要性。在参观过程中我们了解了厂的具体结构及各区分布。第四污水处理厂有南池和北池两个池，以及南边设备间及北边设备间，中控室位于南设备间，可控制南北两个设备间的所有设备的开关以及各仪表开关量。污水为昆明市生活污水，经过处理后可直接排入盘龙江。南北污水池均有厌氧池、膜池，南北池中间为沉砂池。核心技术是PVDF中空纤维膜，位于膜池中。膜池如下图所示。
图三 南池的膜池
参观过后，我们的第一件工作紧接而来，我们到中央的沉砂池时，跟随一位工作人员参加了沉砂池里的污泥量探测仪器的探头清洗任务。污泥量探测仪器主要作用是探测沉砂池污水中污泥量，其探头镜片长期浸泡在污水中，镜片上会被大量的微生物及污泥所覆盖，应定期清洗。我们接受了清洗任务，镜片为椭圆形，大小为指甲盖大小，清洗时用镊子夹住一些棉花蘸取酒精后，从镜片一端擦向另一边，不要来回擦，并且要注意镊子为坚硬的金属，所以擦洗时不能碰到镜片，清洗时为两个人，一人用棉花擦拭镜片，另一人在旁用清水冲洗。下图为沉砂池。
图四 沉砂池
清洗污泥量探测仪后，我们来到设备间，参加了浊度仪镜头的清洗任务，浊度仪在南北设备间各有5个，总共10个，它负责监控处理后的水的浊度，若浊度超过标准值，则说明除污没达标，但是也有可能是浊度仪的镜头长期处于水中，镜头被东西覆盖，需要清洗。浊度仪的测量方法工人师傅也和我们说明了一下，浊度仪内有一个小的电灯泡，工作条件下是亮的，其光线射到灯泡下面的放大镜上，放大镜又将光线射到下方的探头镜片，探头通过光线的强弱来采集水的浊度，以判断水是否达标。浊度仪内部的灯泡、放大镜以及探头镜片都需要清洗，清洗方法则和污泥量探测仪镜头的清洗方法一样，再这里就不在重述。浊度仪如右图所示。
浊度仪数值表
在第二天，工作人员主要为我们介绍了具体污水处理的流程，第四污水处理厂在技术更新以及厂区设备改造后，处于新兴期，其新技术在污水处理实际上较之前的技术更为先进和环保。3AMBR的除污流程分为三个步骤：(1)预处理系统；(2)3AMBR系统；(3)消毒排出。
一.预处理系统
1.进水：污水来源主要为昆明市生活污水； 2.细格栅：过滤污水中的大块垃圾； 3.暖气沉砂池：沉淀大量污泥； 4.超细格栅：过滤剩余的小块垃圾； 二.3AMBR系统 1.第一缺氧池； 2.厌氧池； 3.第二缺氧池； 4.好氧曝气池：通过鼓风机房，将空气排入污水中，1-4步骤
均为除去各种细菌等；
5.膜池：核心技术产品，通过生物膜技术去除水中的剩余污泥
具体膜介绍如下图。
图5 PVDF生物膜介绍
三.消毒排出
目前第四污水处理厂在消毒方面以两种方式进行，一种为次氯酸钠消毒方式，另一种为臭氧消毒方式。进过消毒后，水质已超过国家一级A标，直接排入盘龙江中。
新的3AMBR技术较之前的ICEAS技术有很多优点：
(1).出水水质标准高：稳定达到一级A和高品质再生水标准；(2).脱氧除磷效率高：去除率80%以上；
(3).剩余污泥少：反为传统工艺的三分之一到二分之一，减少二次污染；
(4).系统占地少：仅为传统工艺的二分之一；
(5).工艺流程简单：设备化程度高，易于实现对老厂的扩容指标；(6).运行管理简单：自动化智能化程度高，运行管理简便。通过工人师傅的讲解和介绍我们了解3AMBR技术的知识，通过这些也了解到了新兴技术的先进性，生物除污的环保性比过去的化学除污技术环保得多，除污质量也更好了。
在第二天，我和组中的另一名成员有了新的任务，每天早上到南北池的膜池中取污水进行沉淀性实验，每一个池子取一小瓶水，然后取出100ML，通过滤纸过滤，5分钟后测量100ML污水嫩过滤出多少清水，基本上5分钟100ML污水需要能过滤40ML-50ML的清水。若低于此值，则说明膜池除污性能未达标，需要清洗PVDF生物膜。清洗生物膜很重要，关系到除污能力，生物膜是由很多的膜丝构成，膜丝中空，通过鼓风机将空气排入污水中，污水翻滚，膜丝将污水中的污泥吸收，达到去污效果。但生物膜长期在污水中，也会使得膜丝堵塞，去污能力下降，因此通过膜池污水沉淀性实验得到的数据，即可了解到PVDF生物膜是否需要清洗。所以沉淀性实验是很重要的，要尽量确保数据的精确。另一个任务也差不多，不同的是取水地点为南北膜池两边的沉砂池，也是每个池取100ML水，然后做沉砂性试验，测试沉淀的泥沙量。最后则是在厌氧池取水，然后送到化验室化验，测试污水中的微生物及细菌的含量，以确保污水处理的良好性。
沉淀性实验如图五所示。
图五 沉淀性试验
通过工作安排，我们每天的任务也确定了，每天早晨取污水化验，确保污水处理过程不出错，然后在中控室观察处理过程中的各仪器仪表的数据是否准确，确保生产安全等。另外则是通过中控室的数据监控，定期清洗各池内的污泥量探测仪以及南北设备间的浊度仪镜头，保证设备的正常运行。在中控室，可以观察污水处理的各环节情况，若设备出问题，比如压力过大，则系统会自动发出警报，请求监控人员调节。通过系统也可以实现各阀门的开关等，南北设备间中的浊度仪的实时数据也在系统上表现出来，若浊度显示过大，则可能是处理度不够，膜池出现问题，也有可能是浊度仪的探头在水中长期浸泡，镜头被覆盖，需要清洗。中控室中充分体现了自动化技术在生产过程中的重要性，主要体现在实时监控，自动开关，安全报警等等，极大地省去了很多的人力物力。下图为中控室内部分图片。
在实习过程中我们还参加了一次设备维修。在生产过程中发现汽水分离器没能正常工作，汽水分离器的作用是将汽水分离，污水经过膜池处理后，排入管道，此时管道中会含有大量空气以及待消毒的水，若此时将其直接排放到消毒罐中，则会使消毒罐中充入大量空气，压力增大，不能确保设备安全，因此需要汽水分离器将空气和水分开。汽水分离器的工作原理是通过真空罐上下的传感器检测水位来判断进水还是出水，当上传感器检测到水位到达时则会开始排水，当水位下降的一定量，使得下传感器检测到水位时则会停止排水。而问题就出在汽水分离器能在水位高时排水，排水却不能停止。由此我们判断应该是下传感器出现了问题，使得排水阀门不能正常关闭。
在检修过程中，我们见到了汽水分离器中的下传感器，此设备名叫LS-YC型音叉式液位开关。音叉由压电晶体激励产生振动，当音叉被液体或固体浸没是振动频率发生变化，这个频率变化由电子线路检测出来并输出一个开关量，达到液位报警或控制的目的。
通过检修发现下部的音叉式液位开关的叉体出现弯曲及生锈，通过处理，汽水分离器可以正常工作了。在维修过程中我们应用了课本中所学到的知识，将理论知识与现实结合了一起，体会到了理论知识的重要性，也意识到了现实中应该多观察、多思考，与理论结合才能干好工作。
下图为LS-YC型音叉式液位开关以及汽水分离器。
为期四星期的工厂生产实习在不知不觉中结束了，在这次的生产实习中，体会到了很多平时学习中学习不到的知识。深入工厂，亲自参加生产，为我们带来了一次全新的体验，理论与现实的差别很多，但是也体现了理论与现实结合的重要性，凡事都要亲自动手才能体会到劳动的意义。在这次工厂实习中，也达到了学校对我们得要求，我们学习到了很多传感器、变送器以及各类仪表的具体功能，课本上知识简单的平述它们的功能，而这次我们则是亲眼观察，亲手调节，巩固了平时所学的知识，为以后的学习工作奠定了很好的基础。
在此我们感谢学校以及工厂为我们提供的这次实习机会。
参考文献
[1]LS-YC型音叉式液位开关使用指南 [2]工厂安全指南 [3]检测技术及仪表 附录
附录为昆明市第四污水处理厂设备间中的部分仪器图片。
