污水提升泵站運行模式優化設計

李思聰 王慶龍 余暢舟

摘 要：針對污水處理廠污水處理效果不佳、能源浪費等問題，從污水提升泵站運行模式優化的角度，給出了改進的設計方案——多變量控制、恒定出水量、低水位運行的策略，提高了系統的穩定性、快速性、準確性，使后續單元可以穩定高效運行，增強了管網調蓄能力。

關鍵詞：污水提升泵站；恒定出水量；運行模式

中圖分類號 TU992.25 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）13-0089-02

Abstract：Sewage treatment plant potential problems such as poor sewage treatment and energy loss.In the view of operation mode optimization for sewage pumping station，an improved control strategy with multivariable control，constant water output，low water-level operation is adopt to solve these problems，which improves the stability，rapidity and accuracy of the system.Operation characteristics of the follow-up unit and storage capacity of the pipe network is enhanced.

Key words：Sewage pumping station；Constant water output；Operation mode

隨著城鎮化的不斷發展，工業及生活產生的廢水日益增多，污水處理廠的凈化工作量也隨之劇增，凈化后的水體質量與凈化系統能源消耗成為了污水處理廠關注的焦點，而污水處理廠進水提升泵站是影響污水凈化效果重要的一環。現階段常用的進水提升泵站運行模式存在著諸多問題，本文針對這些問題提出了一種優化的解決方案。

1 污水處理過程概述

污水處理流程如圖1所示。分布在城鎮各處的截流管道將污水匯集，流經粗格柵去除水中較大的懸浮物后輸送至泵房，再經過細格柵和旋流沉砂池進一步物理清理，出水進入初沉池，經初沉后，約可去除可沉物、油脂和漂浮物的50%、BOD的20%，隨后污水流入A/O池降解有機物及除磷脫氮，在二沉池中污水絮凝沉淀，上層澄清液可排入附近河道，下層污泥進入回流泵房，其中的部分活性污泥回流至A/O池循環利用，剩余污泥脫水外運[1]。

污水提升泵站是污水處理工藝流程中重要的處理單元之一，其作用是將管網中的污水提升至合理高度，實現后續單元重力自流[2]。而進水泵站直接影響污水處理廠進水流量的動態特性，對后續處理工藝中生化、物化等過程的穩定運行起著至關重要的作用。

2 常規運行模式及存在的問題

現階段，我國污水處理廠進水提升泵站大多采用浮球控制和基于PLC的簡單自動控制。浮球控制是根據泵坑內的液位控制水泵的啟停，到達指定液位將污水一次性排出，由于進水流量的不穩定性，水泵機組啟停頻繁，降低了水泵壽命[3]；基于PLC的簡單自動控制通過比較集水井中液位計測量的液位與設定的液位偏差，采用PID算法產生控制信號控制水泵的運行，目前大多結合變頻器調節水泵轉速，從而避免了水泵頻繁啟停的問題。

污水處理是一個浩大、復雜的工程，處理過程動態多變，干擾因素層出不窮，現階段的幾種運行模式遠遠無法解決污水處理中存在的諸多問題，具體表現在以下幾個方面：

（1）僅控制液位偏差這一底層對象，系統的穩定性較差[4]；（2）目前控制方式大多為保持泵房進水流量與出水流量相等，出水流量幅度變化大，對后續單元沖擊嚴重，吸附、沉淀等過程很難穩定進行；（3）高水位運行，降低了污水管網調蓄作用，管網淤積通水能力差，進水炭源降低氨氮升高，對有效實現生物除磷脫氮效果不利[5]。

3 運行模式優化設計

合理控制污水處理廠進水提升泵站出水量可以較好的解決上述問題，本文提出泵站出水量恒定的運行模式。

圖2為污水提升泵站控制示意圖，底層控制對象有輸入輸出流量、集水池液位、變流器電壓電流、水泵轉速等。

輸入流量檢測可算出一天的平均進水量，將其作為出水量的設定值，這樣做的目的是削峰填谷，且穩定的出水量十分有利于后續環節中各污水處理單元的穩定運行。進水量的前饋控制還可以實時監測集水池進水情況，若某段時間液位持續高漲且進水量一直很大，視為突發情況。在特殊情況，如特大暴雨，則出水量的給定值需重新設定，后續生化、物化等工藝環節也需相應調整。液位檢測是應對突發情況的第二層措施，若液位超過高位限制則立即報警，防止污水溢出。

通過對變頻器電壓電流及水泵轉速的檢測實現轉矩內環的轉速、磁鏈閉環矢量控制，使水泵轉速穩定、準確并快速跟隨給定量的變化。正常情況下水泵轉速的控制即可準確控制出水流量，引入輸出流量的反饋控制可以增加進一步的保障。

4 結語

本文給出了一種污水提升泵站運行模式優化設計方案，針對底層控制對象單一，系統穩定性差的問題，本設計采用帶轉矩內環的轉速、磁鏈閉環矢量控制。

針對出水流量幅度變化大，后續單元很難穩定進行的問題，本設計采用變頻控制技術控制水泵，轉速可連續調節，使污水處理廠均勻進水，減少對后續處理單元的沖擊，提高了處理后的水體質量[6]；針對高水位運行帶來的種種不利，本設計通過對泵站液位、流量等多個參數的協調控制，容易實現低水位穩定運行。優化后的運行模式具有污水處理效果好、高效節能、穩定性優良、適應性好的優點，對進水提升泵站的工程應用有一定的借鑒意義。

參考文獻

[1]彭小玉，秦斌，王欣，等.污水處理廠提升泵站穩流節能優化控制系統[J].湖南工業大學學報，2016，30（2）：84-89.

[2]肖楚漢.污水提升泵站的節能方法研究[D].長沙：湖南大學，2014.

[3]王志.污水提升泵站自控系統的研究與應用[D].廈門：廈門大學，2016.

[4]李麗麗.淺談污水處理過程的節能優化控制[J].資源節約與環保，2015（6）：13-14.

[5]柴春省，張永.污水泵站集水池超高水位運行的危害[J].中國科技信息，2015（22）：86-87.

[6]趙冬泉.基于穩流節能的污水處理廠進水泵站智能控制方法[J].中國建設信息（水工業市場），2010，26（6）：135-138.

（責編：張宏民）