新型自動除磷加藥系統在污水廠的應用

曹治城

摘 要：聚合硫酸鐵在管道中的結晶和黏結等問題，易造成管道堵塞，但投加量會直接影響水處理的除磷效果，因為人工投加無法根據水質，水量對聚合硫酸鐵投加量做實時調節，不能達到理想的除磷效果。因此，結合污水廠的實際加藥情況，研制出一套既可解決管道堵塞亦可實現聚合硫酸鐵的精確自動投加的系統方案，達到良好的經濟社會效益。

關鍵詞：聚合硫酸鐵；堵塞；自動；除磷

常規的污水處理廠除磷加藥主要是在加藥間將聚合硫酸鐵稀釋后，使用計量泵通過管道加入到生物池末端，經化學沉淀和絮凝后達到除磷的目的。但管路太長，容易堵塞、加藥滯后且加藥量盲目、不經濟、不科學[1-3]。下面對傳統方式進行改進，以解決管路堵塞，實現精準投加的目的。

自動除磷加藥系統原理如圖1所示。

本系統大致流程為：將藥物輸送到儲存藥物池，再通過加藥裝置使用可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）自動控制來實現目的。

1 藥物輸送

為避免加藥管路過長，將原藥池建于生物池出水口末端，直接對污水進行原藥計算后投加。使用增壓泵將原始藥劑打入藥池。由于聚合硫酸鐵具有較強的腐蝕性，加藥管道、泵、閥門等內襯需采用耐酸材質，如超高分子質量聚乙烯管（UHMW-PE）或其他耐酸性質較好的材質。

為了防止原液在管道中結晶，形成堵塞，本系統設計了反沖洗裝置。每次輸送藥液后立即使用中水對管道進行反沖。為了避免原液的浪費，反沖系統排出的原液及沖洗水仍排入藥池，這樣可能會造成原液的稀釋，但通過計算可以得到沖洗水的水量，且每次輸送原液僅會造成最先輸送原液和最后輸送原液的藥池原液稀釋，對整體系統不會造成較大影響。原理如圖2所示。

在藥池處于高液位不需要補充藥液時，所有的閥門都會關閉。輸送原液至藥池時，打開閥門VJ，再打開閥門V，直至藥池浮球高位LH動作或原藥劑靶式流量開關檢測到無藥后動作，再關閉VJ，開啟VF沖洗管道。雖然在反沖洗管道過程中，用于清洗的中水會流進藥池，但由PLC嚴格控制反沖時間，藥液的稀釋度對精確投加的影響可忽略不計。

2 儲存藥物池

藥物池采用鋼筋混凝土結構，由于聚合硫酸鐵具有酸性，對藥物池壁面有較強的侵蝕作用，擬采用玻璃鋼作為防腐防滲的內襯。襯里分為3個結構層，第一層為界面層。界面層由界面樹脂（通常為環氧樹脂或環氧酚醛樹脂）組成，其作用是將玻璃鋼層整體粘結到藥品儲罐的內表面，防止介質的玻璃纖維增強，塑料層進一步滲入藥品儲罐的表面。第二層是玻纖層，主要材料為樹脂。其作用是賦予整個內膽以較高的機械強度，緩沖內膽表面與池體表面之間的沖擊作用。第三層是表層，表層一般由平紋玻璃布或表面氈浸漬基體樹脂組成，通過形成富樹脂層起到防腐、防滲作用。

3 加藥裝置

為了降低能源較少的機械設備使用率，本系統利用虹吸原理進行加藥。經過計算，當加藥管進出口高差在80 cm時，采用一根DN25的加藥管進行投加，即可滿足虹吸投加需要。

在加藥管上安裝一個VF比例調節型球閥來調節投加量。在投加過程中，隨著球閥的調節，藥液的流速發生變化。在流速較小時，藥液可能發生結晶，粘附管壁，進而堵塞管道。為了防止加藥管道被堵塞，加入反沖洗系統，由PLC程序控制，定時進行沖洗或根據實際情況進行沖洗。

加藥裝置如圖3所示。

4 PLC自動控制

增設1套PLC自動控制系統，控制注藥過程及投加過程，最主要的是通過投加量的精確計算來調節出藥管中的電動調節閥開度，以實現精確加藥。

根據多次實驗測試發現加藥量與磷去除量有以下關系：Y=A+BX（A和B暫時未知。X是在線磷酸鹽測量儀上的當前值減去達標值，Y是通過計算后得到的除磷劑需求量。即：

在數據庫中找出30個磷含量和聚合硫酸鐵的投加值，計算得出A和B的初始值。在后續的自動給藥系統中，可以手動調節聚合硫酸鐵的劑量，并記錄歷史給藥數據。隨著數據庫數據的增加，可以自動更改相應的A和B值，以達到預期的效果。

PLC控制單元主要采用神經網絡自動加藥控制系統，利用神經網絡的自學習和自適應特性實現加藥控制。系統工作原理如圖4所示。

5 結語

通過對傳統除磷加藥系統的改進，避免了因加藥管路太長而導致的管路易堵塞、加藥滯后等問題，同時，實現了除磷劑的精確自動投加，在達到節能減排目的的同時，還具有良好的經濟社會效益。

[參考文獻]

[1] 顏智慧.除磷加藥自動控制技術在污水處理廠的應用分析[J].科技經濟導刊，2019，27（11）：104-105.

[2] 楊超，杭俊亮，祝磊，等.污水處理除磷加藥智能化控制系統的研究[J].海峽科技與產業，2017（12）：120-122.

[3]沈敏，施漢昌.污水處理廠除磷加藥控制系統及其應用[J].海峽科技與產業，2017（6）：166-167.