一、 概述

    山东华鲁恒升化工股份有限公司大氮肥国产化改造项目已开车成功，为了防止该生产装置产生的废水污染环境，在大氮肥装置施工的同时，新建了一套氨氮污水处理设施。该设施的核心处理单元为序批式活性污泥法生物处理装置。序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor）也称为间歇式活性污泥法，是20世纪70年代初，美国的Irvine教授等人研究开发的好氧生物处理新技术。其处理工艺流程大体是进水―格栅―沉砂池―初次沉淀池―SBR反应池―出水。该工艺系统组成简单，不设二沉池，不设污泥回流设备，建设和运行费用比较低，不易污泥膨胀，处理水质好，运行灵活等较多优点。SBR的运行工况以间歇操作为主，运行操作在空间上是按序列、间歇方式运行的。因为废水一般是连续排出，此时间歇反应器必须是两个以上才能适应进水的连续性要求，废水依序分别进入每个池子；在时间上也是按次序间歇运行的，一般按运行次序分为五个阶段，分别为进水、反应、沉淀、排水排泥和闲置，这五个过程称为一个运行周期。一个周期的时间一般为6个小时，即每个反应器每天可以重复4个周期。在一个运行周期中，各个阶段的运行时间、反应器内混合液体积的变化以及运行状态等均可根据具体的废水水质、出水要求等进行灵活掌握，因而SBR工艺的操作是灵活多样的。其具体操作过程简述如下：

    1、进水期：将废水引入反应器，废水中的污染物被存在于反应器内的活性污泥大量吸附、吸收。此过程也可根据水质等情况进行曝气等操作。
    2、反应期：进水结束后通过曝气搅拌等操作对有机物、氨氮等进行生物降解；
    3、沉淀期：停止曝气搅拌等操作，对处理水进行澄清的过程；
    4、排水排泥：SBR反应器内的混合液经过一定时间的沉淀后，将反应器中的上清液排出反应器，并将反应过程中产生的剩余污泥排出反应器。
    5、闲置期：在静置无进水的情况下，微生物进行内源呼吸，并起一定的反硝化作用，为下一个循环做准备。有时也将闲置期去除，但影响去除效果。
    SBR反应器的每一步操作，都具有上下连贯性，对时间的把握非常严格，如果人工操作很难达到预期的效果，必须依靠计算机的控制才能取得较好的处理效果。因此SBR池装置的应用是与自动化控制技术的飞速发展，特别是监控技术的自动化程度以及污水处理厂自动化管理要求密切相关的。
    我公司的生产废水是氨氮含量较高而碳氮比较低的污水，处理难度较大，其大体水质为：CODcr≤500mg/I； BOD5≤250mg/I； NH3-N≤300mg/I ； SS≤200mg/I；根据装置生产规模，预计日产生废水量为600－720m3/h,小时流量为25－30m3/h。

二、工艺流程及系统配置

2.1工艺流程
    由煤气化来的污水首先进入调节池进行水量水质的调节、均衡，后用泵打入混凝絮凝池及沉淀池进行混凝澄清处理，经过处理的水再进入SBR 池进行生化处理合格后排放。产生的剩余污泥及沉淀池来的污泥进入污泥浓缩装置，经过压滤机处理后进行焚烧无害化处理。
流程示意图如下： 

2.2系统配置
    为保证工艺流程长期安全、稳定地运行，华鲁恒升大氮肥生化水控制系统采用浙大中控的JX-300X DCS系统。浙大中控的JX-300X DCS系统，充分应用了最新信号处理技术、高速网络通信技术、可靠的软件平台和软件设计技术以及现场总线技术，采用了高性能的微处理器和成熟的先进控制算法，具有高速可靠的数据输入、输出、运算、过程控制功能和连锁逻辑控制功能，能适应更广泛更复杂的应用要求，是一个全数字化、结构灵活、功能完善的新型开放式集散控制系统。
    项目由一个工程师站、一个操作员站、一个控制站组成，系统结构拓扑见图2。其中通讯网络和主控制卡、数据转发卡及重要的模拟量输入采用冗余配置，保证系统安全高效运行。

系统配置清单如下：

三、控制要求与实现：本项目利用JX-300X DCS系统提供的图形化组态功能，编制了用户控制软件包，很好地实现了控制要求。

3.1 SBR系统：

    以SBRA一个循环为例；

    a、进水阶段：进水阀门G6301 a一开，G6301 b关闭，C6301a风机开启，P6302a/b开启，其余关闭；达到规定时间C6301a风机停，风机停后P6315a即可开启，运行规定时间（时间可调）停。然后风机C6301a开启曝气，达到规定时间停，风机停后P6315a又即可开启，运行规定时间（时间可调）停。如此曝气搅拌几个循环，这些循环先后顺序均需可调。C6301a风机故障后可切换到C6301c，C6301b风机故障也可切换到C6301c，同时，画面上作切换按钮。此后进入沉淀阶段：进水阀门G6301 a关闭，P6302a/b停，其余设备均停。达到规定时间，沉淀结束，滗水器S6301 a开始下降并按程序排水，达到规定时间后自停并上升到规定位置；期间在线PH随时监测SBR池酸碱度变化，并根据PH值情况：低于规定指标开启P6313a向系统加碱，高于规定值停P6313a并报警。 P6313a故障后可切换到P6313b。

    b、中间水池：液位低于低报开启P6301a/b（P6301a/b为一开一备，如果P6301a故障，可现场手动切换到P6301b，反之亦然）向该池进水，液位再低报警；若液位达到高报停P6301a或b泵，再高报警；

    c、SBR池（A或B）水位低于规定值中控室报警，若适逢滗水器按程序工作，滗水器应自动停止下降并开始上升，高于规定水位中控室报警并停运P6303a或b。

    d、进水切换阀：A池进水时G6301 a开启，G6301 b关闭；B池进水时G6301 b开启，G6301 a关闭。
    e、SBR池各运转设备的运转起止时间均为可调的。

3.2预处理系统：

    a、雨水调节池水位高于规定值报警，低于规定值时报警；生活污水调节池水位高于规定值时报警，低于规定值时报警。

    b、P6301泵开启，Y6301加磷酸系统P6312a/b启动，Y6302加碱系统P6313a启动（P6313a故障后可切换到P6313b，画面上作切换按钮），Y6304加絮凝剂系统P6314a/b启动，A6301，A6302a/b搅拌系统启动，M6301沉淀系统刮泥机启动；P6304a排泥泵启动，且P6304a运行时间可自行设置。P6301泵停止，上述系统停止。

    c、Y6302系统与混凝池在线PH联锁，低于PH规定值开启P6313a投加液碱，高于规定值停运P6313a；

    d、五个加药系统各储罐和各储水池（共计8个）的高低液位均能在控制室报警指示。

    e、所有联锁运转设备如有故障均能在控制室报警指示。

3.3污泥压滤系统：

    a、M6302A压滤机启动，5分钟后污泥管道泵P6317启动；

    b、污泥管道泵P6317启动，泥浆给料搅拌机M6302B启动，PAM（+）加药泵P6316a/b启动，污泥储罐T6303搅拌机启动，污泥池污泥提升泵P6307a/b启动。

    c、M6302A压滤机故障（含停运），污泥管道泵P6317联锁停运，并将报警信号传送控制室，M6302A压滤机能实现远程紧急停车。

    d、污泥管道泵P6317停运（手动或自动），泥浆给料搅拌机M6302B停运，PAM（+）加药泵P6316a/b停运，污泥储罐T6303搅拌机停运，污泥池污泥提升泵P6307a/b停运。

四、投运效果

    大氮肥生化水实现了全自动运行，从自动进水―格栅―沉砂池―初次沉淀池―SBR反应池―出水，操作人员只需按下“自动/手动”按钮即可。整个过程中控制效果良好，无需人工干预。从近半年的运行情况来看，该控制系统完全满足污水处理工艺的要求，提高了处理效率，降低了工人的劳动强度和运行成本，体现了污水处理站的现代化水平，具有和工艺成套应用及推广的价值。经过半年多的调试运转，经检测，该工艺的各项指标均达到了国家污水综合排放标准。

五、结束语

    大氮肥生化水集散控制系统投运至今，性能可靠，运行平稳。特别是利用JX-300X DCS系统的提供图形化组态软件包实现了从自动进水―格栅―沉砂池―初次沉淀池―SBR反应池―出水的自动顺序控制和连锁报警的实现。从大氮肥生化水处理的顺利投运，可看出JX-300X DCS系统在化工自动化应用方面具有如下优点：

    1、 可靠性高，软硬件性能稳定。
    2、 操作简单，维护方便。纯中文的组态和监控画面，为维护人员、操作人员提供了良好的人机接口。全自动启停和控制，更是大大降低了对人员素质的依赖，避免了误操作可能性。
    3、 通讯网络和主要控制部件都可以更加需要采用热冗余，在提高系统安全性的基础上，提高了系统的性价比。
    4、客户服务及时，配品配件供应方便等优势。