污水处理技术之氧化沟工艺自控优化的探索和研究

5编写PLC程序实现运行工艺优化改进

5.1编程思路

从自动化程序上来说，之前的模式只能称为半自动化模式，溶解氧和曝气机的运行没有联动关系，优化改进后的工艺模式，可以称为全自动运行模式，PLC自动根据溶解氧来控制曝气机的开启台数和频率。

全自动运行模式，分为四个阶段，每个阶段需根据所在阶段的溶解氧控制要求对曝气机的频率进行自动调节，此外，当曝气机运行频率过高超过一定的时间后仍无法达到所需溶解氧时，需增开一台曝气机，同理，当溶解氧已达到控制要求，曝气机运行频率过低超过一定的时间后，需关闭一台曝气机。

5.2编程步骤

全自动运行模式主要通过计时器的计时功能来确定系统处于哪个阶段并执行相应阶段的程序。我们将计时器定义为Timer，总周期定义为Cycel，阶段一周期定义为Cycel1，阶段二周期定义为Cycel2，阶段三周期定义为Cycel3，阶段四周期定义为Cycel4，Cycel=Cycel1+Cycel2+Cycel3+Cycel4。计时及周期单位均为分钟，Timer在0至Cycel范围内循环计时。

此外设计4个PID控制器，用于控制曝气频率，PID1为沟Ⅰ反硝化控制，PID2为沟Ⅱ硝化控制，PID3为沟Ⅰ硝化控制，PID4为沟Ⅱ反硝化控制。

5.2.1阶段一

当0≤Timer<Cycel1时沟Ⅰ进水，沟Ⅱ出水。

5.2.2阶段二

当Cycel1≤Timer<（Cycel1+Cycel2）时，沟Ⅰ不进水、不出水，沟Ⅱ同时进水和出水。该阶段持续时间短，只是一个过渡阶段，因此程序上不考虑曝气机的增开和关闭，采用默认开启的方式。

5.2.3阶段三

当（Cycel1+Cycel2）≤Timer<（Cycel1+Cycel2+Cycel3）时，沟Ⅱ进水，沟Ⅰ出水。该阶段曝气机和PID控制器的开启方式同阶段二，但需考虑曝气机的增开与退出。

5.2.2阶段四

当（Cycel1+Cycel2+Cycel3）≤Timer<Cycel时，沟Ⅰ同时进水和出水，沟Ⅱ不进水、不出水。该阶段和阶段二一样，持续时间短，只是一个过渡阶段，因此程序上不考虑曝气机的增开和关闭，采用默认开启的方式。

5.3上位机修改

为了方便对全自动模式工艺参数的修改和过程监控，我们对上位机进行了相应的修改，如下图所示：

图5-1

通过上图所示窗口，我们可以对反硝化溶解氧和消化溶解氧控制目标进行设定，可以对阶段一至阶段四各个周期进行设定，可以进行全自动模式和原先模式的切换，全自动模式下可以进行频率限制保护和撤销。此外还可以实时显示当前系统所处的阶段，以及这个阶段沟Ⅰ和沟Ⅱ的曝气机控制频率。

6运行工艺优化改进后的优势

6.1氧化沟出水水质更加稳定

通过此次工艺调整后，增加了双沟切换时的过渡阶段，目前过渡阶段周期为20分钟，理论上可以降低氧化沟出水中的总磷和氨氮，可通过化验分析过渡前和过渡后沟Ⅰ、沟Ⅱ中上清液的数据来检验实际效果，如下表所示：

表6-1

从上表中可以看出，由于沟Ⅱ同时进水和同时出水，从阶段一末到阶段二末，水中氨氮和总磷均有小幅度的上升。沟Ⅰ经过20分钟的闷曝后，从阶段一末到阶段二末，污水中氨氮有了小幅的下降，但不明显，低于预期，总磷下降较为明显，从0.74降到0.57，降幅达到23%，为即将到来的出水提供了一定的保障。

从上表中还可以看出，从阶段一末到阶段二末的过渡期内，沟Ⅱ的水质要明显好于沟Ⅰ，因此过渡期内，沟Ⅱ继续出水，等沟Ⅰ经过20分钟的闷曝后再切换成沟Ⅰ出水，可以提高氧化沟出水的稳定性。

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