CN112707582A - 一种城市污水回用于火电厂的预处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种城市污水回用于火电厂的预处理系统，包括城市污水生物二级处理工艺、基于OPC技术的城市污水生物二级处理集散控制系统以及对经生物二级处理工艺后产出中水的深度处理工艺。本发明通过集散控制系统控制城市污水生物二级处理工艺，实现了污水处理的实时优化，并降低能耗，对城市污水进行生物二级处理得到的中水进行深度处理，去除中水的硬度、碱度、细菌和重金属，满足电厂回用水的水质要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种城市污水回用于火电厂的预处理系统，属于污水处理技术领域。
背景技术
随着世界经济的迅速发展与人口的剧增，水资源的短缺和水环境的恶化日益突出，水资源的短缺给经济发展和人们生活带来了严重影响．在解决这一问题时，无论是发达国家还是发展中国家，都必须考虑水资源的回用，中水利用就是种有效的水资源回用方式。中水主要是指城市污水或生活污水经处理后达到一定的水质标准、并可在一定范围内重复使用的非饮用水，其水质介于上水(自来水)和下水(排污水)之间。中水回用可以减少城市污水的排放，降低对水环境的污染，是清洁生产、污水资源化的具体体现。
火力发电厂一直是耗水大户，2×600Mw的发电机组耗水量约为8×10m／d，相当于一个中小城市的居民用水量，其中循环冷却水占总耗水量的2／3以上，这部分耗水均以蒸发和风吹形式损失，基本不会形成污染．由于循环冷却水水质的要求不高，将中水回用作为火电厂循环冷却水的补充水，可以在扩大中水回用规模的同时，给火电厂提供充足水源．但如何保证水质稳定，以及循环冷却系统的运行可靠性是回用技术的关键。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种城市污水回用于火电厂的预处理系统，通过集散控制系统控制城市污水生物二级处理工艺，实现了污水处理的实时优化，并降低能耗，对城市污水进行生物二级处理得到的中水进行深度处理，去除中水的硬度、碱度、细菌和重金属，满足电厂回用水的水质要求。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：
一种城市污水回用于火电厂的预处理系统，包括城市污水生物二级处理工艺、基于OPC技术的城市污水生物二级处理集散控制系统以及对经生物二级处理工艺后产出中水的深度处理工艺。
作为本发明的进一步改进，所述城市污水生物二级处理工艺采用循环式活性污泥法工艺，其污水处理工艺流程如下：城市污水管网收集到的污水经过进水控制井后进入粗格栅，污水中较大的悬浮物被拦截，以防止水流的阻塞和降低后续生物处理负荷；然后经提升泵提升，以提高水的重力势能，从而使水可以依靠重力的作用流过后续构筑物；接着污水进入细格栅，在细格栅较小的悬浮物进一步被拦截；之后流人回旋沉砂池，进行砂水分离；经过沉淀后的污水流人CASS生物反应池，CASS反应池分预反应区和主反应区，该工艺过程使活性污泥在预反应区中经历一个较高负荷的吸附阶段，随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解阶段，以完成整个基质去除过程；经过CASS池后的水进入接触池加氯消毒，通过计量井排出中水。
作为本发明的进一步改进，经过CASS生物反应池后，多余的污泥被排泥泵送到脱水机房，通过脱水处理，污泥被压干制成泥饼后，装运运输。
作为本发明的进一步改进，所述CASS生物反应池设置有鼓风机房对CASS生物反应池进行鼓风；通过加氯加药间对所述接触池进行加氯。
作为本发明的进一步改进，所述集散控制系统的系统架构包括与现场设备双向数据传输的OPC数据源层、与OPC数据源层双向数据传输的OPC服务器层和与OPC数据源层双向数据传输的OPC客户层；
所述集散控制系统的网络结构由污水处理厂运营管理局域网和过程监控工业以太网二级网络构成，在两级网络构架下，实现控制系统的3个功能层：现场控制层、过程监控层和管理层。
作为本发明的进一步改进，所述现场控制层包括PLC、现场智能仪器仪表和控制设备；该功能层实现污水处理厂各部分设备控制、运行状态、仪器仪表参数的数据采集，并通过工业以太网向监控层传送数据和接受监控层控制指令。
作为本发明的进一步改进，过程监控层是系统信息交换、信息显示及控制的中心，由接在工业以太网上的工程师站和操作员站的2台工业控制计算机构成；该层通过组态工具和监控应用软件实现整个污水处理全过程的测量数据的集中显示与管理，具有动态画面显示、报警、报表输出功能、趋势预测功能及实时历史数据存储功能。
作为本发明的进一步改进，管理层是建立在由管理计算机和数据库服务器组成的局域网上；实现污水处理厂的生产过程，决策调度及各项生产运营管理等功能，并留有具有网络安全防护的远程数据库用户访问接口，实现授权的用户远程数据库访问；城市污水生物二级处理的机械设备的控制均采用就地手动控制、自动控制、中央控制站遥控的3层控制模式。
作为本发明的进一步改进，所述集散控制系统硬件组成为：格栅控制室采用的是ABB公司的AC500系列PM582-ETHPLC，变配电室和脱水机控制室均是Allen-Bradley公司的ControlLogix系列1756-L61PLC；监控计算机为研华6台，CPU：Core2DuoE7400(2．8GHz，800MHzFSB，2L2Cache，EM64-T)，液晶显示器：22×2．54cm，内存：2048MB，硬盘：250GB，光驱：可读写DVD，16倍速，集成一个千／百兆自适应以太网控制器。UPS电源选用SANTAK公司的产品6台。HP公司彩色喷墨打印机2台，激光打印机2台。
作为本发明的进一步改进，所述深度处理工艺采用石灰混凝澄清过滤法、膜处理法或MBR，以去除中水的氯离子和含盐量。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明通过集散控制系统控制城市污水生物二级处理工艺，实现了污水处理的实时优化，并降低能耗，对城市污水进行生物二级处理得到的中水进行深度处理，去除中水的硬度、碱度、细菌和重金属，满足电厂回用水的水质要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明循环式活性污泥法的工艺流程图；
图2是本发明集散控制系统的系统架构原理框图；
图3是本发明集散控制系统的网络结构框图；
图4是本发明石灰混凝澄清过滤法的工艺流程图；
图5是本发明连续微滤处理法的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
如图1-3所示，
一种城市污水回用于火电厂的预处理系统，包括城市污水生物二级处理工艺、基于OPC技术的城市污水生物二级处理集散控制系统以及对经生物二级处理工艺后产出中水的深度处理工艺。
作为本发明的进一步改进，所述城市污水生物二级处理工艺采用循环式活性污泥法工艺，其污水处理工艺流程如下：城市污水管网收集到的污水经过进水控制井后进入粗格栅，污水中较大的悬浮物被拦截，以防止水流的阻塞和降低后续生物处理负荷；然后经提升泵提升，以提高水的重力势能，从而使水可以依靠重力的作用流过后续构筑物；接着污水进入细格栅，在细格栅较小的悬浮物（相较于粗格栅拦截悬浮物而言）进一步被拦截；之后流人回旋沉砂池，进行砂水分离；经过沉淀后的污水流人CASS生物反应池，CASS反应池分预反应区和主反应区，该工艺过程使活性污泥在预反应区中经历一个较高负荷的吸附阶段，随后在主反应区经历一个较低负荷（相较于预反应区吸附阶段而言）的基质降解阶段，以完成整个基质去除过程；经过CASS池后的水进入接触池加氯消毒，通过计量井排出中水。
作为本发明的进一步改进，经过CASS生物反应池后，多余的污泥被排泥泵送到脱水机房，通过脱水处理，污泥被压干制成泥饼后，装运运输。
作为本发明的进一步改进，所述CASS生物反应池设置有鼓风机房对CASS生物反应池进行鼓风；通过加氯加药间对所述接触池进行加氯。
鼓风机的控制：PLC根据反应池中测得的DO值调节曝气池进气阀的开度，鼓风机的频率则根据出风压力进行调节。PLC将实时采集的压力传感器信号与用户设定信号进行比较，通过PID调节控制变频器的输出频率，从而控制鼓风机转速和出气量。当压力低于预设定值，增大鼓风机频率，转速加快，气压上升。反之，则减少频率，转速下降，气压减少。从而降低鼓风机多余用电负荷消耗，也使压力保持稳定，同时也减少了管道压力过高时对阀门等设备的损害。
加氯加药间的控制：管道泵按设定的时间程序由PLC启动，亦可手动控制。在加氯间中设有一台漏氯检测仪，其有高低浓度开关输出。当检测到空气中氯气含量超标但仍为低浓度时开轴流风机，高浓度时启动氯气吸收装置并关闭轴流风机，同时发出报警信号，现场报警仪启动。
作为本发明的进一步改进，所述集散控制系统的系统架构包括与现场设备双向数据传输的OPC数据源层、与OPC数据源层双向数据传输的OPC服务器层和与OPC数据源层双向数据传输的OPC客户层；
所述集散控制系统的网络结构由污水处理厂运营管理局域网和过程监控工业以太网二级网络构成，在两级网络构架下，实现控制系统的3个功能层：现场控制层、过程监控层和管理层。
作为本发明的进一步改进，所述现场控制层包括PLC、现场智能仪器仪表和控制设备；该功能层实现污水处理厂各部分设备控制、运行状态、仪器仪表参数的数据采集，并通过工业以太网向监控层传送数据和接受监控层控制指令。
作为本发明的进一步改进，过程监控层是系统信息交换、信息显示及控制的中心，由接在工业以太网上的工程师站和操作员站的2台工业控制计算机构成；该层通过组态工具和监控应用软件实现整个污水处理全过程的测量数据的集中显示与管理，具有动态画面显示、报警、报表输出功能、趋势预测功能及实时历史数据存储功能。
作为本发明的进一步改进，管理层是建立在由管理计算机和数据库服务器组成的局域网上；实现污水处理厂的生产过程，决策调度及各项生产运营管理等功能，并留有具有网络安全防护的远程数据库用户访问接口，实现授权的用户远程数据库访问；城市污水生物二级处理的机械设备的控制均采用就地手动控制、自动控制、中央控制站遥控的3层控制模式。
本监控系统的配置，不仅显示出各设备的运行工况及各项工艺运行参数，而且能够合理解决和协调运行中各工艺单元之间的优化配合，能够实时采集和以提高整个污水处理系统的运行管理水平，使整个系统能够正常、稳定、安全、高效、低耗运行，并取得最佳效益。
作为本发明的进一步改进，所述集散控制系统硬件组成为：格栅控制室采用的是ABB公司的AC500系列PM582-ETHPLC，变配电室和脱水机控制室均是Allen-Bradley公司的ControlLogix系列1756-L61PLC；监控计算机为研华6台，CPU：Core2DuoE7400(2．8GHz，800MHzFSB，2L2Cache，EM64-T)，液晶显示器：22×2．54cm，内存：2048MB，硬盘：250GB，光驱：可读写DVD，16倍速，集成一个千／百兆自适应以太网控制器。UPS电源选用SANTAK公司的产品6台。HP公司彩色喷墨打印机2台，激光打印机2台。
作为本发明的进一步改进，所述深度处理工艺采用石灰混凝澄清过滤法、膜处理法或MBR，以去除中水的氯离子和含盐量。
石灰混凝澄清过滤法具有运行费用低、操作简单、降低硬度、不污染自然水体等优点。用石灰混凝澄清过滤法深度处理中水，不仅可以去中水中部分有机物、重金属、磷，而且具有杀菌作用，同时也可以软化水质。石灰法基本工艺流程如图4所示。部分中水回用工程由于污水处理厂出水水质较差，为进一步去除有机物和氨氮，满足电厂用水需要，可在石灰工艺前增加曝气生物滤池或者生物流化床。
目前用在中水回用的膜处理法主要有连续微滤处理法和超滤+反渗透处理法两种。
本实施例中膜处理法采用连续微滤处理技术，是一种新型的膜分离工艺过程，消除了全量过滤方式存在的弊端，从而使膜分离工艺倾向于代替传统砂滤工艺，可以从原水中去除细菌、微生物以及大于0.2微米的颗粒悬浮物，净化后的水清澈透明，浊度近于零；将城市中水经过微滤、反渗透处理后 回用于电厂锅炉补给水及其他工艺用水水源，其工艺流程如图5所示。
MBR法是生物处理技术与膜分离技术相结合的一种新工艺，取代了传统工艺中的二沉池；它可以高效地进行固液分离，处理后的水质稳定；此外又可在生物池内维持高浓度的微生物量，工艺剩余污泥少，极有效地去除氨氮。出水悬浮物和浊度接近于零，出水中细菌和病毒被大幅度去除，能耗低，占地面积小。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；作为本领域技术人员对本发明的多个技术方案进行组合是显而易见的。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种城市污水回用于火电厂的预处理系统，其特征在于：包括城市污水生物二级处理工艺、基于OPC技术的城市污水生物二级处理集散控制系统以及对经生物二级处理工艺后产出中水的深度处理工艺。
2.根据权利要求1所述的一种城市污水回用于火电厂的预处理系统，其特征在于：所述城市污水生物二级处理工艺采用循环式活性污泥法工艺，其污水处理工艺流程如下：城市污水管网收集到的污水经过进水控制井后进入粗格栅，污水中体积较大的悬浮物被拦截，以防止水流的阻塞和降低后续生物处理负荷；然后经提升泵提升，以提高水的重力势能，从而使水可以依靠重力的作用流过后续构筑物；接着污水进入细格栅，在细格栅体积较小的悬浮物进一步被拦截；之后流人回旋沉砂池，进行砂水分离；经过沉淀后的污水流人CASS生物反应池，CASS反应池分预反应区和主反应区，该工艺过程使活性污泥在预反应区中经历一个较高负荷的吸附阶段，随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解阶段，以完成整个基质去除过程；经过CASS池后的水进入接触池加氯消毒，通过计量井排出中水。
3.根据权利要求2所述的一种城市污水回用于火电厂的预处理系统，其特征在于：经过CASS生物反应池后，多余的污泥被排泥泵送到脱水机房，通过脱水处理，污泥被压干制成泥饼后，装运运输。
4.根据权利要求2所述的一种城市污水回用于火电厂的预处理系统，其特征在于：所述CASS生物反应池设置有鼓风机房对CASS生物反应池进行鼓风；通过加氯加药间对所述接触池进行加氯。
5.根据权利要求2所述的一种城市污水回用于火电厂的预处理系统，其特征在于：所述集散控制系统的系统架构包括与现场设备双向数据传输的OPC数据源层、与OPC数据源层双向数据传输的OPC服务器层和与OPC数据源层双向数据传输的OPC客户层；
所述集散控制系统的网络结构由污水处理厂运营管理局域网和过程监控工业以太网二级网络构成，在两级网络构架下，实现控制系统的3个功能层：现场控制层、过程监控层和管理层。
6.根据权利要求5所述的一种城市污水回用于火电厂的预处理系统，其特征在于：所述现场控制层包括PLC、现场智能仪器仪表和控制设备；该功能层实现污水处理厂各部分设备控制、运行状态、仪器仪表参数的数据采集，并通过工业以太网向监控层传送数据和接受监控层控制指令。
7.根据权利要求6所述的一种城市污水回用于火电厂的预处理系统，其特征在于：过程监控层是系统信息交换、信息显示及控制的中心，由接在工业以太网上的工程师站和操作员站的2台工业控制计算机构成；该层通过组态工具和监控应用软件实现整个污水处理全过程的测量数据的集中显示与管理，具有动态画面显示、报警、报表输出功能、趋势预测功能及实时历史数据存储功能。
8.根据权利要求7所述的一种城市污水回用于火电厂的预处理系统，其特征在于：管理层是建立在由管理计算机和数据库服务器组成的局域网上；实现污水处理厂的生产过程，决策调度及各项生产运营管理等功能，并留有具有网络安全防护的远程数据库用户访问接口，实现授权的用户远程数据库访问；城市污水生物二级处理的机械设备的控制均采用就地手动控制、自动控制、中央控制站遥控的3层控制模式。
9.根据权利要求8所述的一种城市污水回用于火电厂的预处理系统，其特征在于：所述集散控制系统硬件组成为：格栅控制室采用的是ABB公司的AC500系列PM582-ETHPLC，变配电室和脱水机控制室均是Allen-Bradley公司的ControlLogix系列1756-L61PLC；
监控计算机为研华6台，CPU：Core2DuoE7400(2．8GHz，800MHzFSB，2L2Cache，EM64-T)，液晶显示器：22×2．54cm，内存：2048MB，硬盘：250GB，光驱：可读写DVD，16倍速，集成一个千／百兆自适应以太网控制器；
UPS电源选用SANTAK公司的产品6台；
HP公司彩色喷墨打印机2台，激光打印机2台。
10.根据权利要求1所述的一种城市污水回用于火电厂的预处理系统，其特征在于：所述深度处理工艺采用石灰混凝澄清过滤法、膜处理法或MBR，以去除中水的氯离子和含盐量。
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