出　　自： 1990年第1期第31頁
發表時間： ： 1990-1

施漢昌；張崇華；王銳；黃小璞(清華大學環境工程系)；黃小文；王小鵬(北京計算機學院)

　　活性污泥法是處理城市污水和工業廢水的主要方法，活性污泥法的自動控制研究在實際應用中具有經濟和環境兩方面的效益。國外自七十年代以來在污水處理的計算機控制方面，已做了大量的工作可以為我們學習和借鑒。本實驗研究的目的是利用計算機配合儀表測試參數，對活性污泥法處理單元進行自動控制。該控制系統可以為實驗室對活性污泥法的研究提供方便，并為在污水處理廠推廣采用計算機實行自動控制提供有益的經驗。本文將介紹該研究的計算機、儀器系統的設置、程序框圖以及溶解氧控制實驗、沖擊負荷試驗的結果。

一、活性污泥法計算機控制系統的設置

　　活性污泥法是一種控制參數較多的廢水好氧生物處理工藝，經過對整個工藝過程的分析，本研究選擇了溶解氧(DO)、污泥沉降比(SV)作為系統的檢測控制量、pH值和溫度(T)作為檢測量。為了提高整個系統的自動控制程度，采用了閉環直接數字控制(DDC)的計算機控制方式，系統如圖1所示
　　本實驗系統中采用TP-801B型單板機作為控制主機。采用的儀器有YSI-54A型溶解氧測定儀，PHS-3C型pH計，PY33-2型數字式溫度計和自行研制的SV測定儀。
　　活性污泥體積比(SV)測定儀的原理是利用活性污泥在玻璃管中沉淀時有一個十分清晰的泥水界面的現象，當一束光通過沉淀管時由于泥水界面的位置不同，在另一側被照射的硅光電池的個數不同，引起光電池組輸出的電信號變化。這一電信號送入計算機經過處理就可得出SV值。SV測定儀的原理如圖2所示。

二、活性污泥法自動控制系統的軟件設計

　　本控制系統中的控制量為DO和SV，根據一般污水處理廠的運行經驗，DO應控制在1.5～2.0mg/L之間，SV應控制在15—30%之間，設DO的調節量為V，SV的調節量為fd，其數學表達式如下:

　　控制系統的信號輸入輸出關系如圖3所示。
　　計算機輸出控制和報警兩類信號。控制信號包括1 # 、2 # 、3 # 供氣電磁閥的開閉，SV測定儀的開關，污泥回流泵的開關。報警信號有DO、pH、T、SV的超限報警和DO、SV的系統報警，系統報警指當參數超限而系統的調節能力已達到最大值，不能再進行調節時的報警。

　　本計算機控制系統的運行程序包括一個主程序、四個中斷服務程序和五個采樣子程序。主程序的主要功能是顯示時間和掃描鍵盤。為在自動采樣時間以外仍能以手動方式測試DO、pH、T三個參數，系統選擇了三個數字鍵07，08，09分別表示DO、pH和T。在執行鍵盤掃描時，發現這三個鍵之一按入則轉入相應采樣程序，然后打印出測定結果。主程序框圖如下:

　　中斷服務程序包括SV測定儀開、關中斷，回流泵開、關時間中斷和采樣中斷。當設定的采樣時間一到，主程序轉入執行采樣中斷服務程序，它順序調用四個采樣子程序，完成DO、pH、T、SV的數據采集、控制信號發出、結果打印等一系列工作。子程序的作用是分別采集DO、pH、T、SV信號，進行比較、判斷，置報警標志。這里僅介紹兩個主要的子程序，DO采樣子程序和SV測定子程序。
　　DO采樣子程序的功能是將采集的DO值與設定值進行比較，檢查供氣閥的開關狀況，輸出調節信號，設置報警。該程序的框圖如下。
　　SV采樣子程序的功能是輸出信號控制SV 測定儀的運行，采入SV值與設定值進行比較，輸出信號調節污泥回流泵的回流時間，設置報警標志。子程序框圖如圖6。

三.溶解氧控制與沖擊負荷試驗

　　溶解氧控制與沖擊負荷試驗是模擬污水處理廠出現沖擊負荷時的情況進行的對比試驗。當沖擊負荷到來時，曝氣池的需氧量增加，采用計算機控制可及時提高或降低曝氣量。實驗在曝氣池穩定運行以后，提高負荷一倍運行兩小時，再恢復原負荷運行，觀察和比較系統在受計算機自動控制和不受計算機控制兩種條件下的運行情況。
用計算機進行自動控制的實驗歷時10h，計算機每10 min ，檢測打印出DO數值，并發出控制信號。實驗開始后每一小時測一次二沉池出水的TOC值。常負荷和提高負荷運行時，進水總有機碳濃度分別是81.4mg/L和174.3mg/L。曝光池停留時間為4h，DO設定區間為1.5～2.0mg/L。無自動控制對比實驗，曝氣量恒定為0.75m 3 /hr，其它條件與上實驗相同。實驗結果如圖7、8、9所示。
　　圖7表明在同樣沖擊負荷下，有計算機控制時，沉淀池出水水質一直比較穩定，而無計算機控制時，沉淀池3h后出水TOC濃度有顯著提高。

　　圖8和圖9表明，有計算機控制時DO基本上被控制在設定區間內。當沖擊負荷到來時，DO從1.6mg/L降至1.4mg/L，而后計算機發出提高供氣量的信號，DO很快回升到2.0mg/L。在無計算機控制條件下，當沖擊負荷到來時，由于系統不能自動調節氣量，致使DO從2.0mg/L下降至0.7mg/L。由圖8、圖9的氣量曲線可計算曝氣池的供氣情況，經計算可得到有計算機控制時平均進氣量為0.667m 3 /h，而無計算機控制時平均進氣量為0.750m 3 /h。有計算機控制比無計算機控制時單位時間可節省供氣量0.083m 3 。

四結論

　　采用計算機控制可使活性污泥法中的曝氣池處于良好的溶解氧條件下，同時可提高活性污泥法系統對沖擊負荷的適應能力，保證出水水質穩定，使池中DO保持在較佳狀況，因此可以節省曝氣池的供氣量，降低運轉動力費用。
　　參考文獻(略)