1 概述

虹橋污水處理廠設(shè)計規(guī)模為 20 萬 m³/d。整個污水廠縱向結(jié)構(gòu)由地下一層，地面一層及頂部覆土綠化層構(gòu)成。工程主體工藝如下：

（1）預(yù)處理工藝：采用粗格柵、提升泵房、細(xì)格柵和曝氣沉砂池。

（2）二級生物處理工藝：采用改良型多級 AAO 工藝＋平流沉淀池工藝。

（3）深度處理工藝：采用高效沉淀池 + 深床濾池工藝。

（4）污泥處理工藝：采用低溫真空脫水干化工藝，將污泥含水率降至 40% 以下外運處置。

（5）尾水消毒工藝：采用紫外線消毒為主，次氯酸鈉為輔的消毒工藝。

（6）臭氣處理工藝：采用以生物除臭為主的復(fù)合式除臭工藝。

為更便于對一體化廠房內(nèi)各功能區(qū)的管理，對各功能區(qū)的定義如下：

A 區(qū)（預(yù)處理區(qū)）：包括調(diào)蓄池、粗格柵及進(jìn)水提升泵房、細(xì)格柵及曝氣沉砂池、輔助用房（分變電間、備品備用間等）；

B 區(qū)（生化處理區(qū)）：改良型 AAO 生物池；

C 區(qū)（沉淀區(qū)）：平流沉淀池；

D 區(qū)（深度處理 1 區(qū)）：高效沉淀池；

E 區(qū)（深度處理 2 區(qū)）：深床濾池；

F 區(qū)（出水區(qū)）：出水泵房、紫外消毒渠、清水池、加藥區(qū)及中水泵房等；

G 區(qū)（鼓風(fēng)區(qū)）：鼓風(fēng)機(jī)房；

H 區(qū)（污泥區(qū)）：污泥脫水干化車間、儲泥池、調(diào)理池等。

K 區(qū)（輔助用房區(qū)）：變配電間、值班室；圖 1 為一體化箱體內(nèi)部分區(qū)示意圖。

污水處理工藝流程為：進(jìn)水→粗格柵→污水緩沖調(diào)蓄池→進(jìn)水提升泵房→細(xì)格柵→曝氣沉砂池→改良式多段 AAO 生化池→平流沉淀池→中間提升泵房→高效沉淀池→深床濾池→出水提升泵房→紫外消毒池→加氯接觸池→蘇州河。

2 自動化磁翻板液位計構(gòu)成

全廠的自動化控制管理系統(tǒng)應(yīng)基于現(xiàn)代先進(jìn)控制思想即分布式計算機(jī)磁翻板液位計（集散型磁翻板液位計），集成當(dāng)代計算機(jī)技術(shù)、高性能 PLC 及智能化儀表的各自特點于一身，使其在污水處理廠的運行控制、設(shè)備管理及整體性能上滿足可靠性、先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和實用性。可靠性——整個系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，分層分布式結(jié)構(gòu)，控制、保護(hù)、測量之間既互相獨立又互相聯(lián)系。先進(jìn)性——系統(tǒng)的設(shè)計以實現(xiàn)“現(xiàn)場無人職守，分站少人值班”為目的，設(shè)備裝置的啟、停及聯(lián)動運轉(zhuǎn)均可由中央控制室遠(yuǎn)程操縱與調(diào)度。

經(jīng)濟(jì)性——系統(tǒng)具有較高的性能價格指標(biāo)，主要監(jiān)控設(shè)備應(yīng)有較高聲譽(yù)公司和較好業(yè)績的產(chǎn)品。實用性——系統(tǒng)設(shè)計多個控制層面，既考慮正常工作時的全自動化運行，又考慮多種非正常運行狀態(tài)下的各級運行策略。整個系統(tǒng)由通訊系統(tǒng)和監(jiān)控計算機(jī)組成的中央磁翻板液位計（中央控制室）對全廠實施集中管理。由分布在現(xiàn)場的可編程序控制器 PLC 及現(xiàn)場儀表組成的檢測磁翻板液位計（現(xiàn)場站）對污水處理廠各個過程進(jìn)行分散控制。由視頻監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視生產(chǎn)區(qū)域工況、主要生產(chǎn)設(shè)施的運行狀態(tài)及廠區(qū)的安防。視頻監(jiān)控系統(tǒng)、各現(xiàn)場站與中央控制室之間由工業(yè)以太網(wǎng)連接進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。生產(chǎn)管理區(qū)設(shè)置由各個部門管理計算機(jī)組成工廠管理系統(tǒng)，采用工業(yè)以太網(wǎng)與中央磁翻板液位計連接，組成全廠計算機(jī)綜合管理磁翻板液位計。

3 全廠自動化監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)

3.1 總體結(jié)構(gòu)

按分散控制、集中管理的原則，建立污水處理廠的監(jiān)控系統(tǒng)。設(shè)中央控制室對全廠生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視和控制，在各工藝單體設(shè)置基于 PLC 的控制設(shè)備，處理局部的數(shù)據(jù)采集和控制任務(wù)。根據(jù)虹橋污水處理廠工程的規(guī)模和監(jiān)控內(nèi)容，將分布位置近、工藝關(guān)聯(lián)性強(qiáng)的單體磁翻板液位計予以合并，以減少控制設(shè)備數(shù)量，減少工程投資。按照控制對象的功能、設(shè)備量和所在地理位置劃分，在 1 # 變電所、鼓風(fēng)機(jī)房、2 # 變電所和污泥濃縮脫水機(jī)房分別設(shè)置 PLC 控制站，各 PLC 控制站與中控室之間用光纜環(huán)網(wǎng)相互連接，實現(xiàn)中控室對全廠的集中控制和管理，實現(xiàn)全廠運行自動化。

3.2 控制方式

虹橋污水處理廠工程自動化磁翻板液位計由現(xiàn)場檢測執(zhí)行級、車間就地控制級、中央監(jiān)控管理級三級計算機(jī)控制設(shè)備組成。設(shè)備的具體控制方式和控制優(yōu)先級依次為：手動方式：分現(xiàn)場手動和就地手動，現(xiàn)場手動方式通過現(xiàn)場設(shè)備操作箱上的按鈕對設(shè)備進(jìn)行操作，就地手動方式通過 MCC 柜上的手動按鈕實現(xiàn)對設(shè)備的啟停操作。自動方式：設(shè)備的運行完全由各就地控制 PLC 站根據(jù)污水廠的液位、流量、水質(zhì)數(shù)據(jù)等各工藝處理流程、各類機(jī)械設(shè)備的運行工況及相關(guān)參與控制的在線儀表檢測參數(shù)來自動控制工藝流程的正常運行，完成對全廠設(shè)備的啟�？刂坪瓦B鎖保護(hù)等，不需要人工干預(yù)。遙控方式：即遠(yuǎn)程手動控制方式。操作人員通過車間或中央控制室的集中控制設(shè)備控制現(xiàn)場設(shè)備。

3.3 PLC 控制站

PLC1 控制站，設(shè)在進(jìn)水儀表間，監(jiān)控范圍包括粗格柵及進(jìn)水提升泵房、細(xì)格柵及曝氣沉砂池、緩沖調(diào)蓄池、進(jìn)水水質(zhì)檢測、3 # 分變配電間和 4 # 分變配電間等。PLC1 控制站設(shè)置 2 處遠(yuǎn)程站，分別布置在 3 # 分變配電間和 4 # 分變配電間。PLC2 控制站，設(shè)在主變配電間，監(jiān)控范圍包括主變配電間和 2 # 分變配電間等。PLC3 控制站，設(shè)在主變配電間，監(jiān)控范圍包括生化池（B-1\B-2）等。PLC3控制站設(shè)置3處遠(yuǎn)程站，均布置在生化池。PLC4 控制站，設(shè)在主變配電間，監(jiān)控范圍包括生化池（B-3\B-4）等。PLC4控制站設(shè)置3處遠(yuǎn)程站，均布置在生化池。PLC5 控制站，設(shè)在 5 # 分變配電間，監(jiān)控范圍包括 5 # 分變配電間、二沉池（C-1\C-2）、高效沉淀池（D-1）和深床反硝化濾池（E-1）等。PLC5 控制站設(shè)置 5 處遠(yuǎn)程站，分別布置在二沉池、高效沉淀池和深床反硝化濾池。PLC6 控制站，設(shè)在 5 # 分變配電間，監(jiān)控范圍包括二沉池（C-3\C-4）、高效沉淀池（D-2）和深床反硝化濾池（E-2）等。PLC6 控制站設(shè)置 5 處遠(yuǎn)程站，分別布置在二沉池、高效沉淀池和深床反硝化濾池。PLC7 控制站，設(shè)在出水提升泵房，監(jiān)控范圍包括紫外消毒池、出水提升泵房、出水水質(zhì)檢測、中水泵房和加藥間等。PLC7 控制站設(shè)置 1 處遠(yuǎn)程站，布置在出水儀表間。PLC8 控制站，設(shè)在 1 # 分變配電間，監(jiān)控范圍包括 1 # 分變配電間、儲泥池和脫水機(jī)房。圖2為自動化磁翻板液位計架構(gòu)圖。

4 各單體的儀表配置

4.1 調(diào)蓄池

每格調(diào)蓄池內(nèi)分別設(shè)置一體化超聲波液位計，液位測量值作為潛水泵的控制依據(jù)。

4.2 粗格柵與進(jìn)水泵房

粗格柵前后分別設(shè)置一體化超聲波液位計，測量格柵前后液位值，液位差值控制格柵的清污動作；格柵后液位測量值作為水泵的控制依據(jù)；格柵井除臭罩內(nèi)設(shè)置一套雙探頭硫化氫檢測儀 ( 含聲光報警裝置 )，并配備 1 套便攜式硫化氫檢測儀，作為工作人員安全保護(hù)用。

4.3 細(xì)格柵及曝氣沉砂池

細(xì)格柵前后分別設(shè)置一套一體化超聲波液位計，測量格柵前后液位值，液位差值控制格柵的清污動作；同時，細(xì)格柵前液位值參與進(jìn)水泵運行控制，細(xì)格柵前液位值作為進(jìn)水泵運行限值，超高液位時停止進(jìn)水泵，防止因細(xì)格柵運行故障引起過水不暢而導(dǎo)致污水冒溢。曝氣沉砂池鼓風(fēng)機(jī)房出風(fēng)總管上設(shè)置壓力變送器、溫度變送器和空氣流量計。格柵井除臭罩內(nèi)設(shè)置一套雙探頭硫化氫檢測儀(含聲光報警裝置)，并配備 1 套便攜式硫化氫檢測儀，作為工作人員安全保護(hù)用。

4.4 生化池

本工程設(shè)有 2 座生化池，每座又分為完全對稱的 2 池，總計 4 池。

每個生化池的厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、預(yù)缺氧池和好氧 / 缺氧搖擺池內(nèi)分別設(shè)置 1 套 ORP 檢測儀和 1 套 MLSS 檢測儀，合計 16 套；每個生化池的出水端分別設(shè)置 1 套復(fù)合氨氮 & 硝氮分析儀，合計 4 套；在混合液外回流泵和混合液內(nèi)回流泵處分別設(shè)置一套超聲波液位計，液位測量值作為泵的控制依據(jù)，合計 8 套。

生化池設(shè)置精確曝氣系統(tǒng)，將每座生物反應(yīng)池劃分成 2個溶解氧控制區(qū)，實現(xiàn)對溶解氧的精確控制。在每個溶解氧控制區(qū)對應(yīng)的曝氣管上各安裝 1 套氣體流量計，合計 16 套；在每個溶解氧控制區(qū)對應(yīng)的曝氣支管上安裝 1 只電動調(diào)節(jié)閥，合計 16 只。

在距離鼓風(fēng)機(jī)房較遠(yuǎn)端和較近端的曝氣管上各安裝 1 臺壓力變送器，合計 4 臺；在單座生化池好氧段安裝 8 臺溶解氧儀，合計 16 臺；在單座生化池安裝 4 臺 MLSS 儀，合計 8 臺；在單座生化池安裝 2 臺超聲波液位計，用于檢測各生物池的液位，合計 4 臺。

4.5 平流式二沉池

本工程設(shè)有 4 座平流式二沉池，每池 8 個廊道。在每座池子第1、3、5、7廊道內(nèi)分別設(shè)置一套污泥界面計，合計16套；在剩余污泥泵處分別設(shè)置一套超聲波液位計，液位測量值作為泵的控制依據(jù)，合計 4 套。

4.6 高效沉淀池

每個集泥區(qū)內(nèi)設(shè)一套一體化超聲波液位計，液位測量值作為污泥排放泵的控制依據(jù)。每個集水坑處設(shè)置一套浮球開關(guān)，輸出的超低液位報警信號直接連接至排水泵控制箱，防止排水泵干運行。

4.7 出水提升泵房

出水提升泵房集水井內(nèi)設(shè)置一套一體化超聲波液位計，集水井液位測量值作為水泵的控制依據(jù)。出水加氯接觸池內(nèi)設(shè)置一套余氯檢測儀。

4.8 出水流量計井

出水計量井內(nèi)設(shè)一套 DN2200 的電磁流量計，用于虹橋污水廠總出水流量的計量。

4.9 中水泵房

中水泵房出水總管上設(shè)置一套壓力變送器和一套電磁流量計。

4.10 鼓風(fēng)機(jī)房

在鼓風(fēng)機(jī)房每根出風(fēng)總管上設(shè)置壓力變送器、溫度變送器和空氣流量計。

4.11 污泥脫水機(jī)房及料倉

污泥脫水機(jī)房內(nèi)設(shè)置 3 套雙探頭硫化氫檢測儀和 2 套單探頭硫化氫檢測儀 ( 含聲光報警裝置 )，用于對脫水機(jī)房內(nèi)的硫化氫濃度監(jiān)測。污泥脫水機(jī)房設(shè) 1 套便攜式硫化氫測量儀，作為工作人員安全保護(hù)用。

4.12 除臭系統(tǒng)

生物除臭裝置的出風(fēng)管分別設(shè)置一套硫化氫檢測儀和一套氨氣檢測儀。

4.13 進(jìn)出水水質(zhì)檢測

在進(jìn)水泵房集水井設(shè)水質(zhì)取樣管，檢測進(jìn)水水質(zhì)。進(jìn)水水質(zhì)檢測內(nèi)容包括酸堿度（pH）、溫度（T）、懸浮物濃度（SS）、化學(xué)需氧量（COD）、氨氮（NH4-N）、總氮（TN）和總磷（TP）。在紫外消毒池設(shè)水質(zhì)取樣管，檢測出水水質(zhì)。出水水質(zhì)檢測內(nèi)容包括酸堿度（pH）、溫度（T）、懸浮物濃度（SS）、化學(xué)需氧量（COD）、氨氮（NH4-N）、總氮（TN）和總磷（TP）。

5 結(jié)語

自動化磁翻板液位計已在虹橋污水處理廠投入使用，且運行正常，取得了較好的效果。隨著時代的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，地下式污水處理廠模式將會得到越來越多的應(yīng)用，該自動化磁翻板液位計的設(shè)計可以在類似模式的污水處理廠得以應(yīng)用，并希望通過新產(chǎn)品的研發(fā)以及合適的科學(xué)的技術(shù)，進(jìn)行綜合性的使用及改進(jìn)，較終能夠?qū)崿F(xiàn)提高工作效率，減少建設(shè)投資費用的目的。