变频器在城市污水处理上的应用

水资源是经济发展和社会可持续发展的一个重要因素，城市污水处理率已成为一个地区文明与否的一个重要标志。污水处理已从原始的自然处理、简单的一级处理发展到利用各种先进技术、深度处理污水，并回用。处理工艺也从传统活性污泥法、氧化沟工艺发展到现在多种工艺，以达到不同的出水要求。鸡冠石污水处理厂采用分散管理、集中控制的集中型自动化控制系统。该自动化系统主要由设在中央控制室的集中监控管理级计算机、现场PLC子站以及现场仪器仪表等构成。通过PROFIBUS-DP通信网络将三者有机的连接在一起。中央控制室监控计算机巡回检测各工段的工艺参数和电气参数，进行相应的处理，完成各自工段工艺设备的过程控制，现场PLC站并向中央控制室集中监控管理计算机实时传送所需的信息。在中央控制室通过鼠标或键盘可控制现场主要设备的启、停控制和监控管理及数据采集。

曝气设备在城市污水处理厂中，是必不可少的充氧设备。虽然污水处理工艺不同选用的曝气设备种类有所不同。曝气设备基本分为：鼓风曝气设备和表面曝气设备。鼓风曝气设备的充氧工作主要是由鼓风机产生的空气导入到曝气设备内进行的，经过曝气设备的空气在池（沟）底与污水接触，然后产生气泡并向上运动，从而完成氧的传递。

工艺要求（1）鼓风机    鼓风机将压缩空气通过管道送入曝气池，让空气中的氧溶解在污水中供给活性污泥中的微生物。鼓风机在工频状态下起动时，电流冲击较大，容易引起电网电压波动，而鼓风机风压一定，风量只能靠工作台数及出气阀来调节，实际生产运行中往往是通过调节出气阀门来控制，即增加管道阻力。因而许多能量多浪费在阀门上。随着变频调速器的广泛应用，利用变频器的调速范围宽，机械特性硬等特点，在风机上应用了西门子MM430系列变频器。由于变频器的软启动功能大大的减小了电机起动时对电网的冲击，而且在正常运行的时候，将出气阀门开到最大，根据工艺和参数的要求，适当的调节（通过控制系统的电位器）电机的转速来调节管道的风量，从而来调节污水中的氧气含量。而且可以根据溶解氧传感器反馈的信号（4~20MA）很方便的实现闭环自动控制。免去了许多繁琐的人工操作，并且具有明显的节电效果，以下是风机的节电率统计。　

（2）污水泵   一般的污水处理主要采用二级处理方式：第一级为机械处理，一般采用格栅等机械设备过滤污水中漂浮物或颗粒较大的物质；第二级为生化处理，根据不同处理要求，处理污水中含有的各种超标的硅物质或金属元素，使处理后的水能满足后续用水设备的要求，如生活用纯净水、工业锅炉软化与除盐水等。

污水集水池中的污水经两台污水泵1#污水泵2#将水送入沉淀池，为防止沉淀池水溢出发生事故，沉淀池中设置有水位检测装置，当实际水位超过报警水位时控制系统自动关闭格栅前的电动蝶阀以防止发生溢水事故。沉淀池中的污水再由生化水泵送入生化处理池，生化处理池也设有水位上限检测，通过控制生化水泵控制生化处理池水位。

3、控制方案

（1）鼓风机：用二台MM430变频器控制二台风机，其中一用一备。

主要参数设置（以第一台变频器为例）：

00-13=1

应用控制模式为过程PID控制模式

01-13

加速时间（根据实际情况设定）

01-14

减速时间（根据实际情况设定）

03-01=1或2

运行命令源为端子命令通道

06-00=0

PID控制功能设置为标准PID

06-01=0

PID给定通道为06-03给定

06-02=0

PID反馈源为AI1

06-03

PID指令设定值（根据实际情况设定）

09-00=1

X1为运行

09-01=6

X2为异常复位

09-13=3

继电器Y2为异常输出

09-14=1

继电器FR为运行输出

注意：将JP6的跳线帽跳到2、3脚，AI1就变成电流输入。

（2）污水泵

沉淀池两台水泵由一台变频器采用一拖二控制；

采用可靠性较高的PLC+变频器的方式；

变频/工频切换控制电路由PLC完成。

 污水处理厂经过变频改造后不仅提高了自动化程度和控制精度，同时在节能降耗上也大大获益，综合节电率达35%，企业效益和社会效益同步大幅提升。