1、北京市昌平區 XXX污水處理中心曝氣控制系統改造工程概述根據北京市地方標準 DB/T1118-2014 城鎮污水處理能源消耗限額 相關內容，結合南口污水處理中心實際運營情況，擬定本方案。XXX污水處理中心曝氣系統采用氧化溝工藝，通過有6臺（其中有2臺是雙速電機 ） 自耦降壓啟動的表曝機進行充氧曝氣。該工藝流程簡單可 靠，出水穩定性高，但對 DO不能實現實時調節，電耗較高。另外，曝氣系統 應該適時提供污水處理所需的氧氣量，少了會降低分解效果，延長處理時間； 多了會發生細菌的過氧化，同樣降低活性，不利于處理。我公司針對現場情況， 經過充分論證， 擬將表曝機改為矢量變頻調速 驅動，同時將無線系統接入

2、到中控室、集控中心、現場控制等生產環節， 從而實現曝氣系統的全閉環控制。目前，污水處理中心全廠年耗電量大約 150 萬度，年電費支出 168 萬元左右；其中曝氣系統電耗權重接近 50%，為 75 萬度。曝氣控制系統 改造后，表曝機能耗將降低 30%，即每年節約電能 22.5 萬度、節省電費 支出 24.75 萬元。預計曝氣系統改造工程費用為人民幣XXXX元，施工工期（包括設備安裝、調試、人員培訓等）為 30 個工作日；系統的接入、調試，利用備 用設施，分步進行，不影響貴方的安全生產運營。為實現系統長期可靠運行， 我們將從嚴控制產品品質， 嚴格施工紀律， 確保建設好該項目。相信，該項目的盡早實施

3、，會極大地提高昌平水務局南口污水處理中心智能化運行管理水平， 為節能減排、 持續改善和提升流域生態環境做 出更大的貢獻。一、項目概況XXX污水處理中心隸屬 XXXX位于XXXXXXXXX污水處理中心污水處理能力4萬噸/日，對改善南口地區地下水水質，減少污染美化居住環境起到了重要作用。該中心采用改進型氧化溝法工藝： 污水通過進水干管 （鋼筋混凝土管D=1400mm流入粗格柵，通過粗格柵簡單的除渣進入進水泵房，在經過污 水泵的提升，污水進入計量井，通過工藝管（鋼管）進入細格柵，去除較 小的固體渣物， 再進入旋流沉砂池， 污水通過氣提除砂設備去除大部分的 砂粒， 除砂后的污水進入改良型氧化溝進行處理

4、， 首先進入厭氧區進行厭 氧反應，再進入缺氧區，最后是好氧區進行好氧反應，氧化溝出水的同時 加藥進行化學除磷， 隨后污水進入沉淀池進行凈化沉淀， 凈化沉淀后的出 水進入紫外線消毒渠進行消毒， 經過消毒后的出水部分回用然后排入關溝 河和人工濕地。回用水用于脫水機沖洗，熱泵采暖用。目前，南口污水處理中心曝氣系統有 6 臺自耦降壓啟動的表曝機進行 葉輪攪拌增氧，采用開環控制方式。正常情況有三臺投入運營，汛期時全 部投入。從技術角度考慮，表曝機很可能會出現投入 2 臺曝氣量不夠，投 入 3 臺曝氣過量的情況， 客觀上存在較大的電能浪費空間。 該曝氣系統控 制方式在進水量、水質、水溫等擾動影響下為保障出

5、水水質的穩定，會存在 較大的能源浪費。該污水處理中心在管理上十分嚴謹、 規范，但曝氣控制系統相當落后。 無論從出水水質穩定度方面考慮， 還是從自動化控制及節能方面考慮， 原 曝氣控制系統確實需要升級改造。、曝氣控制系統分析污水處理工藝生物處理過程是個復雜的生化反應過程，曝氣系統是十分重要的環節，不同的處理工藝，曝氣的方法也有所差異。生物處理過程是通過人為地維持好氧/厭氧環境，使曝氣池中的微生物持續特定的生化過程， 去除或降低污水中的目標物質，從而達到排放要求。傳統方法因缺乏依賴精確模型的控制策略，造成過量曝氣或DO控制波動過大，控制效果不佳，易造成去除率的波動。污水處理廠的曝氣系統應該進行閉環

6、控制，因為：第一，必須適時提供菌膠團生存和繁殖所需的氧氣量。氧氣量在生物處理中，少了會降低細菌分解的效果，延長處理時間等；多了會發生細菌的過氧化，同樣降低活 性，不利于處理。第二，表曝機一年四季長期運行，單機功率為55kw,總共6臺，耗電量所占的比重很大， 在滿足充氧要求的前提下盡量降低電 耗，對減少運行成本起到重要作用。曝氣控制的首要問題是如何確定充氧量。對于需處理污水， 在其曝氣時間內需要多少氧氣（或空氣）與污水的水質指標有關：生物需氧量、化學 需氧量、懸浮物、水量及溫度等。對于連續流的曝氣池，無論水質、水量、水溫等擾動如何變化，只要 污水在曝氣池出口的溶解氧濃度保持在某一設定值，就能從宏

7、觀上恰當地滿足需氧量，保持污泥活性，實現污水的連續處理。在充氧量理論計算值 的基礎上，污水中溶解氧含量的偏差與表曝機充氧量的增量（或減量）成反比，即溶解氧值偏小，充氧量向大調，溶解氧值偏大，充氧量向小調。曝氣控制系統改造后，能夠帶來以下益處：根據真實需求實現節能曝氣，有助于實現污水廠節能運行；為各種復雜工藝提供精確供氣方案，適用于多種活性污泥處理工藝 及其改良工藝（AO,AAO,SBF等）；實現了污水處理智能控制，有助于污水處理效果的穩定、高效。三、矢量變頻、PLC及網絡架構曝氣控制系統采用矢量變頻器、西門子S7系列PLC上位機組成，通信功能由無線組網實現。控制方法采用 PID 技術，通過溶解

8、氧反饋，克 服水質、水量、水溫等擾動影響，自動調整表曝機頻率，以實現最佳的曝 氣效果。控制系統的接入、調試，利用備用設備，分步實施，不影響污水廠的 正常生產運營。另外，每臺矢量變頻表曝機柜均有手動/ 自動轉換功能，以保證生產的萬無一失。3.1 矢量變頻 根據原設備工況，考慮可靠性及配置的靈活性，采用一拖一方案，表曝機柜改為矢量變頻柜。變頻控制柜內含變頻器、切換接觸器、指示表、 指示燈及按鈕開關等。3.1.1 變頻改造的可行性隨著交流變頻調速的日益普及， 變頻器被廣泛應用于各行各業。 表曝 機實現變頻控制后， 能隨時根據污水量、 污水處理不同工藝階段所需的風 量來調節轉速，最終將曝氣池溶解氧的濃

9、度控制在污水處理工藝所需值。現有表曝機共有 6 臺，其中 2 臺為雙速電機， 雙速電機即電機有兩種 運行速度， 屬于異步電動機變極調速， 是通過改變定子繞組的連接方法達 到改變定子旋轉磁場磁極對數，從而改變電動機的轉速。在變頻改造中，只需把雙速電機定子繞線固定在最高速接線端子位置即 可，此時該雙速電機就完全等同于普通異步電機了。鑒于現場電機控制與電機距離較遠 （100 米左右），為了避免線間分布電容 和電動機漏磁電感之間可能產生的諧振， 配置變頻柜時，增加輸出交流電抗器， 以進一步保護電機。3.1.2 變頻節能原理通過新一代全控型電子元件， 用變頻器改變交流電機的轉速方式來進 行風量的控制，可

10、以大幅度減少以往機械方式調控流量造成的能量損耗。 變頻調速是一項節電環保的技術， 污水廠設備一般全天候運行， 經過變頻 改造后節能效果可觀，運行穩定可靠，操作方便，能真正實現節能環保的 目的。曝氣系統的電機運行負荷狀態 ， 類似于水泵運行負載狀態 ，負荷率和 轉速為非線性關系 ，成類似平方關系 （理論上是 3次方關系 , 因為負載阻力 損耗較大，實踐中成類似平方關系 ），即電機消耗功率 Px女口 20%勺電機降速，都可獲得 36%的電機功耗下降。表曝機實現變頻控制后， 將隨時根據污水量、 污水處理不同工藝階段 所需勺風量來調節轉速，不再是原來勺一直工頻運行了，改造后，平均電 機轉速可下降 20

11、%左右。所以電機能耗也將會下降30%左右。按目前表曝機年耗電量 75 萬度計算，改造后，每年將節省電耗 22.5 萬度，電費 24.75 萬元。3.1.3 設備運行中勺噪音、振動等問題 設備在啟動、運行、停止勺過程中，由于無法進行及時有效勺調節，會產生機械噪音增加、振動加劇等現象，這些現象都具有極大勺破壞性， 會損壞閥門和固定件， 并會增加進線變壓器勺負荷狀況。 采用了變頻調節 后，可以通過延長升、降速時間來延長起動或停機勺過程，即使在運行過 程中，也可以通過對工作頻率點勺選擇，跳過容易引起設備共振勺工作點，從 而使機械系統承受勺應力大為減小， 軸承勺磨損也會減輕，設備勺工作壽命將 大大延長。

12、本系統擬采用矢量變頻器。3.2 PLC 控制曝氣系統勺控制裝置采用西門子 S7 系列 PLC。S7系列PLC具有豐富的操作指令， 配有全面和安全的輸入輸出接口， 并和中央控制室勺上位計算機實現通信。 通過上位機組態軟件動態地反映 在線數據，如溶解氧值、溫度、頻率及設備狀態等，操作人員可以進行即 時的參數修改。工程上為了便于運行管理，曝氣系統采用閉環調節的自動控制模式， 根據溶解氧的偏差來調整表曝機的頻率。 這種模式可以在現有條件下實現 水量、水質的最優控制，曝氣效果最佳，節能效果最顯著。在實際控制中， 表曝機的充氧量設定值為工藝理論值， 這一值經溶解 氧反饋信號比較后，根據偏差實時調節。總之，

13、 通過對在線運行數據進行分析處理， 確定污水廠生物處理過程 的一些特征參數和補償參數， 給出最優設定值， 實現曝氣系統自動化控制。 3.3 網絡架構（無線通訊）因現有的線路已經全部鋪設完畢， 重新布線難以實現， 故采用無線傳 輸的形式將信號傳送至中控室，現場控制操作也由無線進行反饋。為保證整個系統的安全、 可靠運行， 在系統設計階段必須考慮到所有 影響因素。項目實施完成，要按照國家有關標準進行嚴格的測試。通常計算機組網的傳輸媒介主要依賴銅纜或光纜，構成有線局域網。 但有線網絡在某些場合要受到布線的限制：布線、改線工程量大；線路容 易損壞；網中的各節點不可移動。無線局域網的網絡速度與以太網相當，

14、具有以下的通信特點： 具有高移動性：通信范圍不受環境條件的限制，拓寬了網絡的傳輸 范圍。在有線局域網中，兩個站點的距離在使用銅纜（粗纜）時 被限制在500m,即使采用單模光纖也只能達到3000m,而無線局域網中兩個站點間的距離可達到20km；抗干擾性強、 網絡的保密性好： 對于有線局域網中的諸多安全問題, 在無線局域網中基本上可以避免；建網容易,管理方便：相對于有線網絡,無線局域網的組建、配置和維護較容易, 一般計算機工作人員都可以勝任網絡的管理工作； 使用靈活,易于擴展：有多種配置方式,能夠根據需要靈活選擇； 可靠性高：信道誤比特率低于10 - 8,這樣保證了通信系統的可靠性和穩定性；兼容性

15、好：對于室內應用的無線局域網，與現有的有線局域網兼容,能夠做到現有的網絡操作系統和網絡軟件在無線局域網上不加修 改地正常運；高數據速率：數據速率150Mbps,完全滿足該項目的傳輸數據要求。系統架構圖如下所示:（妙BR62：基 站1 0a1Q1集控現有系統10寸現場HMIBR62：基站10寸現場HMI現場控制層EDI現控現場1現場2現場3現場4現場5現場6本系統采用無線傳輸的形式將現場檢測信號傳送至中控室、控制柜,檢測信號與程序設定值進行比較運算后，通過PLC輸出給定信號來控制變頻驅動裝置。實際操作中，參數設定值采用試湊方法進行調整：手動設定給定值, 實行開環調節，同時與溶解氧反饋值比較，待誤

16、差較小且穩定后，再投入 主控閉環系統，這樣可減小偏差對系統的沖擊，提高系統穩定性。根據原設備工況，考慮可靠性及配置的靈活性，驅動裝置采用每臺表曝機加裝一套具有手動 /自動轉換功能的矢量變頻柜S7系列PLC和矢量變頻器，通過無線組網構成閉環控制系統，提高 了曝氣系統動態響應能力，減少了電能損耗。為確保污水廠的正常生產 , 本系統的接入、調試，將利用備用表曝機 和備用設施進行。3.4無線通訊、PLC補充說明3.4.1 隨著物聯網時代的到來， 很多應用都是采用的工業無線的架構方式，此次無線架構采用的是5GHZ頻段。同時，為實現更好的應用，采用的是胖AP的無線架構。像現在南水北調的水閘控制也將光纖及無

17、線的 通訊方式進行了融入。3.4.2 溶解氧的信號已經連接到了中控室， 我們只是增加信號分配器將信號取出來即可。無線接入基站及安裝附件數量是3，分為現場端，集中室， 中控室。 現場通過采集模塊將所有的信號采集完成后再通過無線的 方式傳送到中控室。3.4.3PLC 本機是帶有開關量模板的，所以只加模擬量模塊。關于不 間斷電源，由于南口污水處理廠之前沒有加，所以沒有考慮。3.4.4 現場控制程序是指集控室端的邏輯控制程序，而非中控室的 SCADA空制程序。現場控制程序調試完成后，接入到已有的SCADA系統,從而實現整體的控制。四、工程報價序 號設備名稱技術規格生產廠家數量1柜體標準工業控制柜:國產

18、定制62開關電源24VDC 10A明緯63矢量變頻器55KWAMB/沃 陸64輸出交流電抗器55KW65電壓表6L2-V正泰66電流表6L2-A正泰67互感器BH-0.66 150/5正泰68斷路器160A 3P正泰69指示燈AC220V施耐德1210蜂鳴器220v施耐德611選擇按鈕三位轉換按鈕國產612中間繼電器帶燈24V按鈕r魏德米勒6013按鈕瞬動按鈕施耐德1214急停按鈕蘑菇頭按鈕施耐德615端子ZDU 2.5魏德米勒6016現場控制程序EDK-3000 （就地控）臺灣617現場HMI程序EDK-1000 （就地控）臺灣618CPU6ES7214-1AG31-0XB0西門子119模擬

19、量輸入6ES7231-4HD30-0XB0r西門子220模擬量輸出6ES7232-4HD30-0XB0西門子221PLC標準控制柜集成PLC等附件:國產定制122PLC系統附件空開/指示燈/按鈕/人 工/線槽/系統集成等等國產定制123觸摸屏10寸（含軟件）昆侖通態124無線接入EKI-BR623 基站臺灣研華325現場操作端EKI-BR241臺灣研華626組網及附件安裝附件臺灣研華327編程及調試包含將系統集成到現有 系統中的相應工作量研華集成128輔材、管件線纜線鼻導軌管件國內129運費限北京130人工5人X 30天31稅費按6%稅率合計備注：以上產品提供1年質保，終身維護；質保期內非人為

20、原因損壞的，我方負責免費維修。五、工程質量及安全保證措施我公司將嚴格遵守 GB50254-2014電氣裝置安裝工程低壓電器施工及驗收規范、城鎮排水系統電氣與自動化工程技術規程(CJJ 120-2008) 據采集和監控系統等相關內容和要求，精心組織施工，確保建設好南口污水處理中心曝氣系統改造工程。5.1質量保證措施我方提供的設備、材料及元器件，全部采用國內外知名品牌，從源頭上保障產品的質量；施工人員嚴格按照標準規范施工；安裝調試完成，對相關人員進行技術交底和專項操作培訓，達到正確使用設備，勝任日常的維護、保養工作。5.2安全保證措施施工現場參加人員具備電工操作資格，貴單位有關人員需協同參與，并為

21、項目實施提供必要的條件。5.2.1設立專職安全負責人，負責人對施工人員要加強學習，熟知 本工種安全技術操作規程，不違章作業，不違章指揮；5.2.2每個工作班次要進行安全教育和必要的安全注意事項傳達；5.2.3施工前安全帽，工作服裝，絕緣靴等護具必須穿戴整齊；5.2.4安裝時電動工具等電源由廠方指定電工接線，不得私自接線；5.2.5設備進廠，要與污水處理中心簽署安全生產責任書。六、售后服務體系6.1 售后服務承諾產品從設計、器件采購、安裝等都嚴格按照質量保證體系進行，整機 出廠時通過了全面的篩選、老化和測試，確保產品長期可靠穩定工作；重 要元器件均采用進口工業級產品，產品采用模塊化、標準化設計，

22、插拔式 端子，方便維修以及日后升級。產品實行國家規定的三包政策，一年免費保修，終身維修； 產品一年保質期內：提供原廠配件，免費維修直至更換（如有產品質 量問題）；產品一年保用期內：免費維修；產品終身成本維護。為用戶提供科學全面系統的培訓，使維護人員都能夠熟練使用。客戶解決不了的問題， 可以隨時電話聯系我們解決。 如果電話中解決 不了的問題， 4 小時內到達現場服務。6.2 服務形式6.2.1 合同有效期服務合同有效期服務是指在合同條款中， 由業主明確提出的在一定期限內 為該項目提供技術支持的服務和項目驗收后一定期限的無償維修服務。公司提供項目驗收后一年的無償維修服務，質保內免費技術支持服 務和

23、軟件免費升級服務，產品故障免費保修。北京森科潤德科技有限公司已經建立了比較完善的售后服務保證 體系，確保技術詢問、現場技術支持、修理、培訓、巡回等具體維護作業 時的各項資源，如售后技術工程師、備品備件庫存、以及長期的保修期內 外的維護經驗， 可以確保重大故障時及時對現場作出故障處理建議和現場 排除故障，也可以通過巡回等手段一方面早日排除故障隱患一方面與維護 人員建立良好的技術培訓和指導關系。售后的工作流程：區域技術胎務中心技術壬程師處理二一建否電話解淇二11硬件問題X-J軟件問1K )更換備件工程師趕赴現場I ,故障分析系統恢復正常故障受理：提供 24小時電話技術支持，也可以通過郵件、傳真等通信 手段將解決問題的建議與用戶保持溝通。修理：當需現場維護時，接到報修電話，4小時內到達現場，判斷故障原因為設備損壞時，將故障設備在現場維修，若現場無法修復，立即更換配件，待設備完好后負責安裝到位。排故:無論是在問題判斷或者問題處理過程中，用戶均可以要求我們技術人員前往現場處理。回訪：包括定期回訪、季節性回訪、故障處理完成后回訪