1、論述與分析城市污水處理廠自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式0 前言近數(shù)十年來，自動化技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣泛，應(yīng)用程度也更加深入。自動化技術(shù)的普遍應(yīng)用，極大地把人類從繁雜的體力勞動和不安全的工作環(huán)境中解放出來，顯著地改善了人類的工作環(huán)境和提高了人類的生活質(zhì)量。不僅如此，自動化技術(shù)的應(yīng)用，還明顯地增強(qiáng)了企業(yè)的競爭能力，使企業(yè)在激烈的市場競爭中立于不敗之地。隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和在各個領(lǐng)域的滲透，使基于計算機(jī)軟硬件技術(shù)的自動化技術(shù)發(fā)展到了一個新的水平，并展示出了強(qiáng)勁的生命力和應(yīng)用前景。特別是信息時代的到來、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟和迅速普及，給自動化技術(shù)提出了新的要求和展示了新的應(yīng)用前景。可以相信，基于計算機(jī)網(wǎng)

2、絡(luò)技術(shù)的自動控制技術(shù)將是今天和明天的應(yīng)用主流。在總體技術(shù)上與其他的西方國家相比，中國的自動化技術(shù)領(lǐng)域是一個起步較晚、水平相對落后但發(fā)展較快的一個國家。自動化技術(shù)在我國的應(yīng)用，已經(jīng)產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。為了進(jìn)一步增強(qiáng)國家的實力和與發(fā)達(dá)國家競爭，我們還必須進(jìn)一步加強(qiáng)自動化技術(shù)的基礎(chǔ)研究和深化應(yīng)用程度。1 污水處理廠的項目建設(shè)總體原則污水處理廠頂上建設(shè)總體原則有如下幾條：·實用性。以解決現(xiàn)實問題為主，堅持為領(lǐng)導(dǎo)決策服務(wù)，又為經(jīng)營管理服務(wù)，為生產(chǎn)建設(shè)服務(wù)。·先進(jìn)性。采用成熟的技術(shù)，兼顧未來的發(fā)展趨勢，及量力而行，又適當(dāng)超前，留有發(fā)展余地。·可擴(kuò)展性。系統(tǒng)便于擴(kuò)展

3、，以保護(hù)前期投資的有效性和后續(xù)投資的連續(xù)性。·經(jīng)濟(jì)性。以節(jié)約成本為基本出發(fā)點(diǎn)，建立一個運(yùn)行可靠、滿足公司實際需求的監(jiān)控系統(tǒng)。·易用性。系統(tǒng)操作簡便、直觀，以利于各個層次的人員使用。·可靠性。確保系統(tǒng)可靠運(yùn)行，在關(guān)鍵部分應(yīng)有安全和容錯措施。·可管理性。系統(tǒng)從設(shè)計、器件、設(shè)備等的選型都必須考慮到系統(tǒng)的可管理性和可維護(hù)性。·開放性。采用符合國際標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，保證系統(tǒng)具有開放性特點(diǎn)。2 兩個城市污水處理廠自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式2.1 結(jié)構(gòu)形式一中央控制室和廠區(qū)三個現(xiàn)場控制站之間以一個冗余的100Mbps光纖工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)組成一個有線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。現(xiàn)場控

4、制站在現(xiàn)場進(jìn)行工藝檢測參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行工況信號的采集、檢測和控制，并通過該站的人機(jī)界面對設(shè)備運(yùn)行操作，同時向中央控制室進(jìn)行實時傳送。中央控制室可監(jiān)視各現(xiàn)場站的全部運(yùn)行信息，在中央控制室可通過上位計算機(jī)控制現(xiàn)場設(shè)備的啟動和停止。 現(xiàn)場控制站在與設(shè)備自帶的PLC通訊時，采用Profibus_FMS的方式，其通訊介質(zhì)為屏蔽雙絞線，其通訊速率最大可達(dá)1.5Mbit/s。現(xiàn)場控制站采用西門子S7 400 PLC，CPU采用4163DP高檔CPU，具有運(yùn)算速度快，資源豐富等優(yōu)點(diǎn)。-計算機(jī)監(jiān)控軟件采用西門子WINCC，它具有畫面顯示、趨勢曲線、報警處理、報表處理、數(shù)據(jù)管理、網(wǎng)上瀏覽等功能。-整個自控系統(tǒng)體現(xiàn)了

5、西門子全廠一體化的先進(jìn)自控理念，并且網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)完全符合現(xiàn)場總線的國際標(biāo)準(zhǔn)。該模式布置如下所示：-2.2 結(jié)構(gòu)模式二下面一個系統(tǒng)采用了當(dāng)前國際先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，實現(xiàn)了污水處理廠的測、控、管、信息一體化。該模式布置如下所示：3 城市污水處理廠自動化系統(tǒng)各個部分的分析3.1 污水預(yù)處理系統(tǒng)/進(jìn)水泵房該P(yáng)LC工作站設(shè)在廠區(qū)進(jìn)水提升泵房控制室，負(fù)責(zé)監(jiān)控污水處理廠的預(yù)處理工段。其主要控制對象為粗格柵間的粗格柵及進(jìn)水電動閘門、進(jìn)水泵房的污水提升泵、沉砂池的排砂裝置和砂水分離等設(shè)備，此外，還負(fù)責(zé)進(jìn)水水質(zhì)如pH、SS(濁度測量)等參數(shù)的在線檢測。3.2 生物處理系統(tǒng)/配電中心該P(yáng)LC工

6、作站一般設(shè)在全廠的配電中心控制室，負(fù)責(zé)監(jiān)控污水生物處理工段。其主要控制對象為生物池的水下攪拌器、水下推進(jìn)器和曝氣設(shè)備，污泥回流泵房的污泥回流泵、剩余污泥泵，二沉池的刮吸泥機(jī)等設(shè)備。此外，其還負(fù)責(zé)生物池DO、ORP、MLSS；污泥泵房pH、MLSS，配電中心的電氣參數(shù)如：電流、電壓、有功功率，無功功率、有功電能、無功電能等參數(shù)的在線檢測。若污水廠生物池采用鼓風(fēng)曝氣時，在系統(tǒng)中還需增設(shè)鼓風(fēng)機(jī)房PLC工作站，一般情況下工作站設(shè)在鼓風(fēng)機(jī)房配電間控制室，負(fù)責(zé)監(jiān)控鼓風(fēng)機(jī)及其輔助設(shè)備的運(yùn)行及風(fēng)量的調(diào)節(jié)。3.3 污水消毒系統(tǒng)/出水泵房該P(yáng)LC工作站設(shè)在出水泵房控制室。其主要控制對象為出水提升泵、切換井電動閥門

7、以及加氯消毒等設(shè)備，此外其還負(fù)責(zé)出水水質(zhì)如：余氯、COD、流量等參數(shù)的在線檢測。3.4 污泥處理系統(tǒng)/脫水車間該P(yáng)LC工作站一般設(shè)在脫水車間配電間控制室，負(fù)責(zé)監(jiān)控污泥處理工段。其主要控制對象為儲泥池的攪拌器、電動閥門，脫水車間的進(jìn)泥泵、脫水機(jī)、濃縮機(jī)、加藥系統(tǒng)等設(shè)備4 層次化管理模式分析4.1 集中監(jiān)視操作層該層一般設(shè)在綜合樓或配電中心的中心控制室，由兩臺工業(yè)控制計算機(jī)和輸入/輸出設(shè)備等組成。在中心控制室設(shè)置大屏幕投影儀或模擬屏，以使值班人員更清晰地監(jiān)視全廠的生產(chǎn)實況。4.2 廠區(qū)生產(chǎn)管理層該層由中、高檔計算機(jī)終端擔(dān)當(dāng)?shù)墓S自動化綜合服務(wù)系統(tǒng)和辦公自動化系統(tǒng)組合而成，負(fù)責(zé)有關(guān)的生產(chǎn)管理、成本控

8、制、質(zhì)量管理、人事管理、財務(wù)管理等方面的綜合處理，達(dá)到優(yōu)化組合的目標(biāo)。為使廠部管理人員更好、更直接地了解全廠生產(chǎn)情況，在廠部一般設(shè)置4個計算機(jī)終端，即廠長辦公室、總工程師辦公室、化驗室和廠務(wù)辦公室計算機(jī)終端作為廠部生產(chǎn)管理層。4.3 公司調(diào)度層公司調(diào)度系統(tǒng)負(fù)責(zé)全區(qū)域污水處理廠的生產(chǎn)調(diào)度及與其他管理部門或行政主管部門的聯(lián)系，其對內(nèi)通過對各污水廠的監(jiān)控來協(xié)調(diào)各廠的生產(chǎn)，對外可與其他行業(yè)及各級行政主管部門進(jìn)行通信交換信息。4.4 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在污水處理廠自動化系統(tǒng)的各層之間、各PLC工作站之間都是通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接的，通過網(wǎng)絡(luò)的物理介質(zhì)進(jìn)行通信及信息交換。綜合比較常用網(wǎng)絡(luò)的物理結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合城市污水

9、廠的實際情況，一般污水處理廠廠區(qū)面積都不是很大，最長的站點(diǎn)距離為1km左右，工控網(wǎng)的站點(diǎn)為47個，管理網(wǎng)的站點(diǎn)為35個，同時污水處理廠都又存在擴(kuò)建、改造、增加或減少PLC工作站的可能，我們在設(shè)計工控網(wǎng)時采用總線網(wǎng)結(jié)構(gòu)，其特性能滿足工業(yè)控制實時性高、擴(kuò)展靈活、方便的要求。對于管理網(wǎng)由于其實時性要求不高，同時對其網(wǎng)絡(luò)中計算機(jī)終端的確切數(shù)量及今后的發(fā)展無法準(zhǔn)確估算，在設(shè)計中管理網(wǎng)絡(luò)都采用星型結(jié)構(gòu)以滿足靈活性好、擴(kuò)展維護(hù)方便的要求。4.5 三網(wǎng)絡(luò)通信污水廠自動化系統(tǒng)通常采用三級或四級子網(wǎng)構(gòu)成復(fù)合型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，要求我們在各級子網(wǎng)中都配置不同的通信協(xié)議，以適應(yīng)不同的通信要求。由于現(xiàn)場測量控制層傳遞過程數(shù)據(jù)及

10、控制命令，這種信息很短，對實時性要求較高，我們采用周期“I/O”方式通信。其采用的主協(xié)議大多為塌縮結(jié)構(gòu)，只有物理層、鏈路層及應(yīng)用層，而且大多為各PLC公司的專用協(xié)議。在設(shè)計時應(yīng)按選擇的PLC型號配置其通信協(xié)議。集中監(jiān)視操作層主要負(fù)責(zé)傳遞監(jiān)控信息，信息長度居于過程數(shù)據(jù)與管理信息之間，對實時性要求也比較高，其通信協(xié)議常用令牌方式控制通信，通信速率為1100Mb/s。在廠部及公司管理層，由于其需要進(jìn)行PLC網(wǎng)的互聯(lián)，PLC網(wǎng)與其他局域網(wǎng)的互聯(lián)，因此，在這兩層中一般采用開發(fā)性能好的通用協(xié)議。個人計算機(jī)或PLC工作站在加入不同級別的子網(wǎng)時，必須按所連入的子網(wǎng)配置通信模板，并且應(yīng)按該級子網(wǎng)配置的通信協(xié)議編

11、制用戶通信程序。4.6 系統(tǒng)軟件在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計、操作和維護(hù)方面，網(wǎng)絡(luò)軟件、支撐軟件、工具軟件和應(yīng)用軟件起著極其重要的作用，作為工業(yè)控制用軟件我們認(rèn)為其必須能滿足以下的性能和功能方面的要求。污水廠自動化系統(tǒng)軟件應(yīng)是能支持系統(tǒng)資源共享，適用于不同的計算機(jī)硬件平臺，支持實時多任務(wù)、多用戶、多處理性能，支持中文字庫，支持網(wǎng)絡(luò)通信和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，具有良好的組態(tài)功能和組態(tài)方式，友好的人機(jī)界面，支持多種數(shù)據(jù)庫操作和格式化，支持多媒體，支持系統(tǒng)冗余，有較高的可靠性、實時性，具有良好的開放性和通用性等。污水處理廠自動化系統(tǒng)軟件必須具有以下功能：數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、信息管理、報表、趨勢分析、登錄、動態(tài)模擬、報警和事件窗口

12、、自診斷、歷史數(shù)據(jù)處理、在線組態(tài)和安全管理功能等。應(yīng)用軟件通常是由系統(tǒng)集成商根據(jù)污水處理廠的工藝設(shè)計及使用要求，在系統(tǒng)軟件、支撐軟件平臺上組態(tài)完成的程序。其屬于非標(biāo)產(chǎn)品，直接影響整個系統(tǒng)的可用性、安全性，在某種意義上，應(yīng)用軟件的好壞將會影響操作人員對工作、網(wǎng)絡(luò)和組織的感受。4.7 系統(tǒng)硬件系統(tǒng)硬件包括站點(diǎn)硬件和網(wǎng)絡(luò)硬件兩大類，由于污水處理廠生產(chǎn)過程緩慢、無自動化也可生產(chǎn)的特點(diǎn)，一般常用的PLC產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，個人計算機(jī)等在可靠性指標(biāo)MTBF(平均無故障間隔時間)、技術(shù)參數(shù)等方面一般都能滿足污水處理廠自動化系統(tǒng)的使用要求。由此，我們在設(shè)計中充分考慮軟/硬件相匹配、性價比高等原則選擇系統(tǒng)硬件。5

13、污水處理廠系統(tǒng)構(gòu)成拓?fù)鋱D5.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D及其構(gòu)成該裝置采用計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，分站用可編程控制器(PLC)的自動化控制系統(tǒng)。軟件為采用太力信息產(chǎn)業(yè)有限公司的ISynall平臺開發(fā)的專用軟件包。5.2 人機(jī)界面及功能人機(jī)界面是操作者和系統(tǒng)交互聯(lián)系的平臺，它直接面向操作者，是用戶認(rèn)識評價一個系統(tǒng)的首要部分。本系統(tǒng)采用在WINDOWS環(huán)境下運(yùn)行的ISynall軟件包它把實時動態(tài)的各種信息量以圖形、文字、畫面的方式有機(jī)地結(jié)合在一起，立體感強(qiáng)，操作簡便，直觀舒適。操作者可用鼠標(biāo)完成對軟件的全部操作，包括菜單選擇、畫面切換、實時數(shù)據(jù)顯示、歷史數(shù)據(jù)前/后翻頁、報表生成及打印、故障查詢及復(fù)位、文件管理、參數(shù)設(shè)定

14、等等，每頁圖形均固定有即時報警信息欄、向上翻頁、回到主菜單、打開報警顯示屏，操作人員姓名注冊顯示、故障/維修/模擬報警實時顯示等功能。本軟件包采用的是全中文界面更有利于操作者進(jìn)行操作。5.3 自動控制過程1、進(jìn)水泵 2、粗格柵 3、細(xì)格柵 4、刮砂橋和砂泵 5、進(jìn)水流量和pH計 6、水下推進(jìn)器 7、羅茨鼓風(fēng)機(jī) 8、回流污泥泵 9、二沉池刮泥橋和浮渣泵 10、剩余污泥泵5.4 系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)該自動控制系統(tǒng)完全能夠滿足工藝運(yùn)行需要，保證日處理水量、水質(zhì)達(dá)到設(shè)計要求。由于生產(chǎn)需要，本系統(tǒng)必須24h連續(xù)運(yùn)行，因此，對設(shè)備從選型到安裝，從使用到維護(hù)管理都提出了較高要求。6 結(jié)束語污水廠自動化系統(tǒng)從理論上

15、來講是一個完整的、開放的系統(tǒng)，但在實際設(shè)計及工程實施過程中也存在一些問題。特別是一些大型設(shè)備如鼓風(fēng)機(jī)、離心脫水機(jī)、高壓配電系統(tǒng)綜合智能保護(hù)裝置等，其控制系統(tǒng)由設(shè)備配套帶來，一般情況下自成網(wǎng)絡(luò)，是各自分離的自動化孤島，使日后的自動化運(yùn)行、管理、維護(hù)及再開發(fā)變得很困難。如何在工程設(shè)計及招投標(biāo)中協(xié)調(diào)好各子控制系統(tǒng)，使之能夠與中心控制室的主控機(jī)實現(xiàn)安全開放的網(wǎng)絡(luò)通信并滿足工業(yè)控制實時性的要求，是今后在工程設(shè)計中需要進(jìn)一步研究的新課題。論污水厭氧生物處理新工藝升流式厭氧污泥床一、概述   隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，城市污水與工業(yè)廢水的排放量逐年增加。為了貫徹經(jīng)濟(jì)建設(shè)和環(huán)境保護(hù)必須同步發(fā)

16、展的方針，污水處理工程必定會有相應(yīng)的發(fā)展，在這種情況下，有效、經(jīng)濟(jì)、省能地解決污水處理問題，已是當(dāng)今環(huán)境工程領(lǐng)域中最迫切需要研究的課題。實現(xiàn)這一目標(biāo)的途徑除了靠正確決策外，尚需依賴技術(shù)更新，新工藝的開發(fā)，資源、能源的合理利用等科學(xué)技術(shù)措施。  目前，污水處理工程基本上還是依靠消耗能量來改善環(huán)境質(zhì)量的一項技術(shù)措施。但在能源有限的條件下，人們已經(jīng)意識到，浪費(fèi)能源的生產(chǎn)和生活方式必須徹底改變，現(xiàn)今評價工程設(shè)計優(yōu)劣的立足點(diǎn)，已經(jīng)開始轉(zhuǎn)移到基建投資和運(yùn)轉(zhuǎn)管理的經(jīng)濟(jì)性，以及對能源利用的有效程度。因此，環(huán)境工程已不可避免地要與能源工程體系發(fā)生聯(lián)系。  錄求污水處理工程

17、節(jié)能措施的技術(shù)途徑頗多，而用機(jī)污水的厭氧生物處理技術(shù)則是重要途徑之一。  厭氧生物處理是利用厭氧性微生物的代謝特性，在毋需提供外源能量的條件下，以被還原有機(jī)物作為受氫體，同時產(chǎn)生有能源價值的甲烷氣體。厭氧生物處理法不僅適用于高濃度有機(jī)廢水，進(jìn)水BOD濃度可達(dá)15000mg/l，也可適用于低濃度有機(jī)廢水，包括城市廢；厭氧生物處理法能耗低；有機(jī)容積負(fù)荷高，一般為510kgCOD/m3d高的可達(dá)50kgCOD/m3d；剩余污泥量少；產(chǎn)生的沼氣可利用；營養(yǎng)需要量少；被降解的有機(jī)物種類多；能承受較大的負(fù)荷變化和水質(zhì)變化。  顯而易見，開發(fā)厭氧生物處理新工藝用來治理

18、有機(jī)污水的污染，無疑是一種具有良好經(jīng)濟(jì)效益的方法。近年來，污水厭氧處理工藝發(fā)展十分迅速，各種新工藝、新方法不斷出現(xiàn)，包括有厭氧接觸法、升流式厭氧污泥床、檔板式厭氧法、厭氧生物池、厭氧膨脹床和流化床、厭氧生物轉(zhuǎn)盤等，目前升流式厭氧污泥床這種新工藝由于具有厭氧過濾及厭氧活性污泥法的雙重特點(diǎn)，運(yùn)轉(zhuǎn)及構(gòu)筑物造價均有所下降，對于不同含固量污水的適應(yīng)性也強(qiáng)，因而已越來越受到重視，國內(nèi)外目前已設(shè)計和施工的這種工藝較多。  二、升流式厭氧污泥床工作原理  升流式厭氧污泥床有反應(yīng)區(qū)、氣液固三相分離器（包括沉淀區(qū)）和氣室三部分組成。在底部反應(yīng)區(qū)內(nèi)存留大量厭氧污泥，具有良好的

19、沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥層。要處理的污水從厭氧污泥床底部流入與污泥層中污泥進(jìn)行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的有機(jī)物，把它轉(zhuǎn)化為沼氣。沼氣以微小氣泡形式不斷放出，微小氣泡在上升過程中，不斷合并，逐漸形成較大的氣泡，在污泥床上部由于沼氣的攪動形成一個污泥濃度較稀薄的污泥和水一起上升進(jìn)入三相分離器，沼氣碰到分離器下部的反射板時，折向反射板的四周，然后穿過水層進(jìn)入氣室，集中在氣室沼氣，用導(dǎo)管導(dǎo)出，固液混合液經(jīng)過反射進(jìn)入三相分離器的沉淀區(qū)，污水中的污泥發(fā)生絮凝，顆粒逐漸增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沼著斜壁滑回厭氧反應(yīng)區(qū)內(nèi)，使反應(yīng)區(qū)內(nèi)積累大量的污泥，與污泥分離后的處理出

20、水從沉淀區(qū)溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。  這種工藝的基本出發(fā)占在于：（1）為污泥絮凝提供有利的物理化學(xué)條件，使厭氧污泥獲得并保持良好的沉淀性能；（2）良好的污泥床常可形成一種相當(dāng)穩(wěn)定的生物相，能抵抗較強(qiáng)的擾動力。較大的絮體具有良好的沉淀性能，從而提高設(shè)備內(nèi)的污泥濃度；（3）通過在污泥床設(shè)備內(nèi)設(shè)置一個沉淀區(qū)，使污泥細(xì)顆粒在沉淀區(qū)的污泥層內(nèi)進(jìn)一步絮凝和沉淀，然后回流入污泥床內(nèi)。  三、厭氧污泥床內(nèi)的流態(tài)和污泥分布  厭氧污泥床內(nèi)的流態(tài)相當(dāng)復(fù)雜，反應(yīng)區(qū)內(nèi)的流態(tài)與產(chǎn)氣量和反應(yīng)區(qū)高度相關(guān)，一般來說，反應(yīng)區(qū)下部污泥層內(nèi)，由于產(chǎn)氣的結(jié)果，部分?jǐn)?/p>

21、面通過的氣量較多，形成一股上升的氣流，帶動部分混合液（指污泥與水）作向上運(yùn)動。與此同時，這股氣、水流周圍的介質(zhì)則向下運(yùn)動，造成逆向混合，這種流態(tài)造成水的短流。在遠(yuǎn)離這股上升氣、水流的地方容易形成死角。在這些死角處也具有一定的產(chǎn)氣量，形成污泥和水的緩慢而微弱的混合，所以說在污泥層內(nèi)形成不同程度的混合區(qū)，這些混合區(qū)的大小與短流程度有關(guān)。懸浮層內(nèi)混合液，由于氣體幣的運(yùn)動帶動液體以較高速度上升和下降，形成較強(qiáng)的混合。在產(chǎn)氣量較少的情況下，有時污泥層與懸浮層有明顯的界線，而在產(chǎn)氣量較多的情況下，這個界面不明顯。有關(guān)試驗表明，在沉淀區(qū)內(nèi)水流呈推流式，但沉淀區(qū)仍然還有死區(qū)和混合區(qū)。  厭

22、氧污泥床內(nèi)污泥濃度與設(shè)備的有機(jī)負(fù)荷率有關(guān)。是處理制糖廢水試驗時，升流式厭氧污泥床內(nèi)污泥分布與負(fù)荷的關(guān)系。從圖中可看出污泥層污泥濃度比懸浮層污泥濃度高，懸浮層的上下部分污泥濃度差較小，說明接近完全混合型流態(tài)，反應(yīng)區(qū)內(nèi)污泥的頒，當(dāng)有機(jī)負(fù)荷很高時污泥層和懸浮層分界不明顯。試驗表明，污水通過底部0406m的高度，已有90的有機(jī)物被轉(zhuǎn)化。由此可見厭氧污泥具有極高的活性，改變了長期以來認(rèn)為厭氧處理過程進(jìn)行緩慢的概念。在厭氧污泥中，積累有大量高活性的厭氧污泥是這種設(shè)備具有巨大處理能力的主要原因，而這又歸于污泥具有良好的沉淀性能。  升流式厭氧污泥床具有高的容積有機(jī)負(fù)荷率，其主要原因是設(shè)備

23、內(nèi)，特別是污泥層內(nèi)保有大量的厭氧污泥。工藝的穩(wěn)定性和高效性很大程度上取決于生成具有優(yōu)良沉降性能和很高甲烷活性的污泥，尤其是顆粒狀污泥。與此相反，如果反應(yīng)區(qū)內(nèi)的污泥以松散的絮凝狀體存在，往往出現(xiàn)污泥上浮流失，使厭氧污泥床不能在較高的負(fù)荷下穩(wěn)定運(yùn)行。  根據(jù)厭氧污泥床內(nèi)污泥形成的形態(tài)和達(dá)到的COD容積負(fù)荷，可以將污泥顆粒化過程大致分為三個運(yùn)行期：  （1）投產(chǎn)運(yùn)行期：從接種污泥開始到污泥床內(nèi)的COD容積負(fù)荷達(dá)到5kgCOD/m3d左右，此運(yùn)行期污泥沉降性能一般；  （2）顆粒污泥出現(xiàn)期：這一運(yùn)行期的特點(diǎn)是有小顆粒污泥開始出現(xiàn)。當(dāng)污泥床內(nèi)的

24、總SS量和總VSS量降至最低時本運(yùn)行期即告結(jié)束，這一運(yùn)行期污泥沉降性能不太好；  （3）顆粒污泥形成期：這一運(yùn)行期的特點(diǎn)是顆粒污泥大量形成，由下至上逐步充滿整個厭氧污泥床。當(dāng)污泥床容積負(fù)荷達(dá)到16kgCOD/m3d以上時，可以認(rèn)為顆粒污泥已培養(yǎng)成熟。該運(yùn)行期污泥沉降性很好。  五、污泥的流失與外部沉淀池的設(shè)置  在升流式厭氧泥床內(nèi)雖有氣液固三相分離器，混合液進(jìn)入沉淀區(qū)前已把氣體分離，但由于沉淀區(qū)內(nèi)的污泥仍具有較高的產(chǎn)甲烷活性，繼續(xù)在沉淀區(qū)內(nèi)產(chǎn)氣；或者由于沖擊負(fù)荷及水質(zhì)突然變化，可能使反應(yīng)區(qū)內(nèi)污泥膨脹，結(jié)果沉淀區(qū)固液分離不佳，發(fā)生污泥流

25、失而影響了水質(zhì)和污泥床中污泥濃度。為了減少出水所帶的懸浮物進(jìn)入水體，外部另設(shè)一沉淀池，沉淀下來的污泥回流到污泥床內(nèi)。設(shè)外部沉淀池的好處是：（1）污泥回流可加速污泥的積累，縮短投產(chǎn)期；（2）去除懸浮物，改善出水水質(zhì)；（3）當(dāng)偶爾發(fā)生污泥大量上漂時，回收污泥保持工藝的穩(wěn)定性；（4）回流污泥可作進(jìn)一步分解，可減少剩余污泥量。  設(shè)外部沉淀池的升流式厭氧污床工藝流程。  六、升流式厭氧污泥床的設(shè)計  升流式厭氧污泥床的工藝設(shè)計主要是計算厭氧污泥床的容積、產(chǎn)氣量、剩余污泥量、營養(yǎng)需要量.   升流式厭氧污泥床的池形

26、狀有圓形、方形、矩形。污泥床高度一般為38m，多用鋼筋混凝土建造。當(dāng)污水有機(jī)物濃度比較高時，需要的沉淀區(qū)面積小，反應(yīng)區(qū)的面積可采用與沉淀區(qū)相同的面積和池形。當(dāng)污水有機(jī)物濃度低時，需要的沉淀面積大，為了保證反應(yīng)區(qū)的一定高度，反應(yīng)區(qū)的面積不能太大時，則可采用反應(yīng)區(qū)的面積小于沉淀區(qū)，即污泥床上部面積大于下部的池形。  氣液固三相分離器是升流式厭氧污泥床的重要組成部分，它對污泥床的正常運(yùn)行和獲良好的出水水質(zhì)起十分重要的作用，因此設(shè)計時應(yīng)給予特別的重視。根據(jù)經(jīng)驗，三相分離器應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求：  1、混和液進(jìn)入沉淀區(qū)之關(guān)，必須將其中的氣泡予以脫出，防止氣泡進(jìn)入沉淀

27、區(qū)影響沉淀；  2、沉淀器斜壁角度約為50o；  3、沉淀區(qū)的表面水力負(fù)荷應(yīng)在07m3h以下，進(jìn)入沉淀區(qū)前，通過沉淀槽低縫的流速不大于2m/h；  4、處于集氣器的液一氣界面上的污泥要很好地使之浸沒于水中；  5、應(yīng)防止集氣器內(nèi)產(chǎn)生大量泡沫。  第2、3兩個條件可以通過適當(dāng)選擇沉淀器的深度面積比來加以滿足。對于低濃度污水，主要用限制表面水力負(fù)荷來控制；對于中等濃度和高濃度污水，在極高負(fù)荷下，單位橫截面上釋放的氣體體積可能成為一個臨界指標(biāo)。但是直到現(xiàn)在國內(nèi)外所取得的成果表明，只要負(fù)荷率不超過20k

28、gCOD/m3d，厭氧污泥床高度不大于10m，可以預(yù)料沒有任何問題。  污泥與液體的分離基于污泥絮凝、沉淀和過濾作用。所以創(chuàng)造條件使污泥具有良好的絮凝、沉淀性能對于分離器的工作是具有重要意義。  特別注意是防止氣泡進(jìn)入沉淀區(qū)，要使固一液進(jìn)入沉淀區(qū)之前就與氣泡很好分離。在氣液表面上形成浮渣能迫使一些氣泡進(jìn)入沉淀區(qū)，所以在一些情況下必須考慮設(shè)置排放這些浮渣或破壞這些浮渣的設(shè)施。  如上所述，升流式厭氧污泥床的混合是靠上流的水流和發(fā)酵過程中產(chǎn)生的氣泡來完成的。因此，一般采用多點(diǎn)進(jìn)水，使進(jìn)水均勻地分布在床斷面上。  升流式厭氧污泥床容積的計算一般按有機(jī)物容積負(fù)荷或水力停留時間進(jìn)行。設(shè)計時可通過試驗決定參數(shù)或參考同類廢水用的設(shè)計和運(yùn)行參數(shù)。  七、升流式厭氧污泥床的啟動  1、污泥的馴化  升流式套氧污泥床設(shè)備啟動的最大困難是獲得大量沉降性能良好的厭氧污泥。最好的辦法加以馴化，一般需要36個月，如果靠設(shè)備自身積累，投產(chǎn)期可長達(dá)12年，初中表明，投加少量的載體，有利于厭氧菌的附著，促進(jìn)初期顆粒污泥的形成；比重大的絮狀污泥比輕的易于顆粒化；比甲烷活性高的厭氧污泥可縮短啟動期。