一、项目研究的目的及意义

兖矿国宏化工有限责任公司污水处理站是重点环保设施，创新研究、自主开发一套先进的控制策略和节能技术，对于实现污水处理设备自动、稳定、高效的运行，确保污水的各项指标达到《山东省南水北调沿线水污染物综合排放标准》，并能够使得产生的中水全部回收作为冷却水使用，减少外排水这几个方面来说，就变得非常迫切，同时具有减员增效和节能降耗方面的重要意义。

二、污水处理站运行状况及存在问题

（一）污水处理工艺及运行概述

生产生活污水初步过滤流入提升泵站，经提升泵输送至污水处理站，和气化废水一起流入缓冲池和初沉池进行沉淀和降温。处理后经泵打入化学沉淀池，在化学沉淀池内加入絮凝剂和助凝剂进行进一步沉淀，使浑浊的水变清澈。沉淀后进入混合调节池对污水的指标进行调整，合格后由泵打入SBOT池和SBR池，进行A-O反应。四座SBR反应池和一座SBOT反应池进行间多循环反应（每天操作4个循环，每个循环6个小时）。通过在单个池内多次重复进行的曝气、搅拌、沉淀、排放（排水、排泥）操作，创造好氧、缺氧、厌氧环境，再利用微生物完成分解有机物（BOD）和脱除氨氮（NH3-N）的生化处理过程。

（二）存在的问题

污水处理站曝气风机共计12台，正常运行按运行周期轮换使用，电机功率为110KW，电压400V，每台风机配备软启动。现阶段曝气风机的启动均为操作人员手动启停，进风量调节也是由现场操作人员根据工艺指标进行实时手动调节。

此外，为掌握池水的溶解氧和pH值，每座SBR池及SBOT池上安装了溶解氧传感器和pH值传感器，但均为就地显示。操作人员需每小时对所处理污水的溶解氧量及PH值情况进行现场巡检，根据水中溶解氧量的高低手动调节曝气风机进气阀门的开度，来确保水中溶解氧在工艺指标范围内。

同时，通过认真分析风机运行情况发现：

1、曝气池风机配置是按照SBOT处理池和SBR处理池满水状态下配备，实际运行使用中，池内水量不会全满，风机无需满负荷输出，但电机在工频运行，靠调节阀控制风量，存在较大的电能浪费。

2、曝气池内溶解氧高于工艺指标时，用人工方式来调节进风口阀门或关闭鼓风机的运行台数，不仅不能及时有效的调节，而且存在电能浪费。

综上分析可以看出，整个污水处理装置的自动化程度低，污水处理过程中不但操作工劳动强度大，而且设备的启停和运行能耗高，进而影响污水处理指标和水量。

三、主要做法

（一）智能控制

自主开发搭建一套DCS系统，将污水处理过程中各种实时检测数据远传至控制室DCS，自行设计绘制出准确、形象、便于监控的工艺流程图，自行设计出该污水处理过程自动、顺序控制的控制策略，并组态实现所有工艺指标的远程监控和自动调节、电机自动调频、阀门自动控制的全自动控制系统，实现智能运行，达到提高污水处理效率的目的。

（二）降低污水处理站运行能耗。

实现在线实时监测，自动调节风机运行频率，降低能耗，实现节能。

（三）减少工艺运行人员的劳动强度，提高工作效率。

智能运行后，污水处理环节自动调节，大大减少运行人员工作强度，提高工作效率，实现黑屏操作和无人值守。

四、项目的技术创新点

（一）自主创新研发，实现智能运行

自主搭建一套DCS系统，将污水处理过程中各种实时数据远传至控制室DCS，自主创新研究设计先进的“一键启动”的顺序控制策略并进行组态，实现所有工艺指标自动调节、电机自动调频、阀门自动控制的全自动控制系统，大大减少人为调节，基本上实现了智能黑屏操作。

（二）利用闭环控制变频调速实现系统节能

对于主要工艺指标——水中溶解氧含量的自动调节，通过DCS计算实际溶解氧含量来闭环控制电机及风机转速，实现自动调节的目的，并减少电机始终工频运行时的无用功能耗，实现节能的目的。

五、经济、社会效益分析

（一）直接经济效益

1.减员增效：

实现智能化无人值守之后，岗位人员由16人编制减少为2人，人工费用大大节省，按照原先工人岗位工资人均7500元/月计算：节省工资支出=0.75万/月*12月*14人=126万

2.节能降耗：

变频节能改造前后运行数据对照表

设备名称

改造前每小时用电量（KWh）

改造后每小时用电量（KWh）

风机

157.80

105.61

电耗节省效益=（节能改造前系统每小时用电总耗-节能改造后系统每小时用电总耗）×改造后运行的台数

P= （157.80 -105.61）×12= 626.28(KW.h)

按照目前运行电价0.6元/ KW·h，每年平均按6000小时计算，可节约费用为：（626.28×0.6）×6000 = 2254608（元）

每年可节电约225.5万元。

（二）间接经济效益

电动阀维修费约15万元+检修维护费用约25万元+轴承、润滑油更换费用约20万元，合计节约为60万。

（三）社会效益

COD减排7.64吨，减征环保税额： 7.64/0.9*3000=25466元；

氨氮减排0.107吨，减征环保税额：0.107/0.9*3000=356元；

总氮指标减征环保税：259.375/0.9*3000=864583元；

全年减征环保税额：（25466+356+864583）/10000=89.04万元。

综合以上直接、间接经济效益和社会效益可知，通过对污水池里站的智能化开发，运行后可产生约500万元人民币的经济效益，达到了公司减员增效和节能降耗的目标。

六、改造后运行效果跟踪及持续改进

项目改造完毕后，系统运行比较稳定，有效解决了原系统存在的问题，现场检修和工艺运行反应较好，达到了预期目的。但是在运行过程发现还有进一步节能空间。通过现场运行发现，鼓风机进气口、出气口温度相差较大，通过分析是由于鼓风机在运行过程中对空气有一定的压缩，释放热量所致。这样变相的降低了空气密度，使鼓风机风压减小。可以通过人工降温方式增大空气密度，从而增加风压。下一步计划对鼓风机机体温度进行数据搜集和试验，摸索经济运行温度。