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為了實(shí)現可持續發(fā)展戰略，華藥集團投巨資對其污水處理系統進(jìn)行改造，以便能夠符合工業(yè)污水的國家排放標準以及滿(mǎn)足自身生產(chǎn)發(fā)展的要求。 原有的污水處理控制系統由SBR反應池PLC和現場(chǎng)顯示儀表組成，其中PLC由于使用的時(shí)間較長(cháng)，故障率明顯增高，以至于控制主要由工藝人員手動(dòng)完成，并且因為現場(chǎng)環(huán)境的惡劣，現場(chǎng)儀表多被腐蝕，運行不穩定，已經(jīng)影響了污水處理系統的穩定運行。最終選用了浙大中控JX300X DCS來(lái)對控制系統進(jìn)行更新改造，并更換了現場(chǎng)變送器。 一、工藝流程 整個(gè)污水處理的流程由以下五道工序組成： �。ㄒ唬╊A處理工序 來(lái)自各生產(chǎn)車(chē)間的工業(yè)污水排入調節池內，由于水溫較高，不利于后面工序分解有機物的菌類(lèi)生長(cháng)，需自然冷卻后方可排出。池內設一溫度節點(diǎn)，待水溫降至設定值時(shí)，打開(kāi)閥門(mén)使污水流入絮凝沉淀池內。在廢水管道中安裝電磁流量計以完成對污水計量結算的功能。 沉淀池定時(shí)打開(kāi)石灰泵及閥門(mén)，加入按照比值控制配比好的熟石灰溶液，以加強污泥的脫水能力及改善污水的PH值，在若干時(shí)段內離線(xiàn)采集池內廢水，測量其酸堿度。沉淀池底部的刮泥機定時(shí)工作，將沉淀下來(lái)的污泥刮入絮渣沉淀池，再定時(shí)控制每日排出定量的濃縮污泥進(jìn)入污泥脫水工序。沉淀池中的上清液體經(jīng)加水稀釋后排入均質(zhì)池，定時(shí)排入下一道工序。 �。ǘ┧馑峄ば� 水解酸化的主要設備是四座厭氧脫硫塔，分別接受四個(gè)均質(zhì)池中的污水原液，各加一電磁流量計做成本結算之用。脫硫塔中培養的厭氧菌可以去處一部分污水原液的BOD、COD，達到污水脫硫的處理目的。根據工藝要求，塔中溫度對厭氧菌的生長(cháng)最為關(guān)鍵，塔頂及塔釜溫度作為參考量。由于靠蒸汽閥門(mén)的開(kāi)度來(lái)控制溫度恒定，而蒸汽流量干擾對溫度影響最大，所以設計以塔中溫度為主控制點(diǎn)，蒸汽流量控制為副回路的溫度—流量串級控制系統，保證了塔內溫度的穩定。經(jīng)過(guò)脫硫的污水排入SBR池中。 �。ㄈ㏒BR工序 SBR是序列間歇式活性污泥法（Sequncing Batch Reactor Activated Sludge Process）的簡(jiǎn)稱(chēng)，是一種按間歇曝氣方式來(lái)運行的活性污泥污水處理技術(shù)。SBR反應池是整個(gè)污水處理車(chē)間的核心，污水中的大分子有機物在此被分解為小分子有機物，進(jìn)而被分解為二氧化碳和水。所以，SBR反應池的自控對整個(gè)污水處理系統來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。 SBR池底部有大量活性污泥，其主要組成部分為好氧菌。好氧菌對于污水中的有機污染物有著(zhù)極強的降解作用，其種群的多少與SBR池的污水處理能力有著(zhù)直接的關(guān)系。從反應池內一直進(jìn)行的硝化反應方程式來(lái)看：NH4++2O2→NO3-+2H++H2O+能量 只有有著(zhù)足夠的氧分子，硝化反應才能正常進(jìn)行，降解有機物的好氧菌才能存活；但氧氣過(guò)多又會(huì )導致大量泡沫產(chǎn)生，污泥沉降性能下降，能耗增加，所以對 SBR池的通氣量的控制最為關(guān)鍵。通氣量為定時(shí)控制，當在線(xiàn)溶氧儀濃度示值偏差過(guò)大時(shí)，改變設定值調整進(jìn)氣量時(shí)長(cháng)。污水進(jìn)料閥以及排泥閥也均為定時(shí)控制。 SBR池加裝投入式液位計控制閥門(mén)以防止污水溢出，安裝超聲波流量計對污水進(jìn)行計量，設溫度節點(diǎn)加熱水實(shí)現反應池內恒溫。 �。ㄋ模┙佑|氧化工序 本工序內的一級、二級接觸氧化池可以看作曝氣池的繼續，經(jīng)過(guò)充分的氧化后，定時(shí)排入相應的沉淀池中，通過(guò)重力沉淀的原理，去除污泥等懸浮物，定時(shí)驅動(dòng)吸泥機將污泥刮入污泥濃縮池中。二沉池中處理過(guò)的水經(jīng)過(guò)濾消毒后已符合國家排放標準，可直接排放或者進(jìn)入回水系統再次利用。 �。ㄎ澹┪勰嗝撍ば� 在以上工序中通過(guò)刮泥機將污泥排入濃縮池中經(jīng)脫水機脫水后形成含水量較低的污泥濾餅，送入回轉窯燃燒，最終以無(wú)害的二氧化碳和水的形式排放，其灰渣則做深埋處理。 
圖1 污水處理工藝流程圖 二、控制系統 �。ㄒ唬┯布渲� 本系統由1個(gè)工程師站、1個(gè)操作員站、1個(gè)I/O站和過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò )組成，并通過(guò)以太網(wǎng)和車(chē)間主任的管理計算機相聯(lián)，實(shí)現遠程查詢(xún)遙控。工程師站內裝有組態(tài)軟件平臺可完成修改參數和系統維護的任務(wù)；操作員站是操作人員完成生產(chǎn)過(guò)程監控管理的平臺；I/O站完成整個(gè)工業(yè)過(guò)程的實(shí)施監控，由主控卡、數據轉發(fā)卡、 I/O卡、供電單元等組成，為了確保系統的可靠性，主控卡件、數據轉發(fā)卡為冗余配置。 備有SP243X主控制卡2個(gè)；SP313 4路模擬量信號輸入卡30個(gè)；SP322 4路模擬量輸出卡3個(gè)；SP363 7路觸點(diǎn)型開(kāi)關(guān)量輸入卡8個(gè)；SP364 7路繼電器輸出卡10個(gè)�？偣矒碛蠥I信號108個(gè)；AO信號8個(gè)；DI信號40個(gè)；DO信號50個(gè)。 �。ǘ┚W(wǎng)絡(luò )結構
圖2 污水處理系統網(wǎng)絡(luò )結構 �。ㄈ┸浖M態(tài) 1．人機界面 顯示數據總貌、各檢測點(diǎn)歷史曲線(xiàn)、各工序工藝流程圖以及現場(chǎng)各個(gè)閥門(mén)狀態(tài)等畫(huà)面，并設置了不同的權限以保證系統的安全性。 2．報表 于8:30、16:30、0:30時(shí)出班報，形式為：顯示當前班溫度、流量的整點(diǎn)數據，流量累計，閥門(mén)開(kāi)、關(guān)時(shí)刻記錄，設備運行狀態(tài)；每月出月報，形式為：以每天為記錄單位，顯示流量的日均值（每日各正點(diǎn)記錄之和/24），月累計值，溫度的日均值（每日各正點(diǎn)記錄之和/24），同時(shí)能輸入其它數據進(jìn)行編輯。 3．SBR反應池閥門(mén)控制：如圖3所示。
圖3 閥門(mén)控制算法流程圖 4．SBR反應池閥門(mén)狀態(tài)報警： 如果曝氣池中的閥門(mén)出現故障而未及時(shí)發(fā)現，就會(huì )使污水在無(wú)充分降解的情況下排入下一道工序，無(wú)法達到污水凈化的國家排放標準，造成較大損失，所以借助于智能閥門(mén)的反饋信號設計出閥門(mén)報警程序，以便發(fā)生故障后及時(shí)處理，減少損失。 報警定義為：閥門(mén)開(kāi)啟/關(guān)閉動(dòng)作后，12秒內無(wú)反饋信號便視為閥門(mén)故障，用聲光報警方式提醒維護人員前去排除故障恢復生產(chǎn)。 三、結束語(yǔ) 在浙大中控JX300X系統投入使用以來(lái)，其穩定性以及人機界面的友好和豐富的控制功能均比原來(lái)的控制系統提高很多，得到了工藝人員和自控維護人員的好評，為實(shí)現污水處理系統的穩定運行和周邊環(huán)境的改善提供了保障。但在這期間也發(fā)現了某些問(wèn)題，以期在資金以及后期維護手段跟上的時(shí)候進(jìn)行對此進(jìn)一步的完善。其一，在線(xiàn)分析儀器使用較少。只有在SBR反應池有溶氧在線(xiàn)監控，絮凝沉淀池中酸堿度是離線(xiàn)分析，時(shí)滯性較大，因而只是將其作為參考數據無(wú)法實(shí)現自控。 如實(shí)現在線(xiàn)分析，則可由控制石灰泵的開(kāi)啟關(guān)閉來(lái)實(shí)現池中酸堿度的控制。此外，在條件允許的情況下，可在SBR反應池中設置污泥濃度計，以便能夠使工藝人員更直觀(guān)的了解池中好氧菌的生長(cháng)情況，同時(shí)也為回流污泥量的確定提供了依據；其二，SBR反應池中的潷水器控制器為單機控制模式，只能按照預先設定的單一工作模式運行，如果在它和DCS的主控單元之間建立基于現場(chǎng)總線(xiàn)的數據聯(lián)系，實(shí)現數據交換，便可實(shí)現潷水器按照不同現場(chǎng)環(huán)境和工藝要求，更加靈活的運行；其三，由于SBR反應池中的溶氧的需求量和污泥中好氧菌的生命周期有關(guān)，在處理初期耗氧較大，隨后逐漸減小的這一情況，為溶氧控制尋求一合適的控制算法以及將恒頻風(fēng)機更換為可以變頻的不僅僅能夠更好的完成污水處理的任務(wù)，更可以降低能源消耗，縮短處理周期，實(shí)現優(yōu)化控制。 |
