PLC在污水處理廠的應(yīng)用

　　隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展及水十條的頒布，國(guó)家對(duì)環(huán)保行業(yè)越來(lái)越重視，污水處理標(biāo)準(zhǔn)趨嚴(yán)，全國(guó)各地基本都對(duì)原系統(tǒng)進(jìn)行了提標(biāo)改造，經(jīng)過(guò)提標(biāo)后，污水處理的工藝和構(gòu)筑以及設(shè)備等進(jìn)一步復(fù)雜化，運(yùn)行人員工作量逐漸增大，隨著自控系統(tǒng)的發(fā)展，自動(dòng)控制技術(shù)被逐步引入到污水處理領(lǐng)域，在污水處理廠內(nèi)不同的工藝環(huán)節(jié)，逐步加入了自控控制系統(tǒng)，大部分系統(tǒng)主要是依靠PLC系統(tǒng)進(jìn)行通訊，PLC是ProgrammableLogicController的縮寫(xiě)，又叫做邏輯控制系統(tǒng)，同時(shí)可以通過(guò)人工進(jìn)行編輯程序和指令，進(jìn)而控制設(shè)備按照相關(guān)指令進(jìn)行工作。污水處理中引入PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)，能極大地提高設(shè)備運(yùn)行效率，筆者總結(jié)近些年來(lái)PCL技術(shù)在國(guó)內(nèi)污水處理廠的使用情況，為國(guó)內(nèi)污水廠運(yùn)行管理人員以及設(shè)計(jì)人員對(duì)自控系統(tǒng)的選擇提供參考。

　　一、PLC在深度處理中的應(yīng)用

　　1.1 在濾布濾池中的應(yīng)用

　　在濾布濾池中的應(yīng)用隨著全國(guó)污水標(biāo)準(zhǔn)的逐步提高，全國(guó)各地污水廠均采用了深度處理工藝對(duì)二級(jí)生物出水進(jìn)一步的處理，其中濾布濾池因?yàn)槠渥詣?dòng)化程度高，維護(hù)簡(jiǎn)單等成為深度處理工藝最常用的方式，馬建林介紹了PLC自控系統(tǒng)在濾布濾池上的應(yīng)用，濾布濾池工況可分為就地手動(dòng)、就地自動(dòng)、遠(yuǎn)程三種控制方式。自動(dòng)模式可以是所有設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行，通過(guò)池內(nèi)設(shè)置高低液位，自動(dòng)開(kāi)啟反洗和排水泵，并可以通過(guò)開(kāi)啟泵的臺(tái)數(shù)來(lái)調(diào)整流量，如果設(shè)備發(fā)生故障無(wú)法運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)關(guān)閉進(jìn)水堰門(mén)，防止發(fā)生較大事故。

　　1.2 在V型濾池中的應(yīng)用

　　V型濾池是進(jìn)水槽像“V”而得名，V型濾池主要是通過(guò)控制系統(tǒng)按照程序進(jìn)行操作，出水效果較好，幾乎全自動(dòng)操作受很多污水廠所歡迎，陳化川介紹了酒鋼污水處理廠V型濾池控制系統(tǒng)，通過(guò)控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)濾池的就地、遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)主關(guān)鍵設(shè)備的開(kāi)啟情況，當(dāng)濾池檢測(cè)系統(tǒng)判斷需要進(jìn)行反沖洗時(shí)，會(huì)進(jìn)入濾池反沖洗排隊(duì)序列，協(xié)調(diào)各座濾池的反沖洗，每個(gè)濾池作為一個(gè)獨(dú)立的子站，在PLC發(fā)生通訊中斷時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)就地自動(dòng)控制，不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，該自控系統(tǒng)的引入大大提高作業(yè)效率并保證污水處理工序的持續(xù)、穩(wěn)定、達(dá)標(biāo)生產(chǎn)。

　　1.3 在曝氣生物濾池中的應(yīng)用

　　BAF又稱曝氣生物濾池，隨著我國(guó)污水行業(yè)的發(fā)展，BAF工藝進(jìn)入了人的視野。傳統(tǒng)BAF污水處理效果差同時(shí)存在能耗過(guò)高的現(xiàn)象，針對(duì)上述問(wèn)題魏健采用PID算法控制閥門(mén)的精確開(kāi)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)BAF的氣量精確控制。該系統(tǒng)通過(guò)PLC等控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)完成控制，通訊，信號(hào)采集，故障判斷等工作，協(xié)調(diào)各種主關(guān)鍵設(shè)備和閥門(mén)完成一些列動(dòng)作，同時(shí)該系統(tǒng)還具備一定的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分析功能，PLC通過(guò)將收集各設(shè)備的數(shù)據(jù)和工藝參數(shù)，然后發(fā)送到各個(gè)執(zhí)行元件和，同時(shí)協(xié)調(diào)故障報(bào)警數(shù)據(jù)和儀表采集的數(shù)據(jù)采集到PLC中，并及時(shí)傳輸至中控室終端，使中控室的控制人員能及時(shí)看到現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況，提高了工作效率。江熾華介紹了東莞市松山湖北部污水處理廠的BAF自動(dòng)化控制系統(tǒng)的實(shí)踐情況，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵從“集中管理、分散控制”理念，主要對(duì)污水廠生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)、設(shè)備工況、進(jìn)行監(jiān)測(cè)、采集、顯示，提供歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、查詢、瀏覽、分析、報(bào)表生成等，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程無(wú)人為干預(yù)，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人值守本工程在設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置機(jī)旁控制箱，所有工藝設(shè)備均可由現(xiàn)場(chǎng)控制箱手動(dòng)控制和遠(yuǎn)程自動(dòng)控制，兩種控制方式通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制箱上的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)進(jìn)行手動(dòng)切換。廠自投產(chǎn)以來(lái)，以SIEMENS自動(dòng)化平臺(tái)技術(shù)的自控系統(tǒng)可靠運(yùn)行，未發(fā)生過(guò)任何故障，出水水質(zhì)完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求及國(guó)家環(huán)保要求。

　　二、PLC在生物二級(jí)處理中的應(yīng)用

　　2.1 在A2O工藝中的應(yīng)用

　　A2O工藝是活性污泥法中經(jīng)典的工藝之一，在全國(guó)各規(guī)模污水處理廠中均有應(yīng)用，根據(jù)工藝特點(diǎn)，又衍生出多種不同的工藝類(lèi)型，其中多模式A2O工藝可以根據(jù)水質(zhì)水量的變化進(jìn)行靈活變形，深受設(shè)計(jì)人員的青睞，但其控制和調(diào)節(jié)方式較常規(guī)A2O工藝要復(fù)雜，程丹丹介紹了天津某工業(yè)園區(qū)的污水處理廠通過(guò)加入自動(dòng)控制系統(tǒng)后使用效果，該自控系統(tǒng)主要對(duì)時(shí)間控制、溶解氧控制、進(jìn)水點(diǎn)的設(shè)置及分流比例，內(nèi)、外回流比控制等實(shí)現(xiàn)。整個(gè)控制系統(tǒng)包括監(jiān)控、通訊、PLC及自動(dòng)儀表組成，通過(guò)設(shè)置的4個(gè)PCL分控站點(diǎn)，將各工藝段的主要參數(shù)傳至中央控制室，該系統(tǒng)具有在線故障診斷、報(bào)警、數(shù)據(jù)記錄等功能，同時(shí)融合了先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)，通訊能力強(qiáng)，快速響應(yīng)，顯著提高了生產(chǎn)效率。

　　2.2 在SBR工藝中的應(yīng)用

　　SBR法又稱間歇式活性污泥法，通過(guò)采取間歇曝氣方式處理污水的活性污泥法。全過(guò)程分為進(jìn)水階段，曝氣階段，沉淀階段，出水階段，宋頡介紹了蓮花味精集團(tuán)污水處理工程自動(dòng)控制系統(tǒng)系統(tǒng)。該廠的SBR自動(dòng)控制系統(tǒng)包括(上位機(jī))、控制柜、(PLC)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及監(jiān)測(cè)儀表等，根據(jù)PLC的特點(diǎn)，針對(duì)性的選定OMRON，C200HS可編程序控制器。調(diào)試完成正式投運(yùn)后，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、穩(wěn)定、可靠；同時(shí)本系統(tǒng)以PLC為核心，實(shí)現(xiàn)對(duì)SBR反應(yīng)池的自動(dòng)控制，與以往污水廠自控系統(tǒng)以監(jiān)測(cè)為主的情況有本質(zhì)的區(qū)別，本系統(tǒng)考慮了出現(xiàn)特殊情況時(shí)的工況。該系統(tǒng)同時(shí)具有很強(qiáng)的抗干擾性，大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，具有推廣價(jià)值。

　　2.3 在氧化溝工藝中的應(yīng)用

　　氧化溝工藝作為主流活性污泥法之一，在各大污水處理廠使用，張益慧介紹了余杭污水處理廠采用DE型氧化溝全自動(dòng)化運(yùn)行的控制方式，通過(guò)將是將原周期優(yōu)化為四個(gè)周期，包括反硝化、1號(hào)氧化溝預(yù)曝氣、硝化和2號(hào)氧化溝預(yù)曝氣，通過(guò)將氧化溝內(nèi)曝氣機(jī)根據(jù)溶解氧的設(shè)定值，變頻運(yùn)行調(diào)節(jié)曝氣量，達(dá)到節(jié)能降耗的效果，采用in oUCH軟件進(jìn)行研發(fā)，通過(guò)優(yōu)化后工藝上實(shí)現(xiàn)了恒溶解氧控制和曝氣設(shè)備等主要設(shè)備全自動(dòng)運(yùn)行和變頻啟動(dòng)，自該系統(tǒng)投入使用后，提高了出水的穩(wěn)定性和抗沖擊能力，提高電能的利用效率從而降低能耗，減輕值班人員工作量，具有較好的推廣價(jià)值。王秋生介紹了唐山某污水處理廠對(duì)三溝式氧化溝的控制策略，PLC選取西門(mén)子S7-300系列，增加兩塊模擬量模板，更新通訊模板CP443-1，該自控系統(tǒng)通過(guò)對(duì)邊槽運(yùn)行模式的調(diào)整以及中槽溶解氧模糊控制，最終使該污水廠的電耗降至0.22元/噸，同時(shí)提高了出水水質(zhì)。

　　三、PLC在其他方面的應(yīng)用

　　3.1 PLC在提升泵站中的應(yīng)用

　　污水泵站作為污水處理系統(tǒng)中的重要組成部分，其中包含了進(jìn)水閘門(mén)、進(jìn)水渠道、集水井、控制室、變電間等多種設(shè)備設(shè)施。蔣偉詳細(xì)介紹了PLC在污水泵站中的應(yīng)用，首先PLC可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和輸入，并可以及時(shí)將數(shù)據(jù)上傳到中控室電腦界面上，通過(guò)PLC控制的各儀表可以及時(shí)獲取各個(gè)參數(shù)，并能夠?qū)Ω鲾?shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理以及存儲(chǔ)，對(duì)泵站各設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控和預(yù)警，在泵站控制室包含了PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)力設(shè)備，確保了整個(gè)系統(tǒng)的順利運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了泵站的高度的自動(dòng)化;徐倆倆介紹了PLC和變頻器在污水提升系統(tǒng)中的應(yīng)用情況，污水提升泵的工作情況根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集到的液位數(shù)據(jù)來(lái)啟停提升泵的臺(tái)數(shù)。通過(guò)自控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，再通過(guò)PLC程序控制變頻器，精確控制現(xiàn)場(chǎng)提升泵電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)。通過(guò)模擬量模塊FX0N-3A，改變變頻器的頻率，使污水提升泵的轉(zhuǎn)速在設(shè)定的區(qū)間平滑地變化，實(shí)時(shí)控制進(jìn)水量，以滿足污水處理廠對(duì)進(jìn)水量的需求。

　　3.2 PLC在污水處理中pH值控制中的應(yīng)用

　　pH的控制在污水處理廠的各個(gè)環(huán)節(jié)都特別重要，尤其是工業(yè)污水進(jìn)水的pH值隨著生產(chǎn)情況隨時(shí)會(huì)發(fā)生較大變化，因此，控制進(jìn)水pH的控制是非常有必要的。李安峰介紹了一種基于PLC控制的pH控制系統(tǒng)，本系統(tǒng)的特點(diǎn)是通過(guò)設(shè)置4個(gè)pH值的限制來(lái)控制酸閥、堿閥的開(kāi)啟情況，達(dá)到了控制pH穩(wěn)定在一個(gè)范圍內(nèi)變化，該自動(dòng)控制系統(tǒng)其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單投資少調(diào)節(jié)效果好，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

　　3.3 PLC在精確曝氣系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　目前，污水處理廠曝氣的控制方法一般有三種：人工調(diào)整法、不同時(shí)段的曝氣量控制，PLC自動(dòng)調(diào)節(jié)法。人工調(diào)整法是操作人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)人工調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)的開(kāi)啟臺(tái)數(shù)，但人工調(diào)整并不精確，無(wú)法適應(yīng)進(jìn)水水質(zhì)、水量的變化，往往造成過(guò)度曝氣，增加能耗的同時(shí)也不利于出水水質(zhì)的穩(wěn)定;不同時(shí)段的曝氣量控制可以根據(jù)時(shí)間和季節(jié)，憑運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)定量的調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度和鼓風(fēng)機(jī)的導(dǎo)葉來(lái)達(dá)到控制鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量，該方法雖然不用頻繁的人工調(diào)整，但是對(duì)于進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)較大的污水廠，難以進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整，容易造成曝氣效果與實(shí)際需要的曝氣量不符，影響出水水質(zhì);通過(guò)PLC自動(dòng)調(diào)節(jié)主要是指通過(guò)PLC系統(tǒng)精確曝氣控制就是要通過(guò)閥門(mén)的開(kāi)啟度來(lái)達(dá)到精確控制。萬(wàn)春萌介紹青島即墨污水處理廠的曝氣控制方式是采用單獨(dú)曝氣池精確控制的策略，即有多少個(gè)曝氣池就細(xì)分多少個(gè)控制系統(tǒng)，每個(gè)控制系統(tǒng)獨(dú)立工作?？刂葡到y(tǒng)協(xié)調(diào)各溶解氧檢測(cè)儀表，菱形空氣閥的動(dòng)作。由PLC中編寫(xiě)自動(dòng)控制程序，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行精確控制?？刂葡到y(tǒng)通過(guò)通訊在中控室的終端上，顯示精確曝氣系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)及控制畫(huà)面，中控人員可以看到各種數(shù)據(jù)曲線以及故障報(bào)警的界面，同時(shí)可以控制和修改各個(gè)參數(shù)，來(lái)保證系統(tǒng)的正常使用。通過(guò)PLC構(gòu)造的自動(dòng)控制系統(tǒng)在該廠實(shí)現(xiàn)了精確控制曝氣池中溶解氧濃度，控制精度高，通過(guò)該套系統(tǒng)的使用，污水廠實(shí)現(xiàn)了風(fēng)量的優(yōu)化，明顯降低了運(yùn)行成本，同時(shí)減輕了勞動(dòng)人員的工作強(qiáng)度。何王金介紹了廣東某污水處理廠對(duì)曝氣池的溶解氧進(jìn)行精確控制的情況，控制系統(tǒng)通過(guò)采集現(xiàn)場(chǎng)的各儀表的數(shù)據(jù)，進(jìn)行程序計(jì)算，從而將控制方式傳給鼓風(fēng)機(jī)，通過(guò)調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)的導(dǎo)葉開(kāi)度，來(lái)調(diào)整曝氣池溶解氧，精確曝氣系統(tǒng)投入使用以后，系統(tǒng)內(nèi)的溶解氧一直穩(wěn)定在2~3mg/L，隨水量的波動(dòng)變化更加平穩(wěn)，氣量更加平穩(wěn)，最終實(shí)現(xiàn)了鼓風(fēng)機(jī)能耗的降低。節(jié)約了成本。

　　在我國(guó)目前的國(guó)情條件下，自控系統(tǒng)發(fā)展日新月異，不僅提高了操作人員的工作效率，改善了操作人員的工作環(huán)境和勞動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí)自控系統(tǒng)的引入使得設(shè)備操作更方便、運(yùn)行更可靠、效率更高，污水處理效果好的特點(diǎn)被國(guó)內(nèi)大部分污水處理廠所使用是我國(guó)污水處理行業(yè)發(fā)展的方向。而運(yùn)行管理人員也需要提高對(duì)自控化管理水平來(lái)實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行水平的提高和污水處理廠的穩(wěn)定運(yùn)行。(來(lái)源：上海城投污水處理有限公司白龍港污水處理廠)