吉化集团吉林市锦江油化厂吉林吉林132022
摘要:近年来污水处理工程和信息化技术高速发展,自动化也被广泛运用于在污水处理中。众所周知生活污水处理属于变化多端且繁琐的过程,过去大多数使用的是仪表控制,手动控制方式为主,这就要求工人拥有大量的实践经验和专业的常识,该方法造成生产效率不高,且处理污水质量稳定性极差,甚至信息分散。想要提升工作质量,减小成本投放,就一定要使用领先的技术和一流的设备,建造PLC自动化污水处理厂。
关键词:PLC自动控制系统;污水处理;应用
1引言
随着现代工业技术的发展,工业生产过程中存在着一些化学反应,这些化学反应会产生大量污水,如果不加处理就将这些污水排入江河,将对生态环境造成严重的破坏,因此国家规定工业污水必须经过处理达标后才能排放。在污水处理过程中,生化处理是一个极其复杂的动态过程,氧池中的溶氧浓度是一项非常重要的工艺参数,其控制精度的准确性直接影响污水处理合格程度。传统的的污水处理方法,易受到操作工人技术水平、责任心等因素的影响。为了降低耗能,减轻操作工人劳动强度,提高劳动效率,必须尽快大幅度的提高污水处理的自动化水平。因此,研制污水处理自动控制系统具有非常重要的现实意义。
2污水的三级处理
在污水处理流程,由于处理程度存在区别,大致可分为三级处理:所谓“一级处理”,就是借助有关物理处理用于去除污水中置于悬浮状态的固态污染源。收到该级处理信号后,禁止直接排放;那么二级处理,指的是去除以胶体或溶解状态存在的有机污染源,一般能实现临近100%,使得这一指标全面符合排放标准;三级处理,主要就是去除2种污染物,其一是难降解的有机物,其二是以氮与磷为主的可溶性无机物。常用的处理方式包括混凝沉淀法、砂滤法和离子交换法等。污水处理流程概述。首先,让污水通流经水管道汇集到污水池,利用格栅电机完成设备提前处理,过滤其中的漂浮物和颗粒状的固体;其次,运用重力原理把污水运送到预曝气池,完成沉积环节;最后,使用离心泵把水运送到生物接触氧化池完成生物氧化工作,将其中的一些化学污染物排净,最终实现清液和污泥两种,第一种被传输到斜管沉积池,而第二种就被输送到脱水机为了实现固体和液体的有效隔离,而且放入对应的化学物品使污泥迅速凝结成块,分离水循环到沉积池执行后续处理,然而脱干后的污泥要进行消毒后才能会被输送出。
3基于PLC的污水处理自动化控制系统设计
3.1污水处理站的工艺及设备组成
污水处理站主要由格栅、调节池、脱氧池、缺氧池、好氧池、污泥池、终水储蓄池及相关配套设备组成等组成。(1)格栅:是由一种独特的耙齿装配而成,在电机减速器的驱动下,耙齿链进行逆水流方向回转运动,当耙齿链运行到设备的上部时,由于槽轮和弯轨的导向,使每组耙齿之间产生相对运动,这样污水中的漂浮物及一些细小的悬浮物就可以被滤除。(2)调节池:由钢筋混泥土构建,尺寸为21.5m*19.0m*3.0m,位于整个污水处理站的中央,可以调节进、出水流量,保证不受污水高峰流量或浓度变化而带来的影响。(3)脱氧池:污水经调节池预处理后直接进入生化反应池中的脱氧池,硝化菌在该池中利用污水中的大分子(主要是蛋白质)有机物进行硝化反应降解为小分子(主要是硝酸盐)。同时,将污水中磷元素释放出来。(4)缺氧池:在缺氧池中,从脱氧池出来的硝酸盐与该池中的反硝化菌进行反硝化脱氮,把硝酸盐变为氮气或者一氧化氮排到大气中。同时,释放少量的磷元素。(5)好氧池:在好氧池中,聚磷菌大量吸收污水中的溶解性磷以聚磷酸盐的形式储存在体内,达到去除磷元素的目的。(6)污泥池:由钢筋混泥土浇灌而成,尺寸为4.0mX4.0mX5.0m,位于半地下,储存污水经处理后产生的污泥。(7)终水储蓄池:由钢筋混泥土构建,尺寸为8.7mX6.8mX3.3m,位于地下,储存处理后的水。(8)相关配套设备:主要包括污水提升泵、潜水搅拌机、潜水回流泵、过滤泵、罗茨风机、加药泵以及现场各种传感器组成,这些设备配合各种池子组成完成整个污水处理过程。
3.2传感器设备
在系统粗、细格栅的地方各装一台超声波液位差计,用于测量格栅前后对应的液位差,为了更清晰地知道格栅的是否阻塞,并把该数据提交到PLC控制器,实施分析和精准计算。一旦液位差比开始设置的数字大了,就会给格栅发出一个运行讯号,及时清理垃圾,令过水环节一直处在常规状态,同时防止设置过度损毁。为实现自动控制进水提升泵的目标,在进水泵井地方装上2台超声波液位计,为完成对其水位的实时获取,并借助在线传送的方法提交到PLC控制器,实施相应的系统分析。在测量值开启相应的控制程序基础上,实现对提高泵目前运行组合的自动化控制。这样操作,能通过考虑厂外来水量的精准数值,用实时、规范地调节整泵工作情况,即能处理装置过度问题,又能减少大量人力资源。
3.3系统硬件实现
(1)上位监控设备:选择台湾研华公司工业控制计算机IPC-610H,该工控机配置奔腾核E5300(主频3.4G)的CPU,4GB内存,500G硬盘,带有RS-232C标准通讯接口及打印机并行口。该设备可以方便的与下位机通讯,实现了数据采集与监控。上位监控人机界面选择25寸SAMSUNG液晶显示器。(2)程序控制:该PLC控制系统由1套PLC组成,系统均选用德国西门子公司S7-300系列PLC(CPU315-2DP)。该系列PLC具有模拟量输入和输出、数字量输入和输出功能,具有丰富的指令,能很好满足控制系统需要。CPU315-2DP模块完成罗茨风机、过滤泵、消毒加药泵及加药搅拌风机的启停控制、状态检测功能。7个SM321模块完成了泄水器、污水提升泵、潜水搅拌机、潜水回流泵、污泥泵、屋顶风机等设备状态检测功能。3个SM322模块完成泄水器、污水提升泵潜水搅拌机、潜水回流泵污泥泵、屋顶风机等设备的控制功能。3个SM331模块完成氧池流量、液位、氨氮浓度、COD浓度、溶氧浓度以及调节池、终水储蓄池液位工艺参数检测功能。2个SM321模块通过变频器完成控制罗茨风机、潜水回流泵转速的功能。(3)溶氧浓度控制:脱氧池、缺氧池和好氧池的溶氧浓度都采用PID调节仪和PLC分别作为调节器的主从双机冗余控制模式(3个控制回路),PID调节仪作为主系统控制器,PLC作为是从系统控制器;当主系统正常工作时,从系统处于热备状态,一旦主系统出现故障,从系统立刻代替主系统工作,并由热备状态转入运行状态,当主系统恢复正常后,从系统自动退出运行状态返回热备状态,这样就大大提高了该控制回路的稳定性和可靠性。
4结束语
随着我国社会经济的发展,对于污水处理越来越重视。通过应用自动化控制系统,可以有效提升污水处理的质量,大幅降低有害物质的排放,提升企业的经济效益。同时,由于大量的高新技术的应用,全面提升了工艺设备的应用,推动了行业发展,也促进了地区科学技术的进步,创造了一定的社会经济效益。
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