基于PLC控制系統(tǒng)的污水處理技術(shù)應(yīng)用

王嘉煒 鄧若飛（北京航天試驗(yàn)技術(shù)研究所，北京 100074）

基于PLC控制系統(tǒng)的污水處理技術(shù)應(yīng)用

王嘉煒 鄧若飛（北京航天試驗(yàn)技術(shù)研究所，北京 100074）

以某工廠生產(chǎn)廢水的處理系統(tǒng)為例，針對(duì)污水處理系統(tǒng)控制系統(tǒng)變量多、系統(tǒng)復(fù)雜、運(yùn)行環(huán)境差的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一套基于西門(mén)子PLC的污水處理控制系統(tǒng)和上位機(jī)人機(jī)界面，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定自動(dòng)運(yùn)行。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試及系統(tǒng)目前良好的運(yùn)行狀態(tài)，證明了該系統(tǒng)的正確性和可靠性。

PLC；污水處理；控制系統(tǒng)

由于我國(guó)輕工業(yè)的迅速發(fā)展，大量工廠在追求高效經(jīng)濟(jì)發(fā)展的生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生了大量的工業(yè)廢水，對(duì)此類(lèi)污水的處理成為了社會(huì)普遍關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容，經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境保護(hù)的共同發(fā)展已成為人們研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。

本文針對(duì)某工廠生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水，通過(guò)分析其成分，建立適用的污水處理系統(tǒng)，運(yùn)用PLC控制系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行控制，保證系統(tǒng)的自動(dòng)穩(wěn)定運(yùn)行。

1 污水成分分析及處理工藝

污水處理部分主要處理的是廠內(nèi)的辦公廢水和生產(chǎn)廢水，通過(guò)對(duì)水樣進(jìn)行分析得出，生產(chǎn)廢水水量較大，所排污水的特點(diǎn)表現(xiàn)為，COD濃度不高，生產(chǎn)廢水在循環(huán)使用的過(guò)程中，積累了較高的懸浮物。對(duì)于此類(lèi)污水的最佳處理方法是絮凝+氣浮+過(guò)濾的處理工藝。

在本工程中由于懸浮物較高，氣浮浮渣產(chǎn)生量相對(duì)較大，浮渣排進(jìn)污泥濃縮池，濃縮后的浮渣污泥進(jìn)入板框壓濾機(jī)將污泥壓成泥餅外運(yùn)。

圖1.污水處理工藝流程圖

如圖所示，污水經(jīng)管線收集進(jìn)調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池設(shè)有預(yù)曝氣系統(tǒng)，用于攪拌，達(dá)到均勻水質(zhì)和防止沉淀的目的。調(diào)節(jié)池內(nèi)的潛污泵將污水提升到氣浮池，氣浮池內(nèi)PAC、PAM，由氣浮的作用將懸浮物存到污泥濃縮池，氣浮出水進(jìn)入多介質(zhì)過(guò)濾器過(guò)濾后進(jìn)入中水回用池。中水回用池將經(jīng)過(guò)紫外消毒燈消毒后的中水送至各用水點(diǎn)。污泥濃縮池的污泥用泵送進(jìn)壓濾機(jī)壓成泥餅，外運(yùn)安全填埋，壓濾液回調(diào)節(jié)池進(jìn)行再處理[1]。

2 各工藝段設(shè)備與功能

調(diào)節(jié)池：對(duì)將要進(jìn)入系統(tǒng)進(jìn)行處理的污水進(jìn)行集中，同時(shí)對(duì)污水進(jìn)行均質(zhì)均量。

氣浮設(shè)備：氣浮設(shè)備是在水中通入或產(chǎn)生大量的微細(xì)氣泡，使空氣以高度分散的微小氣泡形式附著在懸浮物顆粒上，造成密度小于水的狀態(tài)，利用浮力原理使其浮在水面，從而實(shí)現(xiàn)固-液分離的目的。

污泥濃縮池：污泥在此處濃縮，集中處理。

多介質(zhì)過(guò)濾器：分為砂濾和碳濾，能有效去除水體中的懸浮物、膠體、泥沙等雜質(zhì)，降低水的濁度，達(dá)到水質(zhì)澄清的目的。

回用水池用來(lái)調(diào)節(jié)水量，同時(shí)各池均有液位系統(tǒng)，用來(lái)反饋當(dāng)前的水量信號(hào)，達(dá)到精確控制和保護(hù)設(shè)備的功能。

3 控制系統(tǒng)組成與實(shí)現(xiàn)功能

本污水處理SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）系統(tǒng)采用三種控制方式：現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制、自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制?，F(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制是指通過(guò)設(shè)備旁的開(kāi)關(guān)手動(dòng)控制設(shè)備的開(kāi)啟和關(guān)閉；自動(dòng)控制是指由現(xiàn)場(chǎng)PLC站按照程序以及工藝流程參數(shù)，全自動(dòng)執(zhí)行控制設(shè)備的任務(wù)；計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制是指由中心控制室通過(guò)SCADA系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)遠(yuǎn)端設(shè)備的工藝參數(shù)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，并且可遠(yuǎn)程操控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。相應(yīng)的系統(tǒng)的硬件主要包括現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及儀表、下位機(jī)和上位機(jī)三部分。

PLC站選用西門(mén)子公司的S7-300系列PLC為主控制器，CPU選用CPU315-2DP，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)控制需要選取相應(yīng)的SM322（DO16）和SM334（AI4/AO2）作為擴(kuò)展模塊，軟件采用模塊化編程結(jié)構(gòu)。按照污水處理工藝流程，污水處理是按照一定順序逐步進(jìn)行的，各個(gè)階段處理工藝和控制要求都不同。根據(jù)各階段的控制要求，把整個(gè)污水處理流程分為若干個(gè)功能塊[2]。

中央控制室由一臺(tái)工控機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)與PLC相連，采用WinCC軟件完成上位機(jī)的組態(tài)，操作人員通過(guò)上位機(jī)運(yùn)行界面可以直觀的了解現(xiàn)場(chǎng)污水處理工藝參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行情況，也可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要發(fā)出控制指令，由PLC根據(jù)程序進(jìn)行過(guò)程控制。主要實(shí)現(xiàn)功能：①顯示流量、壓力、液位和報(bào)警信號(hào)②顯示動(dòng)態(tài)工藝流程圖③進(jìn)行工藝參數(shù)設(shè)置④報(bào)警提示⑤顯示和存儲(chǔ)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)根據(jù)污水處理的工藝要求，以西門(mén)子PLC為控制核心，用工控機(jī)配以WinCC組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，整個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)單、控制功能完善，安裝調(diào)試方便，滿(mǎn)足了污水處理廠自動(dòng)化控制的需求。

[1]張斐,馬少華,任志明,等.一體化設(shè)備在醫(yī)院污水處理中的應(yīng)用[J].化學(xué)工程與裝備,2015(5):227-229.

[2]胡健.西門(mén)子S7-300PLC應(yīng)用教程[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2007.

[3]王樂(lè)新,張曉冉.基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī),2012,25(4):14-15.