【工業(yè)廢水處理】序批式活性污泥（SBR）工藝
摘 要: 針對SBR工藝在小城鎮(zhèn)污水處理中的應用現(xiàn)狀,提出了以PLC為核心的控制系統(tǒng),并對SBR工藝各階段進行了控制標準模塊化設計。
關鍵詞: 小城鎮(zhèn)污水處理; SBR工藝; PLC控制系統(tǒng); 模塊化設計
常規(guī)SBR工藝流程是由進水、反應、沉淀、出水和閑置等5個過程組成。但常規(guī)SBR工藝存在著周期長、潷水器出水堰口短、出水流速大易帶泥等缺點,故將其改良成新型SBR工藝。新型SBR工藝采用固定堰出水,其進水與出水可同時進行,以進水(出水) 、生化反應、靜沉三個過程為一周期。上述過程都在一個設有曝氣系統(tǒng)的反應池內(nèi)進行,周而復始,達到生化降解的目的。為保證新型SBR工藝各工序過程正常循環(huán)運行并對運行參數(shù)進行實時控制與調(diào)整,需依賴可靠的自動控制系統(tǒng)和精確的過程儀表,由于PLC運行可靠、應用靈活便捷,因此在新型SBR工藝中得到廣泛應用。因水泵風機的價格與電動閥的價格相當,因此機電設備與處理池數(shù)一一對應,共用1臺備用設備,少用電動閥,這樣既簡化了控制環(huán)節(jié)又節(jié)省了投資。
1 PLC控制系統(tǒng)的選型及應用
111 工藝過程
根據(jù)污水量、水質(zhì)指標及對出水水質(zhì)的要求,采用以下工藝流程:
其中:根據(jù)對實際出水的要求,可以適當對工藝的工序進行增減,以達到最優(yōu)的性價比,如某污水處理站(1 000 m3 /d)由于將出水直接用作景觀水,對出水水質(zhì)要求較高,因此可選用全部工藝的工序;而某污水處理廠(5 000 m3 /d)處理出水只需滿足排放標準,則可適當減少處理工序。
112 控制系統(tǒng)的構成
根據(jù)以上工藝流程配備的設備和儀表,選取PC機+ PLC控制器構成全廠(站)的自動控制系統(tǒng)。根據(jù)控制系統(tǒng)所控制的設備數(shù)量,確定I/O點數(shù)。主要設備包括進水泵、鼓風機、電動閥門、過濾進水泵和反沖洗水泵等,其中每臺水泵和風機需數(shù)字輸入(D I) : 3點、數(shù)字輸出(DO) : 1點,電動閥門需D I: 4點、DO: 2點。另液位浮球根據(jù)需要每個需D I: 1點。模擬輸入(A I)點數(shù)根據(jù)選用的儀表數(shù)量確定,其控制點數(shù)一般少于500點。目前PLC技術發(fā)展迅速,其功能齊全,控制點數(shù)可擴展,并可帶各種通訊接口,為其在SBR工藝中應用提供了可靠保證。小城鎮(zhèn)或小區(qū)污水量少、構筑物布置緊湊、投資少,因此選用一個PLC站實現(xiàn)全部設備的監(jiān)控,再配一臺帶以太網(wǎng)卡的PC就可實現(xiàn)全廠(站)的監(jiān)控。
113 控制系統(tǒng)的設計目標
工程按照新型SBR工藝的要求,采用先進的自控設備達到基本無人值守的目的,且現(xiàn)場具備良好的人機對話界面,控制程序標準化、模塊化。系統(tǒng)中主要控制設備PLC不僅能夠采集各水泵、風機、電動閥門、液位開關的運行狀態(tài),檢測進水流量,同時可按程序全自動控制污水處理過程,并通過彩色觸摸屏顯示所有設備的運行狀態(tài),使整個運行操作更加簡潔、方便。上位機可以對歷史記錄進行存儲,包括用電量、處理量,并定時打印日報表、月報表及年報表,以備檢查和成本核算。
2 工藝過程控制要點
污水經(jīng)格柵自動流入調(diào)節(jié)池,調(diào)節(jié)池內(nèi)設起停液位控制,其高液位與低液位之間的污水體積等于水泵0. 5 h的流量,將液位控制信號與水泵控制相連,同時也將液位信號傳到上位機等待處理命令。根據(jù)新型SBR工藝各工序的特點,編制了主程序及標準子程序。主程序分為SBR 主程序和濾池主程序。
標準子程序設置與SBR池數(shù)相對應,池數(shù)為3～6個,所以設6個SBR標準子程序及濾池標準子程序。
211 SBR主程序
主程序控制設定運行參數(shù)及標準子程序的運行。
開始運行主程序時,首先輸入工藝所需設定的各項參數(shù)及指令符號,指令符號可在面板上直接修改。設定數(shù)據(jù)輸入后,主程序開始自動運行, K1 = 0時不修改數(shù)據(jù); K1 = 1 時需重新輸入數(shù)據(jù)。N 個SBR池輪換周期性運轉(zhuǎn)。每個周期首先執(zhí)行SBR1子程序,在執(zhí)行前需將轉(zhuǎn)SBRx 子程序指令修改成轉(zhuǎn)SBR1 子程序指令。當計數(shù)器n1 ≥0 時,各SBR子程序執(zhí)行時間間隔恰是SBR進水時間T0。當執(zhí)行完1個SBR子程序后n1 + 1存入n1 ,當間隔時間t1 等于T0 后,將轉(zhuǎn)SBRx 子程序修改成轉(zhuǎn)SBRx + 1子程序,當n1 < N 時轉(zhuǎn)去執(zhí)行下一個SBR 標準子程序;當n1 =N 時,重新開始下一周期運行。
212 SBR標準子程序(以SBR1 為例)
每個SBR標準子程序包括3個分子程序:進水分子程序、曝氣分子程序、排泥分子程序。
① SBR1 進水分子程序
執(zhí)行SBR1 進水分子程序時,工作計時器t11清零,首先判斷進水泵是否處于故障狀態(tài),若故障已經(jīng)排除或者沒有故障則開始判斷調(diào)節(jié)池中水位是否達到啟動水位(若故障未排除則轉(zhuǎn)入下一個處理單元) ,若到達啟動水位則判斷是否啟用備用泵。如不需啟用備用泵則啟動自身進水泵。若調(diào)節(jié)池中水位達到停止水位,停水泵(計時器t11累加計時) ,達到啟動水位時繼續(xù)啟動進水泵。若未達到停泵水位時停泵則檢查泵是否有故障,無故障時判斷計時器t11是否達到T0 ,未達到時計時器累加計時,繼續(xù)進水,達到時停進水泵,轉(zhuǎn)曝氣子程序;泵有故障時則發(fā)出故障信號,記憶器y11置1,判斷能否啟用備用泵,能啟用時y10 ≥1轉(zhuǎn)到調(diào)節(jié)池達到啟動水位否,不能啟動時判斷進水時間是否達到T0 ,未達到時計時器t11繼續(xù)累加計時。待達到標定時間T0 ,進水泵停轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)為執(zhí)行曝氣分子程序。
② SBR1 曝氣分子程序
執(zhí)行曝氣分子程序時鼓風機開始運行,曝氣計時器t13開始累加計時,若鼓風機故障時轉(zhuǎn)入下一個處理單元,正常時判斷是否啟用備用風機,若不需啟用備用風機,則啟用自身的鼓風機t13累加計時,風機無故障時,判斷曝氣時間是否達到T1 ,未達到時t13累加計時,風機繼續(xù)工作,達到t13時則停風機,轉(zhuǎn)排泥子程序。如果故障時報警,記憶器y12 = 1,判斷備用風機能否啟用,能啟用時記憶器y13 = 1,然后轉(zhuǎn)入啟動風機單元,若不能啟動時t13繼續(xù)累加計時,判斷事故處理否。若事故已處理, y13 ≥0、y12 ≥0則轉(zhuǎn)入故障判斷單元。沒有處理時判斷計時器t13是否達到T1 ,未達到則t13繼續(xù)累加計時,達到時轉(zhuǎn)排泥子程序。
③ SBR1 排泥分子程序
執(zhí)行排泥分子程序時,首先判斷是否需排泥, X為排泥指令符, X = 0需排泥, X = 1不需排泥。排泥時先計算出靜沉工序的時間,存入t21 ,然后再計算出靜沉后開始排泥的時間,存入t21。靜沉時間達t21時開始排泥,打開電動閥,計時器t22 ≥0,啟動排泥泵, t22累加計時,待t22達到排泥時間T3 以后,停排泥泵,關電動閥。
213 濾池主程序
主程序控制設定運行參數(shù)及標準子程序的運行。
開始運行主程序時,首先輸入工藝所需設定的各項參數(shù)及指令符號,指令符號可在面板上直接修改。設定數(shù)據(jù)輸入后,主程序開始自動運行, K2 = 0時不修改數(shù)據(jù); K2 = 1時需重新輸入數(shù)據(jù)。H個濾池輪換周期性運轉(zhuǎn)。每周期首先執(zhí)行濾池1 子程序,在執(zhí)行前需將轉(zhuǎn)濾池x子程序指令修改成轉(zhuǎn)濾池1子程序指令。計數(shù)器n2 ≥0,各濾池子程序執(zhí)行時間間隔恰是反沖洗時間T4。當執(zhí)行完1個濾池標準子程序后n2 + 1存入n2 ,當間隔時間t2 等于T4 后,將轉(zhuǎn)濾池x子程序修改成轉(zhuǎn)濾池x + 1標準子程序,當n2 < H 時轉(zhuǎn)去執(zhí)行下一個濾池標準子程序;當n2 =H時重新開始下一周期運行。
214 濾池標準子程序(以濾池1為例)
濾池標準子程序包括過濾分子程序和濾池反沖洗分子程序兩種。
① 濾池1過濾分子程序
當執(zhí)行過濾分子程序時,過濾工作計時器開始計時,當中間水池的水位達到啟動水位后開啟活性炭進出水閥與砂濾罐進出水閥,之后判斷備用泵是否在運行當中,過濾工作計時器開始累計時間。當水位未達到停泵水位時,關閥門、水泵,中間過濾自動復位記憶器置1,過濾工作計時器繼續(xù)累加。達到停泵水位后,判斷其泵閥是否發(fā)生故障(有故障則傳輸故障信號、報警) ,直接關閥門、水泵,轉(zhuǎn)入反沖子程序。若無故障,則判斷時間是否達到了標定時間;若達到,工作計時器清零,關閥門、水泵,轉(zhuǎn)反沖分子程序。
② 濾池1反沖分子程序
在執(zhí)行反沖分子程序時,反沖計時器清零,判斷設備有無故障后(有故障則報警) ,開啟活性炭反沖進、出水閥,同時關閉外排閥門。反沖計時器1開始累計時間,在判斷水泵是否故障之后,判斷其是否達到標定時間(如達到則關反沖閥門、開啟外排閥,同時反沖工作計時器2置0) ,若砂濾罐反沖進、出水閥無故障,則開啟砂濾罐反沖進、出水閥,關閉外排閥(若有故障,報警后直接開啟外排閥門) ,啟動反沖泵,反沖計時器2開始累加時間,判斷水泵是否故障、是否達到標定時間,達到后則關反沖洗進、出水閥門。
3 結語
1000 m3 /d的污水處理站和5 000 m3 /d的污水處理廠的控制系統(tǒng)充分利用了網(wǎng)絡、CRT等技術,將PLC控制站和MCC柜組合在一起可減少接線,降低工程造價,設定參數(shù)控制既可由現(xiàn)場PLC工作站單獨完成,又可由上位PC機實現(xiàn)設定及監(jiān)控,符合SBR 工藝控制系統(tǒng)的需要。該控制系統(tǒng)的實際
運行結果表明:整個系統(tǒng)性能可靠,可滿足隨污水量變化自動調(diào)控的要求,提高了污水處理效率和效果,同時降低了能耗。
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