太平洋水處理工程有限公司           湯建林

　　1、系統(tǒng)概況

　　上海月浦水廠供水規(guī)模40×10⁴m³/d。排泥水處理自控系統(tǒng)的主要檢測(cè)儀表、PLC、脫水機(jī)等均采用國(guó)外進(jìn)口設(shè)備。

　　排泥水處理工程工藝流程圖見(jiàn)圖1

　　根據(jù)工藝設(shè)計(jì)選擇的要求，月浦水廠排泥水處理自控系統(tǒng)采用了比較流行的PLC+PC控制系統(tǒng)，將排泥水處理中全部工藝參數(shù)由采樣處理到調(diào)節(jié)過(guò)程全由微機(jī)實(shí)現(xiàn)三級(jí)監(jiān)控，即：現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備手動(dòng)控制、各站PLC獨(dú)立控制、中央控制室集中監(jiān)控，由此構(gòu)成了先進(jìn)可靠的集中監(jiān)視、分散控制系統(tǒng)。采用集散型控制系統(tǒng)，能使控制功能和任務(wù)分散，分散出現(xiàn)故障的危險(xiǎn)性，提高系統(tǒng)的可靠性。上位機(jī)圖形界面采用先進(jìn)的人機(jī)界面( HMI )設(shè)計(jì)軟件IFIX3.5來(lái)完成?？刂破鞑捎肁B公司的controllogix5555系列, PLC與上位機(jī)之間采用以太網(wǎng)通訊，各PLC分站之間采用ControlNET網(wǎng)絡(luò)，配有現(xiàn)場(chǎng)操作員面板，提供快速和直觀的顯示，操作容易。PLC通過(guò)MODBUS現(xiàn)場(chǎng)總線，下掛16只電量智能采集表。

　　2、各工藝段的自控方案

　　2.1 排泥槽的自控原理

　　沉淀池排泥槽液位達(dá)到設(shè)定液位時(shí)，分別開(kāi)啟兩臺(tái)排泥泵，1＃調(diào)節(jié)池開(kāi)始進(jìn)水。待沉淀池排泥槽液位下降到設(shè)定液位時(shí)，停止排泥泵運(yùn)行。

　　2.2 調(diào)節(jié)池的自控原理
調(diào)節(jié)池又分 1#調(diào)節(jié)池和2#調(diào)節(jié)池，2#調(diào)節(jié)池主要用來(lái)收集濾池沖洗廢水，而后由潛水泵將排泥水從2#調(diào)節(jié)池輸送至預(yù)濃縮池，待池下部濃縮污泥濃度達(dá)到3％時(shí)開(kāi)啟電動(dòng)排泥閥向1#調(diào)節(jié)池排泥，如上清液濁度達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，可自動(dòng)排放或回用。

　　1#調(diào)節(jié)池主要用來(lái)收集沉淀池排泥水，而后由潛水泵將排泥水從1#調(diào)節(jié)池輸送至濃縮池。在1#調(diào)節(jié)池中安裝兩個(gè)液位儀，四個(gè)攪拌器(用于均勻池中的泥水濃度，不使泥沙沉淀下來(lái))。為了對(duì)進(jìn)入濃縮池的排泥水量進(jìn)行控制，在兩根排泥水輸送管道上各安裝了一個(gè)流量計(jì)，用來(lái)反映進(jìn)入濃縮池的排泥水水量。

　　　　沉淀池排泥水經(jīng)管道流入1#調(diào)節(jié)池，池中液位開(kāi)始上升。PLC實(shí)時(shí)采集來(lái)自1#調(diào)節(jié)池液位儀的信號(hào)，當(dāng)達(dá)到某一高度后，PLC發(fā)出指令，開(kāi)啟潛水泵，排泥水由潛水泵送至濃縮池，輸送量則由流量計(jì)顯示并反饋到PLC。
在實(shí)際運(yùn)行中，設(shè)置潛水泵啟動(dòng)液位為 2.3m，停止液位為1.5m；攪拌器的啟動(dòng)為1.5m，停止為1.4m。

　　濾池反沖洗水經(jīng)管道流入2#調(diào)節(jié)池，潛水泵的控制與1#調(diào)節(jié)池潛水泵相同，排泥水由潛水泵送至預(yù)濃縮池。
2.3 預(yù)濃縮池、濃縮池的自控原理
預(yù)濃縮池和濃縮池的作用是將較低濃度排泥水變成較高濃度的污泥水。區(qū)別在于預(yù)濃縮池處理的是濾池沖洗水，濃縮池處理的是反應(yīng)沉淀池和預(yù)濃縮池的排泥水。如何對(duì)較高濃度的污泥進(jìn)行自動(dòng)排放是預(yù)濃縮池和濃縮池能否自動(dòng)運(yùn)行的關(guān)鍵。由于濃縮池運(yùn)行時(shí)間和進(jìn)濃縮池的排泥水水量具有不確定性，故定時(shí)排放污泥行不通；由于濃縮池液位穩(wěn)定，故也不能用液位儀。這里唯一變化的是濃縮污泥的濃度，所以在濃縮池中設(shè)計(jì)安裝一個(gè)濃度計(jì)，用污泥濃度數(shù)值的高和低來(lái)自動(dòng)控制排泥泵的開(kāi)和停，即濃縮污泥的排放。通過(guò)對(duì)開(kāi)始排泥和終止排泥的污泥濃度值進(jìn)行設(shè)置，可達(dá)到：①使?jié)饪s池始終高效運(yùn)行；②控制平衡池的污泥濃度。預(yù)濃縮池的設(shè)計(jì)基本相同，排放采用自流方式。 預(yù)濃縮池和濃縮池都配有刮泥機(jī)，連續(xù)刮泥。

　　濃縮池一旦進(jìn)水即開(kāi)始運(yùn)行。池中的濃度計(jì)連續(xù)監(jiān)測(cè)池中某點(diǎn)位污泥濃度的變化，信號(hào)隨時(shí)反饋給PLC。當(dāng)達(dá)到某一濃度后，PLC發(fā)出指令開(kāi)啟濃縮池至平衡池的污泥螺桿泵，較高濃度的濃縮污泥就被送入平衡池積蓄起來(lái)。

　　在實(shí)際運(yùn)作中，將污泥螺桿泵的啟動(dòng)設(shè)置在，濃縮池濃度計(jì)大于3%開(kāi);小于0.5%停;平衡池液位大于4.0米停

　　預(yù)濃縮池的運(yùn)行基本與濃縮池相同，預(yù)濃縮池的污泥水排放到1#調(diào)節(jié)池，做進(jìn)一步處理。

　　在實(shí)際運(yùn)作中，預(yù)濃縮池出泥閥啟動(dòng)設(shè)置在，濃度計(jì)大于3%開(kāi);小于0.8%關(guān)
2.4 平衡池的自控原理
平衡池是一個(gè)緩沖池，主要作用是保證進(jìn)離心脫水機(jī)的污泥濃度穩(wěn)定。對(duì)它的控制主要有兩點(diǎn)：①池中污泥要均勻；②池中污泥水不能溢出，也不能排空，所以在池中安裝一個(gè)液位儀和一個(gè)攪拌器。攪拌器的作用是均勻池中濃縮污泥濃度，不使泥沙沉淀下來(lái)。液位的高低則決定濃縮池排泥泵、離心機(jī)進(jìn)泥泵和攪拌器的開(kāi)和停。

　　在實(shí)際運(yùn)作中，平衡池?cái)嚢铏C(jī)控制設(shè)置在，高于1.5米開(kāi)，低于1.4米停；離心脫水機(jī)系統(tǒng)控制申請(qǐng)?jiān)O(shè)置在，高于3.5米開(kāi)，低于1.5米停

　　2.5 PAM絮凝劑配制自控原理

　　高分子絮凝劑一般為顆粒狀或粉末狀固體，不能直接投放到污泥水中，必須采用一配制系統(tǒng)。我們選用了 Aqwq Floc 60絮凝劑制備裝置，該系統(tǒng)可分為五部分：①粉末儲(chǔ)存器，用以?xún)?chǔ)存足量的PAM固體；②干粉投加泵，用以均勻地投加PAM固體；③混合水電磁閥，使PAM粉末與水均勻混合而后送至攪拌溶解池；④溶解池，用以攪拌PAM與水的混合液，讓PAM與水充分混合熟化；⑤儲(chǔ)液池，用以承接溶解池來(lái)的PAM溶液，以供PAM投加泵投加。整個(gè)配制系統(tǒng)運(yùn)行如下：首先確定配制濃度，計(jì)算出投加固體量和投加時(shí)間。干粉投加泵運(yùn)行的同時(shí)打開(kāi)混合水電磁閥，則水與固體料混合后，送至溶解池?cái)嚢枋旎?，溶解池溶液達(dá)到某高液位時(shí)，水源自動(dòng)關(guān)閉。當(dāng)儲(chǔ)液池PAM溶液用到某低液位時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)打開(kāi)溶解池的投放出口，配制好的PAM溶液由溶解池送至儲(chǔ)液池，然后系統(tǒng)自動(dòng)再配制溶液，整個(gè)系統(tǒng)能周而復(fù)始自動(dòng)配制溶液。PAM加注點(diǎn)5個(gè)，預(yù)濃縮池前一個(gè)、濃縮池前共二個(gè)、脫水機(jī)前設(shè)加注點(diǎn)二個(gè)。

　　2.6 離心脫水機(jī)及加藥量的自控原理

　　離心脫水機(jī)的作用是將濃縮污泥進(jìn)行固液分離，是固液分離好壞的關(guān)鍵脫水機(jī)械。要使泥與水能很好地分離，除了離心機(jī)的轉(zhuǎn)速、差速控制因素之外， PAM投加量的自動(dòng)控制是至關(guān)重要的。投加量的控制涉及到進(jìn)泥量、進(jìn)泥濃度、加注量和加注率的選定。對(duì)這些問(wèn)題的設(shè)計(jì)思路是：①對(duì)進(jìn)泥濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在平衡池中安裝了一個(gè)污泥濃度計(jì)，以顯示進(jìn)入離心機(jī)的濃縮污泥濃度；②對(duì)進(jìn)泥量進(jìn)行監(jiān)控，在進(jìn)泥管道上安裝一個(gè)流量計(jì)，在污泥泵上加一個(gè)變頻器控制，以控制進(jìn)泥量；③加注量則采用計(jì)量加注泵來(lái)控制PAM絮凝劑的加注，PAM絮凝劑則完全由PAM自動(dòng)配制系統(tǒng)供應(yīng)，這樣能完美地實(shí)施離心脫水機(jī)和加藥量的自動(dòng)控制。我們選用了兩套堅(jiān)納公司D5L離心脫水機(jī)，每臺(tái)能力為25－335立方米/時(shí)。離心脫水機(jī)工作固體負(fù)載為750公斤干泥/時(shí)。進(jìn)脫水機(jī)濃縮污泥含固率不小于3％，脫水后污泥含固率要求大于30％脫水污泥由一臺(tái)水平螺旋輸送機(jī)及一臺(tái)傾斜螺旋輸送機(jī)送至污泥庫(kù)，污泥定期外運(yùn)處置。

　　PLC收到離心機(jī)開(kāi)啟信號(hào)后，延時(shí)發(fā)出指令，自動(dòng)開(kāi)啟螺旋輸送機(jī)，離心機(jī)進(jìn)泥泵及切割機(jī)、PAM加注計(jì)量泵，并接受來(lái)自進(jìn)泥流量計(jì)和加注計(jì)量泵的信號(hào)。根據(jù)平衡池污泥濃度計(jì)的數(shù)值、進(jìn)泥流量計(jì)的數(shù)值、PAM配制濃度、最佳加注率，就可以確定計(jì)量投加泵的流量，并通過(guò)PLC設(shè)置。這樣PLC自動(dòng)控制PAM加注泵變頻器的設(shè)定頻率值以控制投加量，離心脫水機(jī)對(duì)濃縮污泥的固液分離就可自動(dòng)進(jìn)行。
在實(shí)際運(yùn)行中， PAM投加量的確定須依據(jù)進(jìn)泥量和進(jìn)泥濃度而定，加注率一般設(shè)定在1.0～1.5 kg/t干泥。

　　下面是脫水機(jī)的幾種運(yùn)行方式：

　　·正常工作狀態(tài)下，主機(jī)轉(zhuǎn)速為全速（2800轉(zhuǎn)），STADEC根據(jù)設(shè)定扭矩（35%），利用PID功能調(diào)節(jié)差速，其實(shí)就是調(diào)節(jié)輔機(jī)速度。

　　·正常停機(jī)時(shí)，PLC先給高速?zèng)_洗信號(hào)（脈沖3S），同時(shí)PLC打開(kāi)脫水機(jī)沖洗電磁閥，脫水機(jī)接收到高速?zèng)_洗申請(qǐng)時(shí)，先高速?zèng)_洗（差速8轉(zhuǎn)）12分鐘，再低速（主機(jī)保持700轉(zhuǎn)，差速保持2轉(zhuǎn)）沖洗12分鐘,待脫水機(jī)高低速?zèng)_洗結(jié)束送出沖洗結(jié)束信號(hào)時(shí)（如信號(hào)超時(shí)25分鐘未送出，也執(zhí)行下一步），關(guān)脫水機(jī)沖洗電磁閥，停脫水機(jī)。

　　·低速?zèng)_洗申請(qǐng) , 當(dāng)非正常停機(jī)再次啟動(dòng)時(shí)，先要低速?zèng)_洗。PLC輸出低速?zèng)_洗命令（脈沖3S）給輔機(jī)，輔機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)；同時(shí)PLC啟動(dòng)脫水機(jī)和沖洗電磁閥，待脫水機(jī)低速?zèng)_洗結(jié)束送出沖洗結(jié)束信號(hào)時(shí)（如信號(hào)超時(shí)13分鐘未送出，也執(zhí)行下一步），關(guān)沖洗電磁閥。此時(shí)不停機(jī)，脫水機(jī)轉(zhuǎn)入正常工作狀態(tài)。

　　·PLC采集到一級(jí)扭矩信號(hào)，停進(jìn)泥泵、切割機(jī)、加藥泵，打開(kāi)脫水機(jī)沖洗電磁閥。一級(jí)扭矩信號(hào)消除，開(kāi)進(jìn)泥泵、切割機(jī)、加藥泵，關(guān)沖洗電磁閥，恢復(fù)正常。

　　3 結(jié)語(yǔ)

　　綜上所述，采用高性能的PLC作為中央控制器，配以液位儀、濃度計(jì)、流量計(jì)等檢測(cè)儀表，自動(dòng)連續(xù)監(jiān)控排泥水處理系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，達(dá)到運(yùn)行的高度自動(dòng)化。

　　通過(guò)生動(dòng)逼真的人機(jī)界面或現(xiàn)場(chǎng)操作員面板，可以隨時(shí)對(duì)各運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行重新設(shè)置，以達(dá)到最佳運(yùn)行狀況，同時(shí)顯示排泥水處理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況，提供聲光報(bào)警等功能。