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)的主要檢測儀表、PLC、脫水機等均采用國外進口設(shè)備。

　　排泥水處理工程工藝流程圖見圖1

　　根據(jù)工藝設(shè)計選擇的要求，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)過程全由微機實現(xiàn)三級監(jiān)控，即：現(xiàn)場設(shè)備手動控制、各站PLC獨立控制、中央控制室集中監(jiān)控，由此構(gòu)成了先進可靠的集中監(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)故障的危險性，提高系統(tǒng)的可靠性。上位機圖形界面采用先進的人機界面( HMI )設(shè)計軟件IFIX3.5來完成?？刂破鞑捎肁B公司的controllogix5555系列, PLC與上位機之間采用以太網(wǎng)通訊，各PLC分站之間采用ControlNET網(wǎng)絡(luò)，配有現(xiàn)場操作員面板，提供快速和直觀的顯示，操作容易。PLC通過MODBUS現(xiàn)場總線，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到設(shè)定液位時，分別開啟兩臺排泥泵，1＃調(diào)節(jié)池開始進水。待沉淀池排泥槽液位下降到設(shè)定液位時，停止排泥泵運行。

　　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到3％時開啟電動排泥閥向1#調(diào)節(jié)池排泥，如上清液濁度達到排放標準，可自動排放或回用。

　　1#調(diào)節(jié)池主要用來收集沉淀池排泥水，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)池中安裝兩個液位儀，四個攪拌器(用于均勻池中的泥水濃度，不使泥沙沉淀下來)。為了對進入濃縮池的排泥水量進行控制，在兩根排泥水輸送管道上各安裝了一個流量計，用來反映進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，池中液位開始上升。PLC實時采集來自1#調(diào)節(jié)池液位儀的信號，當達到某一高度后，PLC發(fā)出指令，開啟潛水泵，排泥水由潛水泵送至濃縮池，輸送量則由流量計顯示并反饋到PLC。
在實際運行中，設(shè)置潛水泵啟動液位為 2.3m，停止液位為1.5m；攪拌器的啟動為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。如何對較高濃度的污泥進行自動排放是預(yù)濃縮池和濃縮池能否自動運行的關(guān)鍵。由于濃縮池運行時間和進濃縮池的排泥水水量具有不確定性，故定時排放污泥行不通；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)計安裝一個濃度計，用污泥濃度數(shù)值的高和低來自動控制排泥泵的開和停，即濃縮污泥的排放。通過對開始排泥和終止排泥的污泥濃度值進行設(shè)置，可達到：①使?jié)饪s池始終高效運行；②控制平衡池的污泥濃度。預(yù)濃縮池的設(shè)計基本相同，排放采用自流方式。 預(yù)濃縮池和濃縮池都配有刮泥機，連續(xù)刮泥。

　　濃縮池一旦進水即開始運行。池中的濃度計連續(xù)監(jiān)測池中某點位污泥濃度的變化，信號隨時反饋給PLC。當達到某一濃度后，PLC發(fā)出指令開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。

　　在實際運作中，將污泥螺桿泵的啟動設(shè)置在，濃縮池濃度計大于3%開;小于0.5%停;平衡池液位大于4.0米停

　　預(yù)濃縮池的運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，做進一步處理。

　　在實際運作中，預(yù)濃縮池出泥閥啟動設(shè)置在，濃度計大于3%開;小于0.8%關(guān)
2.4 平衡池的自控原理
平衡池是一個緩沖池，主要作用是保證進離心脫水機的污泥濃度穩(wěn)定。對它的控制主要有兩點：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液位儀和一個攪拌器。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。液位的高低則決定濃縮池排泥泵、離心機進泥泵和攪拌器的開和停。

　　在實際運作中，平衡池攪拌機控制設(shè)置在，高于1.5米開，低于1.4米停；離心脫水機系統(tǒng)控制申請設(shè)置在，高于3.5米開，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粉末儲存器，用以儲存足量的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儲液池，用以承接溶解池來的PAM溶液，以供PAM投加泵投加。整個配制系統(tǒng)運行如下：首先確定配制濃度，計算出投加固體量和投加時間。干粉投加泵運行的同時打開混合水電磁閥，則水與固體料混合后，送至溶解池攪拌熟化，溶解池溶液達到某高液位時，水源自動關(guān)閉。當儲液池PAM溶液用到某低液位時，系統(tǒng)將自動打開溶解池的投放出口，配制好的PAM溶液由溶解池送至儲液池，然后系統(tǒng)自動再配制溶液，整個系統(tǒng)能周而復(fù)始自動配制溶液。PAM加注點5個，預(yù)濃縮池前一個、濃縮池前共二個、脫水機前設(shè)加注點二個。

　　2.6 離心脫水機及加藥量的自控原理

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

　　PLC收到離心機開啟信號后，延時發(fā)出指令，自動開啟螺旋輸送機，離心機進泥泵及切割機、PAM加注計量泵，并接受來自進泥流量計和加注計量泵的信號。根據(jù)平衡池污泥濃度計的數(shù)值、進泥流量計的數(shù)值、PAM配制濃度、最佳加注率，就可以確定計量投加泵的流量，并通過PLC設(shè)置。這樣PLC自動控制PAM加注泵變頻器的設(shè)定頻率值以控制投加量，離心脫水機對濃縮污泥的固液分離就可自動進行。
在實際運行中， PAM投加量的確定須依據(jù)進泥量和進泥濃度而定，加注率一般設(shè)定在1.0～1.5 kg/t干泥。

　　下面是脫水機的幾種運行方式：

　　·正常工作狀態(tài)下，主機轉(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，其實就是調(diào)節(jié)輔機速度。

　　·正常停機時，PLC先給高速沖洗信號（脈沖3S），同時PLC打開脫水機沖洗電磁閥，脫水機接收到高速沖洗申請時，先高速沖洗（差速8轉(zhuǎn)）12分鐘，再低速（主機保持700轉(zhuǎn)，差速保持2轉(zhuǎn)）沖洗12分鐘,待脫水機高低速沖洗結(jié)束送出沖洗結(jié)束信號時（如信號超時25分鐘未送出，也執(zhí)行下一步），關(guān)脫水機沖洗電磁閥，停脫水機。

　　·低速沖洗申請 , 當非正常停機再次啟動時，先要低速沖洗。PLC輸出低速沖洗命令（脈沖3S）給輔機，輔機低速運轉(zhuǎn)；同時PLC啟動脫水機和沖洗電磁閥，待脫水機低速沖洗結(jié)束送出沖洗結(jié)束信號時（如信號超時13分鐘未送出，也執(zhí)行下一步），關(guān)沖洗電磁閥。此時不停機，脫水機轉(zhuǎn)入正常工作狀態(tài)。

　　·PLC采集到一級扭矩信號，停進泥泵、切割機、加藥泵，打開脫水機沖洗電磁閥。一級扭矩信號消除，開進泥泵、切割機、加藥泵，關(guān)沖洗電磁閥，恢復(fù)正常。

　　3 結(jié)語

　　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、流量計等檢測儀表，自動連續(xù)監(jiān)控排泥水處理系統(tǒng)的運行狀況，達到運行的高度自動化。

　　通過生動逼真的人機界面或現(xiàn)場操作員面板，可以隨時對各運行參數(shù)進行重新設(shè)置，以達到最佳運行狀況，同時顯示排泥水處理系統(tǒng)的實時運行狀況，提供聲光報警等功能。