PLC在污水處理系統中的應用

一、 引言

目前，我國大多數污水處理控制系統自動(dòng)化水平不高、安全性低、管理不當，效率普遍低于世界標準。污水處理系統中的曝氣過(guò)程控制、數據通訊和監控管理是急需解決的主要問(wèn)題。中國污水處理自控系統相對落后，污水處理成本居高不下，排放的處理過(guò)的污水的水質(zhì)不穩定，所以如何建立有效的自控系統，優(yōu)化運行效果，減少運行費用，具有重要意義。

針對目前高速公路服務(wù)區污水處理效率較低，自動(dòng)化程度不高，人力成本較高等問(wèn)題，正航公司和江蘇某研究所聯(lián)合對服務(wù)區污水處理系統進(jìn)行改造，目前正在試點(diǎn)階段，并準備向全省的高速公路服務(wù)區推廣。

二、工藝流程

正航PLC在污水處理系統中的應用

如上圖所示，污水由隔油池和化糞池通過(guò)進(jìn)水管，依次經(jīng)過(guò)粗格柵、細格柵，然后進(jìn)入調節池，由1#提升泵提升至SBR反應池進(jìn)行曝氣生物處理，SBR周期運行，一周期共8小時(shí)，其中包括4個(gè)階段（①進(jìn)水階段，t=1.0h；②曝氣階段，t=5.0h；③靜置階段t=1.0h；④潷水器排水階段，t=1.0h）。SBR出水進(jìn)入中間池再由2#提升泵提升至混凝池，在混凝池由加藥泵添加混凝劑，混合進(jìn)入沉淀池，上清液出水排入邊溝。

其中，SBR池和混凝池、沉淀池，均設排泥管，并各設一電動(dòng)排泥閥，由污泥泵進(jìn)行定期排泥，排泥進(jìn)入污泥池，人工對污泥池進(jìn)行定期外排。

三、 控制要求

（1）隔油池控制

配置超聲波液位差測量?jì)x，如果隔油池中，測量值超過(guò)設定值警報，表明隔油池管道已被堵塞，提醒工作人員需要人工疏通隔油池。

（2 ）調節池1#提升泵的控制

當到達進(jìn)水時(shí)刻，調節池中檢測水位低于啟動(dòng)水位時(shí), 電動(dòng)水閥開(kāi)啟，1#提升泵開(kāi)泵運作，水位降低到停泵水位時(shí)，1#提升泵停止運作。

（3） SBR 反應池的控制

周期運轉的SBR 反應池，每周期分4階段：①進(jìn)水階段，t=1.0h；②曝氣階段，t=5.0h；③靜置階段t=1.0h；④潷水器排水階段，t=1.0h。其中，

①進(jìn)水階段控制：進(jìn)水電動(dòng)閥開(kāi)啟，如調節池1#提升機組控制；

②曝氣階段控制：主要是根據進(jìn)水量，來(lái)控制曝氣量，通過(guò)風(fēng)機的恒壓變頻來(lái)實(shí)現風(fēng)機流量的變化。

進(jìn)水階段，調節池中超聲波液位差儀把數值傳入系統，根據顯示的液位來(lái)控制曝氣階段風(fēng)機的變頻運轉。

③靜置階段控制：曝氣運轉5.0h，即停止曝氣，開(kāi)始靜置，靜置時(shí)間控制t=1.0h。

④潷水器潷水階段控制：靜置1.0h后，潷水器閥門(mén)啟動(dòng)，開(kāi)始潷水。直至水位達到設定水位時(shí)，潷水關(guān)閉,且時(shí)間控制為1.0h，1.0h時(shí)間一到，即進(jìn)入下一周期，開(kāi)始1#提升泵進(jìn)水。

（4）中間池2#泵的控制和加藥泵的控制

每天24小時(shí)不間斷運行，只要2#泵運行，加藥泵就運行，2#泵一停，加藥泵即停，即加藥泵和2#提升機組是聯(lián)機操作的。

當中間池顯示水位低于最低水位設定值時(shí)，2#提升泵和加藥泵停止。

（5）排污系統控制

污泥主要是來(lái)自SBR池、混凝池及沉淀池，通過(guò)設定時(shí)間定時(shí)進(jìn)行排污。

四、 控制系統構成

本系統中共有模擬量輸入5路，分別是隔油池、調節池、中間池配置的超聲波液位差測量?jì)x表， SBR反應池、污泥池配置的污泥界面計。模擬量輸出兩路，分別是1#、2#變頻器頻率。開(kāi)關(guān)量輸入12個(gè)，分別為1#提升泵（一用一備）故障，2#提升泵（一用一備）故障，1#、2#風(fēng)機故障，1#、2#變頻器故障，加藥泵故障，1#、2#、3#電動(dòng)排污泵故障。數字量輸出13個(gè)，分別為1#提升泵（一用一備）運行，2#提升泵（一用一備）運行，1#、2#風(fēng)機運行，1#、2#變頻器運行，加藥泵運行，1#、2#、3#電動(dòng)排污泵運行，故障報警。模擬量采集的各項參數、用戶(hù)設定的各項參數、手動(dòng)/自動(dòng)切換、自動(dòng)啟動(dòng)/停止以及各設備獨立啟動(dòng)/停止由觸摸屏顯示、設定。

采用：CPU224XP一個(gè)，數字量輸出模塊EM222-R8一個(gè)，模擬量輸入輸出模塊EM235一個(gè)以及7寸觸摸屏一個(gè)。

五、 系統實(shí)現

曝氣階段控制，通過(guò)模擬量模塊讀取超聲波液位差儀的反饋，將電流信號4-20mA轉換為相對應的液位值，并在觸摸屏上顯示出來(lái)。

根據超聲波液位差儀反饋的信號，PLC通過(guò)改變模擬量輸出的值，改變風(fēng)機變頻器的頻率，從而更好地節約了能源，提高了效驗。

在定時(shí)控制中，由于定時(shí)時(shí)間較長(cháng)，PLC內部定時(shí)器無(wú)法完成這一時(shí)間定時(shí)，則通過(guò)計數器與定時(shí)器的配合使用，設定較長(cháng)時(shí)間的定時(shí)，完成控制要求。

根據污水處理的工藝流程以及控制要求，畫(huà)出順序流程圖，通過(guò)順序控制指令S，將污水處理的各個(gè)工藝流程步驟有效地銜接在一起，完成所需的控制要求。

程序中同時(shí)設定了手動(dòng)和自動(dòng)功能，方便設備保養，調試或故障時(shí)，更好地維護系統，保證系統的可靠運行。

通過(guò)實(shí)時(shí)監控各水池的液位，自動(dòng)控制相應水泵的啟停。通過(guò)時(shí)間設定，定時(shí)自動(dòng)完成水泵切換，泥水排放、間歇暴氣等操作，從而高效、節能、環(huán)保地完成污水處理工作。