自動控制在自來水廠污泥處理中的應(yīng)用

摘 要：自動化的技術(shù)逐漸應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中，在自來水廠的污泥處理中也得到應(yīng)用。這一技術(shù)的應(yīng)用大大提高了自來水廠污泥處理的效率，并且在一定程度上減少了成本，提高了自來水廠的經(jīng)濟(jì)效益。文章主要介紹了該技術(shù)的特點(diǎn)以及在自來水廠的應(yīng)用等。

關(guān)鍵詞：自動控制；自動化；污泥處理；自來水廠

前言

隨著社會對環(huán)保的日益重視，自來水廠除飲用水生產(chǎn)工藝外，有條件的都增加污泥處理工藝，用以處理生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水（主要是沉淀池排泥水和濾池反沖廢水），從而減少懸浮物和有機(jī)物的排放。污泥處理工藝涉及各種參數(shù)監(jiān)測和機(jī)械電氣設(shè)備操作，自控系統(tǒng)的引入可有效提高整個(gè)工藝的效率和脫水質(zhì)量。

1 污泥系統(tǒng)簡介

以大豐水廠為例，水廠污泥系統(tǒng)主要構(gòu)筑物有污水池、濃縮池、平衡池、脫水間等。污水池用于收集沉淀池排泥水和濾池反沖廢水；濃縮池用于濃縮污水并產(chǎn)生上清液和含水率較高的污泥，上清液可回收再用；平衡池用于收集來自濃縮池的污泥，并充分?jǐn)嚢瑁怨┟撍g的脫水設(shè)備使用；脫水間則包含污泥輸送系統(tǒng)、配藥系統(tǒng)和離心機(jī)系統(tǒng)，以完成泥水分離。

2 污泥系統(tǒng)主要設(shè)備的控制要求

2.1 污水池、濃縮池、平衡池

污水池、濃縮池和平衡池可以看作是泥水的濃縮處理系統(tǒng)，其目的只有一個(gè)，就是經(jīng)處理后的產(chǎn)生污泥濃度必須符合離心機(jī)的要求。這會涉及到多種參數(shù)的測量和多種設(shè)備的操作，如依靠人工來測量和控制，這勢必大大增加工作人員工作量，嚴(yán)重影響工作效率。為提高自動化水平，現(xiàn)場需安裝工藝所需的監(jiān)測儀表，現(xiàn)場儀表的數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)通過PLC統(tǒng)一收集、PLC通過工業(yè)以太網(wǎng)與中控室監(jiān)控軟件進(jìn)行通信。這樣，中控室的工作人員足不出戶便可以監(jiān)測整個(gè)濃縮過程的各項(xiàng)參數(shù)，并根據(jù)工藝需要對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行遙控操作。

2.2 PAM高分子絮凝劑配置自動化

高分子絮凝劑在通常情況下是粉末狀固體形式、顆粒狀形式時(shí)，其不能直接投入到水中，必須經(jīng)過處理才能進(jìn)行水中投放。其處理過程是經(jīng)過配藥系統(tǒng)進(jìn)行重新分解處理。首先，本配藥系統(tǒng)設(shè)計(jì)有一個(gè)料斗，在料斗中可以進(jìn)行高分子絮凝劑的存放，裝好的絮凝劑進(jìn)入待處理狀態(tài)準(zhǔn)備處理。配藥系統(tǒng)安裝一臺小型PLC和觸摸屏，通過觸摸屏對配藥系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定后，配藥系統(tǒng)便可根據(jù)水位設(shè)定和濃度設(shè)定自動完成高分子絮凝劑的分解配制，此配藥系統(tǒng)可獨(dú)立運(yùn)行，也可與離心機(jī)系統(tǒng)聯(lián)動操作，以方便不同的使用需求。

2.3 進(jìn)泥、加藥、螺旋輸送機(jī)、離心機(jī)系統(tǒng)聯(lián)動控制

在啟動脫水系統(tǒng)時(shí)，首先開動離心機(jī)和螺旋輸送機(jī)，一般情況在其運(yùn)行五分鐘左右，就會進(jìn)入高速運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)，而后系統(tǒng)自動啟動進(jìn)泥螺桿泵和加藥泵變頻器，離心脫水機(jī)將污泥進(jìn)行分解，而后將其運(yùn)送至戶外，并將過濾之后的清液自動分入濾液池，通過潛污泵的運(yùn)行將其再度調(diào)回到污泥處理系統(tǒng)。

離心系統(tǒng)停止時(shí)，PLC首先停止進(jìn)泥螺桿泵、加藥泵，離心機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，并依次進(jìn)入高速沖洗和低速沖洗，以完成離心機(jī)的清洗工作。

2.4 離心脫水機(jī)和加藥量自動控制

離心脫水機(jī)的作用主要是對污泥進(jìn)行分解，部分污泥因?yàn)槌练e時(shí)間較長，難以去除，但是，通過運(yùn)用離心脫水機(jī)，則可以將頑固的污泥分解成為小塊固體和液體，并將兩者進(jìn)行分離，可以說離心脫水機(jī)是將泥水分離的關(guān)鍵。曾有專家進(jìn)行研究，對于其投加劑量的影響因素較多，包括污泥濃度、高分子絮凝劑的劑量以及泥流量等。對其加藥量進(jìn)行控制則需要對污泥濃度進(jìn)行監(jiān)測，這需要在平衡池中放置污泥濃度計(jì)，用以測量污泥濃度；其次，要對污泥實(shí)行在線控制，在每一個(gè)離心機(jī)的進(jìn)泥管道安裝一個(gè)流量計(jì)，通過流量計(jì)對污泥的流量進(jìn)行控制。

要控制好污泥含水率首先要控制好離心機(jī)的扭矩。因此，離心機(jī)的控制目標(biāo)就是扭矩，扭矩增大，含水率就減少，但增加離心機(jī)堵轉(zhuǎn)的風(fēng)險(xiǎn)，扭矩過少，含水率增加，達(dá)不到污泥脫水的目的。利用PLC的PID功能可實(shí)現(xiàn)恒扭矩，生產(chǎn)人員可根據(jù)需求設(shè)定目標(biāo)扭矩，系統(tǒng)便通過調(diào)整離心機(jī)主機(jī)和輔機(jī)的轉(zhuǎn)速使扭矩向目標(biāo)扭矩靠近并保持穩(wěn)定，從而保證脫水效果的穩(wěn)定性。

3 該工程自控系統(tǒng)的特點(diǎn)

3.1 自動化水平高，技術(shù)先進(jìn)

首先，在確定合理的處理工藝后配以高度的自動化技術(shù)，這能夠達(dá)到工程對于污水處理的標(biāo)準(zhǔn)。其次，該自動化控制系統(tǒng)在組態(tài)軟件、現(xiàn)場總線、可編程控制器、通訊網(wǎng)絡(luò)等方面是先進(jìn)的，同樣，自動化控制技術(shù)也具有時(shí)代領(lǐng)先性。

3.2 安全性高，穩(wěn)定可靠

在自動化體系構(gòu)成中，PLC的使用使系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行更加穩(wěn)定。而且，在選用的自動化產(chǎn)品上，相當(dāng)一部分是進(jìn)口產(chǎn)品，都來自國外知名品牌，實(shí)際上，建立的自動化控制平臺是經(jīng)過各種相當(dāng)嚴(yán)格的測試，也配備了相應(yīng)的報(bào)警系統(tǒng)，以防止因?yàn)槟承┮馔饣虿僮鲉T的疏忽而發(fā)生事故，這也再次保證系統(tǒng)可以安全、穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。

3.3 自動化程度高，操作簡單

雖然許多產(chǎn)品來自國外，但是為了方便操作，對于控制室的上位界面采用全中文的設(shè)計(jì)界面，采用全新流程圖形來表達(dá)工藝；同時(shí)下位機(jī)PLC采用施耐德的PLC，該系統(tǒng)對于其他一些系統(tǒng)來說穩(wěn)定性好，便于操作，安全性也高，所以整個(gè)系統(tǒng)維護(hù)量也相對較少。

3.4 開放性

這是針對于現(xiàn)場總線來說的，系統(tǒng)所采用的是國際標(biāo)準(zhǔn)，具有開放協(xié)議的現(xiàn)場總線，同時(shí)對各個(gè)控制站留有I/O余量，這為其以后的發(fā)展和改造留下了巨大的空間。

4 結(jié)束語

現(xiàn)階段，我國自動化控制伴隨著計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)得到了快速發(fā)展，在自來水行業(yè)中也同樣得到了廣泛應(yīng)用，尤其在污泥處理中獲得了良好的使用效果。這使得污泥處理進(jìn)入到了自動化階段，對其處理的質(zhì)量、穩(wěn)定性方面效果較好。自動化的應(yīng)用使我國自來水凈化達(dá)到一個(gè)全新的高度，其所控制的設(shè)備能夠達(dá)到位置精準(zhǔn)，運(yùn)行安全，所采集的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、快捷，只要控制好程序，其基本不需要人力成本的再投入，其維護(hù)也非常簡單方便。并且，其能夠做到污水的重復(fù)回用，以及零排放的要求，應(yīng)當(dāng)在全國范圍內(nèi)得到推廣。自動化系統(tǒng)為我國的環(huán)保事業(yè)做出了一定的貢獻(xiàn)，無論從國家層面還是從社會層面都應(yīng)當(dāng)對自動化污泥處理技術(shù)予以重視，讓其為社會和國家做出更大的貢獻(xiàn)。

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