基于PLC控制的自動化污水處理系統(tǒng)

楊如意

摘要：目前，在我國社會經(jīng)濟高速發(fā)展的同時，其隱藏的污染問題也相繼出現(xiàn)，最為嚴重的當屬水污染問題，隨著生態(tài)環(huán)境的不斷惡化，將會直接影響著我國社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，如今，處理水污染的問題已經(jīng)被提上日程，并且在處理的過程中要充分發(fā)揮出現(xiàn)代科學技術的應用能力，實現(xiàn)污水自動化處理，提高污水處理的效率。在污水自動化處理中，最為常用的就是基于PLC的自動化污水處理技術。本文以MBBR污水處理工藝為例，介紹了基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)，包括污水處理工藝流程、系統(tǒng)控制要求、系統(tǒng)硬件配置、以及控制系統(tǒng)的實現(xiàn)，從而說明PLC在污水自動化處理過程中的應用。

關鍵詞：水污染處理;自動化;PLC;MBBR工藝

一、水處理工藝流程

本文介紹的污水處理系統(tǒng)采用的是MBBR工藝，MBBR是移動床生物膜反應器（Moving Bed Biofilm Reactor）的簡稱，該工藝兼具傳統(tǒng)流化床和生物接觸氧化兩者的優(yōu)點，運行穩(wěn)定可靠，抗沖擊負荷能力強，脫氮效果好，是一種經(jīng)濟高效的污水處理工藝。具有生化系統(tǒng)啟動快、脫氮除磷效果好、剩余活性污泥少、投資運行費用低的特點。工藝流程圖如下：

生活污水首先進入格柵，攔截掉大塊固體物，提高后續(xù)處理的可生化性，之后進入污水調節(jié)池調節(jié)水質水量，經(jīng)水泵提升至污水處理設備入水口，經(jīng)過緩沖池，緩沖池到預脫銷池通過氣提方式過水，保證后續(xù)工藝單元能連續(xù)進水穩(wěn)定運行。在缺氧條件下預脫硝區(qū)充分去除入流污水及回流污泥中的硝酸鹽和氧氣，保證厭氧區(qū)的嚴格厭氧環(huán)境，使得聚磷菌在厭氧區(qū)中釋放磷的效率大大提高，確保其在好氧池的吸磷效率得到了充分提升，通過將硝化液回流至缺氧池強化反應器脫氮能力，進一步實現(xiàn)對氮、磷的高效去除能力。硝化液和污泥回流均采用氣提回流方式進行。經(jīng)過微生物的充分降解，混合液流入澄清沉淀池進行固液分離。上清液經(jīng)管道重力流排出，最終達標排放，剩余污泥貯存于污泥池定期清理外運。

二、系統(tǒng)控制要求

采用PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)污水自動化控制，保證污水嚴格按照工藝流程處理，系統(tǒng)設有手動/自動切換功能，可以隨時根據(jù)系統(tǒng)各設備的運行狀況對系統(tǒng)的控制方式及工藝參數(shù)進行調整。在手動方式下，可對各執(zhí)行元件（如：電磁閥，水泵）進行獨立操作。同時系統(tǒng)還要實現(xiàn)對污水處理設備的運行監(jiān)視、遠程調控、智能化故障報警與診斷、統(tǒng)計數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)分析、權限管理等功能。

三、控制系統(tǒng)硬件配置

為滿足系統(tǒng)控制要求，必須配置相應的電氣元器件：

四、控制系統(tǒng)的實現(xiàn)

（1）、系統(tǒng)運行模式： 觸摸屏上可切換手/自動運行模式

A）、手動模式：手動模式時，可在觸摸屏上單獨控制各執(zhí)行元器件（電磁閥、水泵等）的啟停。

B）自動模式：

提升泵：在自動模式下，提升泵通過調節(jié)池液位浮球開關來控制，浮球開關高液位時提升泵開啟，污水由調節(jié)池進入緩沖池，污水處理系統(tǒng)開始運行，浮球開關低液位時提升泵關閉。

氣泵：在自動模式下，提升泵啟動后氣泵自動啟動，提升泵停止運行24小時（氣泵停止設定值）后，氣泵進入待機狀態(tài)，氣泵以一定的周期啟停，保證設備供養(yǎng)，確保系統(tǒng)內微生物活性。

紫外線消毒器：提升泵啟動后消毒器自動啟動，直到提升泵停止運行且設備出水口停止出水后停止（也可通過時間設定）。

加藥泵、攪拌機：提升泵啟動時加藥泵啟動加藥，同時攪拌機啟動，保證加藥均勻，提升泵停止時，加藥泵跟攪拌機停止。

硝化液回流閥：提升泵啟動后按一定的周期間歇性啟停，。

備注：以上時間參數(shù)可在觸摸屏上設置，參數(shù)設置只用于自動模式下，手動模式下參數(shù)設置無效。

（2）、報警及保護

低液位報警：浮球開關檢測到低液位時，發(fā)信號給PLC，PLC停止提升泵并發(fā)出低液位告警。

水泵、風機故障報警：水泵、風機發(fā)生故障時，變頻器將故障信號傳送給到PLC，PLC發(fā)出故障告警并停止系統(tǒng)運行，直到故障解除后再重新運行系統(tǒng)。

（3）、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控

通過PLC采集浮球開關、電磁閥、水泵、風機等元件狀態(tài)，并通過PLC通訊口將這些狀態(tài)上傳到后臺，同時后臺也可以通過PLC控制污水處理設備的運行。

結束語：

目前，PLC控制器在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，PLC具有可靠性高、抗干擾能力強、使用靈活、通用性強、編程簡單、容易掌握、接口簡單、維護方便等特點，特別適合應用在污水自動化處理之中，并且PLC支持多種通訊方式，可將數(shù)據(jù)上傳到云平臺，實現(xiàn)遠程設備運行狀態(tài)監(jiān)視、遠程設備調控、智能故障報警與診斷、統(tǒng)計數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)分析等功能，實現(xiàn)“無人值守”式的污水自動化處理。

參考文獻：

[1]蔡健.淺談污水處理系統(tǒng)的電氣控制措施[J].城市建設理論研究（電子版），2018（02）

[2]范建忠，劉愛琴，吳延偉，等.PLC 在電氣自動化中的應用現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J].科技資訊，2018（12）