卷煙廠一體化污水處理系統(tǒng)的改造與應(yīng)用

邵 浩，胡海龍，陳 晴

（安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司阜陽卷煙廠，安徽阜陽 236000）

0 引言

某卷煙廠廠區(qū)污水集中到污水處理站，先經(jīng)過格柵機(jī)去除污水中的固體雜質(zhì)，流入調(diào)節(jié)池，由調(diào)節(jié)池經(jīng)潛污泵進(jìn)入?yún)捬醭?，在厭氧池停留一段時間后，去除污水中的氮后，流入好氧池，去除磷等有害成分后，進(jìn)入沉淀池。沉淀池產(chǎn)生的污泥經(jīng)污泥泵進(jìn)入污泥消化池，通過污泥回流再循環(huán)至厭氧池。沉淀池的水流入排放渠，進(jìn)入市政污水管網(wǎng)。目前，該卷煙廠采用2 人在常白班值守操作和維護(hù)，在中夜班和節(jié)假日期間處于無人值守狀態(tài)。在有人值守期間，采用人工手動操控；在無人值守期間，一般采用停機(jī)或短期自運(yùn)行模式。

1 存在問題

（1）自動化程度低，污水設(shè)備無法實(shí)現(xiàn)自動化運(yùn)行，仍依賴人工手動操作，但由于人員配置的不足，污水處理無法滿足24 h 不間斷運(yùn)轉(zhuǎn)的要求。

（2）設(shè)備故障難以及時發(fā)現(xiàn)。絕大多數(shù)設(shè)備分布在污水處理站設(shè)備間和配電間，設(shè)備故障的發(fā)現(xiàn)和識別，完全依賴人工點(diǎn)巡檢進(jìn)行，故障問題發(fā)現(xiàn)不及時、處理周期長，不僅造成了小故障的擴(kuò)大，而且嚴(yán)重影響了設(shè)備運(yùn)行。

（3）部分時段設(shè)備運(yùn)行缺少監(jiān)管。在中夜班和節(jié)假日期間，污水處理站完全處于無人監(jiān)管的狀態(tài)，存在較大的安全風(fēng)險和隱患。

（4）污水處理指標(biāo)難以管理。COD 和污水排放量只能從本地儀表查看，測量結(jié)果難以進(jìn)行收集分析，污水排放超標(biāo)問題僅能事后處理。

因此，從需求點(diǎn)分析著手，本著“投資最小、實(shí)用有效”的改善初衷，決定引入“一體化管理”理念，在現(xiàn)有硬件基礎(chǔ)上，通過技術(shù)改造，提高污水處理站自動化水平，實(shí)現(xiàn)污水處理站365 d×24 h 安全穩(wěn)定運(yùn)行，保證污水達(dá)標(biāo)排放。

2 污水處理站設(shè)備自動化改造

2.1 格柵機(jī)啟停控制

格柵機(jī)控制模式分為遠(yuǎn)程自動、遠(yuǎn)程手動和本地手動3 種狀態(tài)。格柵機(jī)的自控邏輯是首先自檢確認(rèn)設(shè)備工作狀態(tài)，當(dāng)水位上升，觸發(fā)水位開關(guān)動作時，格柵機(jī)運(yùn)行；當(dāng)來水量減少，水位下降，開關(guān)斷開，延遲5 min，格柵機(jī)停止運(yùn)行。

2.2 水下推進(jìn)器啟?？刂?/h3>

水下推進(jìn)器的控制模式分為遠(yuǎn)程自動、遠(yuǎn)程手動和本地手動3 種狀態(tài)。水下推進(jìn)器啟停與調(diào)節(jié)池中的儲水量密切相關(guān)，當(dāng)調(diào)節(jié)池中水位≥2 m 時啟動運(yùn)行。當(dāng)水下推進(jìn)器運(yùn)行中發(fā)生故障時，自動啟動備用水下推進(jìn)器，保障污水流量。

2.3 潛污泵啟停控制

潛污泵控制模式分為遠(yuǎn)程自動、遠(yuǎn)程手動和本地手動3 種狀態(tài)。該廠污水處理站共設(shè)3 臺切割式潛污泵，控制邏輯如下：3臺潛污泵采用1 用1 備1 停機(jī)的方式，受調(diào)節(jié)池水位控制。當(dāng)調(diào)節(jié)池水位高于2.2 m 時，啟動第1 臺潛污泵；當(dāng)水位持續(xù)升高，高于5 m 時，表明污水量大，此時第2 臺備用泵投入運(yùn)行；當(dāng)再次低于3.7 m 時，第2 臺泵停止運(yùn)行；當(dāng)水位低于2 m 時，第1臺泵也停止運(yùn)行。如果運(yùn)行中，某臺泵發(fā)生故障，自動切換另兩臺潛污泵。

2.4 曝氣機(jī)及排氣電動閥啟停控制

污水處理站設(shè)置2 臺曝氣機(jī)，1 用1 備。當(dāng)溶解氧濃度＜3 mg/L時，電動閥開啟，曝氣機(jī)啟動運(yùn)行；當(dāng)溶度＞6 mg/L 時，曝氣機(jī)停止運(yùn)行，電動閥關(guān)閉。當(dāng)1 臺曝氣機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)故障時，滿足運(yùn)行條件后，可自動切換備用機(jī)。為了避免某臺曝氣機(jī)長期運(yùn)行，在自動程序中，依據(jù)曝氣機(jī)開啟時間定期切換。當(dāng)曝氣機(jī)連續(xù)運(yùn)行12 h 后，自動切換到備用機(jī)運(yùn)行。

2.5 一鍵啟?？刂?/h3>

在完成各主機(jī)設(shè)備的獨(dú)立自動控制功能后，為滿足智能化和無人值守化的運(yùn)行需求，開發(fā)設(shè)計(jì)了“一鍵啟停”控制功能。運(yùn)維人員只需點(diǎn)擊一個按鍵即可完成啟動/停止操作，將各污水處理設(shè)備強(qiáng)制切換到各自的自動控制狀態(tài)，在完成自檢工作后，依照自控邏輯，實(shí)現(xiàn)污水處理站全流程一體化自動運(yùn)行和停止。

3 建立遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

污水處理站位置偏遠(yuǎn)，人員配置缺失，中夜班和節(jié)假日無人管理的現(xiàn)實(shí)情況，借助遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，建立和完善污水處理站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)崗位值班人員遠(yuǎn)程啟停控制功能。

（1）在IFIX 軟件中配置I/O 驅(qū)動器，實(shí)現(xiàn)與PLC 中數(shù)據(jù)通信。

（2）建立數(shù)據(jù)庫標(biāo)簽，增加遠(yuǎn)程本地選擇、格柵池啟停、潛污泵手自動、水位、流量等標(biāo)簽。

（3）設(shè)計(jì)IFIX 畫面。建立污水站遠(yuǎn)程監(jiān)控畫面，設(shè)計(jì)工藝流程圖、設(shè)備狀態(tài)顯示、設(shè)備啟停控制、實(shí)時水位、COD、污水實(shí)時流量。

（4）通過前景色專家配置設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，通過編輯腳本實(shí)現(xiàn)設(shè)備遠(yuǎn)程啟?？刂?。

4 采集排污指標(biāo)數(shù)據(jù)

污水排放COD 和污水排放量是污水排放的關(guān)鍵的2 個指標(biāo)，為了加強(qiáng)對其的管理，將COD 和污水排放量2 個指標(biāo)采集到上位遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)跟蹤管理。

該廠采用的TOC 裝置只設(shè)有一個數(shù)據(jù)通信接口，僅供現(xiàn)場數(shù)采儀使用，用于遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)到環(huán)保廳網(wǎng)站。為不影響原有通信接口的使用，采用信號隔離器將4～20 mA 模擬量信號一分為二，分別進(jìn)入現(xiàn)場數(shù)采儀和遠(yuǎn)程監(jiān)控端PLC 中，以滿足數(shù)據(jù)上位采集的需要。并在污水站遠(yuǎn)程監(jiān)控畫面上建立COD 和出水流量數(shù)據(jù)實(shí)時顯示，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

5 完善預(yù)警報(bào)警系統(tǒng)

5.1 預(yù)警報(bào)警分類識別

梳理污水處理系統(tǒng)能夠采集的全部狀態(tài)信息，根據(jù)故障報(bào)警和超標(biāo)預(yù)警2 個類別，制作預(yù)警報(bào)警分類識別表（表1）。

表1 污水處理站預(yù)警報(bào)警信息識別

5.2 預(yù)警報(bào)警信息實(shí)現(xiàn)

根據(jù)預(yù)警報(bào)警類別，設(shè)置對應(yīng)的數(shù)據(jù)源、閥值范圍以及顏色效果，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)超標(biāo)預(yù)警和設(shè)備異常故障報(bào)警功能。

6 效果驗(yàn)證

安裝和改造完成后，開展系統(tǒng)調(diào)試工作，對一體化污水處理系統(tǒng)進(jìn)行效果驗(yàn)證，并不斷優(yōu)化和完善。

（1）一鍵啟停的驗(yàn)證。在中控上位機(jī)，將設(shè)備狀態(tài)調(diào)至遠(yuǎn)程模式，點(diǎn)擊“一鍵啟動”按鈕。污水處理站各設(shè)備能夠按照既定運(yùn)行邏輯運(yùn)轉(zhuǎn)。點(diǎn)擊復(fù)位按鈕，各設(shè)備陸續(xù)停止運(yùn)行。同時，在遠(yuǎn)程端，操作人員能夠根據(jù)需要，單獨(dú)遠(yuǎn)程手動控制單臺設(shè)備。經(jīng)驗(yàn)證，一體化污水處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了“一鍵啟?！惫δ芎瓦h(yuǎn)程單機(jī)手動控制的目標(biāo)。

（2）預(yù)警報(bào)警功能驗(yàn)證。人為模擬設(shè)置設(shè)備運(yùn)行故障和水位超標(biāo)，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)能夠及時發(fā)出報(bào)警提醒信息。

（3）污水排放效果驗(yàn)證。一體化污水處理系統(tǒng)應(yīng)用后，污水排放COD 值由改造前的159.69 mg/L 下降至改造后的84.97 mg/L，同比下降46.8%。