淺析自控技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的應用的論文
1引言
水污染是我國面臨的最主要的環(huán)境問題之一，隨著我國工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)廢水也在大量增加，那些沒有達到排放標準的廢水排入水體后，會使地表水和地下水受到污染，而水體一旦受到工業(yè)廢水污染，則很難恢復。為保證人們的宜居環(huán)境，工業(yè)廢水的處理就顯得尤為重要。但由于各工廠所生產(chǎn)的產(chǎn)品不同，排出的廢水所含的有毒有害物質(zhì)也各不相同，這就給廢水的處理增加了技術(shù)難度。下面就以某能源廠為例，介紹自控系統(tǒng)在其處理過程中的應用。
2工藝說明
該能源廠排放兩種工業(yè)廢水，分別是含氟、有機廢水和含酸廢水。其中含氟廢水的含氟量達到200-1000mg/L;含酸廢水的PH值不到1.
含氟、有機廢水處理設施包括事故調(diào)節(jié)池、一級反應池、一級沉淀池、二級反應池、二級沉淀池、沉淀調(diào)節(jié)池、混合絮凝池、沉淀池、水解池、一級AO生物池、二級AO生物池、貯泥池、均質(zhì)池和脫水機房。
調(diào)節(jié)池主要用于對含氟廢水的存儲及水量的調(diào)節(jié)，由耐腐蝕污水提升泵將廢水提升至一級反應池。若廠家由于意外原因暫停生產(chǎn)，可將部分生產(chǎn)廢水儲存于調(diào)節(jié)池中，此時調(diào)節(jié)池為事故池使用。一級反應池主要去除廢水中的氟離子，反應池中設有攪拌機，在反應池下端設有排污口，可將大顆粒固體沉淀物質(zhì)或放空池中廢水排至污泥池，小固體顆粒和懸浮物進入一級沉淀池。一級沉淀反應池中形成的大量難溶物質(zhì)，匯入貯泥池，沉淀上清液由豎流沉淀池邊緣入二級反應池。二級反應池分為中間池與混凝反應池。一級反應池中投加的藥劑呈堿性，所以其出水呈堿性。利用中間池調(diào)節(jié)PH值，保證一定PH范圍。混凝反應池內(nèi)進行廢水的化學混凝反應，通過投加藥品后，去除水中色質(zhì)SS, COD, BOD及砷、鉛、汞等重金屬離子。二級沉淀池負責將混凝物質(zhì)與水分離，水進入沉淀調(diào)節(jié)池，混凝物質(zhì)進入貯泥池。沉淀調(diào)節(jié)池主要用于對有機廢水的存儲及水量的調(diào)節(jié)，其作用與事故調(diào)節(jié)池相同。混合絮凝池主要用于加藥反應，去除水中的固體懸浮物，并流入沉淀池。沉淀池中的上清液進入水解池，沉淀的其它大量難溶物質(zhì)排入貯泥池，并通過均質(zhì)池進入脫水機房。該廠水質(zhì)中有機物主要為聚乙二醇等難降解有機物，水解酸化池的作用就是將大分子的有機物降解為小分子有機物。一級AO生物池，通過厭氧，好氧反應，對水中的有機物、N, P進行去除，二級AO生物池通過同樣的方法將水中的有機物、N, P進一步去除。
根據(jù)上圖，含酸廢水處理設施包括含酸廢水間、一級反應池、二級反應池、二級沉淀池、貯泥池和脫水機房。
含酸廢水間主要用于對含酸廢水的存儲及水量的調(diào)節(jié)，由耐腐蝕污水泵將廢水輸送至一級反應池，一級反應池和二級反應池主要通過多次加藥和攪拌混合，提升廢水的PH值。二級沉淀池負責將混凝物質(zhì)與水分離，水進入沉淀調(diào)節(jié)池，混凝物質(zhì)進入貯泥池。泥液通過脫水干化處理后外運。
3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
工業(yè)廢水自控系統(tǒng)由監(jiān)控計算機、交換機、可編程控制器和自動化儀表等組成。該系統(tǒng)分為三層結(jié)構(gòu)，從上到下依次為信息管理層、控制層和設備層的金字塔結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)系統(tǒng)“集中管理、分散控制”的理念。
管理層在中控室設置兩臺工控機;控制層設置兩套PLC;設備層安裝了氟離子濃度計、PH計、溶解氧、污泥濃度計、COD和氨氮等儀表及工業(yè)控制設備。每組PLC可單獨作為一個分控站，分控站對處理工藝過程進行分散控制。PLC與中控室之間以光纖為介質(zhì)，采用環(huán)形以太網(wǎng)進行通訊，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴Ｖ醒肟刂剖覍θ珡S集中管理。
4控制技術(shù)及特點
在含氟廢水處理工藝中，事故調(diào)節(jié)池安裝了超聲波液位計、PH計和氟離子濃度計。系統(tǒng)通過超聲波液位計對池內(nèi)的液位高度測量，控制提升泵的運行狀態(tài)，并在上位軟件中設置了高、低液位的報警，防止調(diào)節(jié)池內(nèi)液位過低導致的潛污泵無水運行，造成設備損壞，或液位過高導致的污水外溢而發(fā)生危險。同時，系統(tǒng)通過氟離子濃度計測量的水體氟離子含量值和PH計測量的水體PH值，對一級反應池的藥品投加量進行控制。一級反應池入口、二級反應池的入口和二級沉淀池出口分別安裝了PH計，用于調(diào)節(jié)堿性藥劑的投加量，將PH值控制在一定范圍內(nèi)，保證后續(xù)分別投加的絮凝劑與助凝劑能夠進行較好的混凝反應。沉淀調(diào)節(jié)池安裝了超聲波液位計，用于水位觀測及水泵的運行控制。混合絮凝池根據(jù)入口安裝的PH計，控制絮凝劑及助凝劑的投加量。一級AO生物池和二級AO生物池中安裝了溶氧儀，用于測量AO池中曝氣溶氧值，通過該溶氧值控制兩個AO生物池的曝氣量。貯泥池和均質(zhì)池分別安裝超聲波液位計，實時監(jiān)測泥位變化，防止污泥外溢。出水口安裝PH計、SS計、COD和氨氮檢測儀，用于測量出水水質(zhì)。
在含酸廢水處理工藝中，系統(tǒng)實時監(jiān)測安裝在含酸廢水間的PH計、氟離子濃度計及安裝在二級沉淀池的氟離子濃度計的數(shù)據(jù)，并將這三組數(shù)據(jù)與設定數(shù)據(jù)進行比對、分析。系統(tǒng)根據(jù)其比對、分析結(jié)果，控制一級反應池和二級反應池的攪拌器的工作狀態(tài)，并通過變頻器控制藥品投加設備，實時調(diào)節(jié)藥品投加量，保證出水水質(zhì)合格。含酸廢水處理后所產(chǎn)生的污泥與含氟、有機廢水產(chǎn)生的污泥同時進入脫水機房，進行脫水處理后泥餅外運。
該系統(tǒng)同時對多種廢水處理工藝進行監(jiān)測和控制，PLC分控站實時將各分析儀表的監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳至控制中心。中心根據(jù)各工藝段預設的報警及工藝參數(shù)對數(shù)據(jù)進行分析。對超出報警界限的設備，系統(tǒng)將進行報警提示并對報警信息進行記錄，同時，對各設備進行聯(lián)動控制。
5結(jié)論
在該系統(tǒng)中，多種工業(yè)廢水的處理是實現(xiàn)系統(tǒng)的一個難點。系統(tǒng)同時對多種工業(yè)廢水處理的工藝過程進行監(jiān)測和控制，由于其進水水質(zhì)的復雜性和不確定性，藥品的投加類型和投加量就成了整個處理過程的重要控制點。本系統(tǒng)由于采用了先進的自動控制技術(shù)，使出水水質(zhì)達到了設計要求，該系統(tǒng)可在其它工業(yè)廢水處理中廣泛應用。
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