上海閔行水廠排泥水處理的自動(dòng)化控制
1 排泥水處理的自動(dòng)控制
排泥水處理采用的工藝流程見(jiàn)圖1,。
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針對(duì)上述工藝,，要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行，必須解決下列問(wèn)題：
① 排泥水截留池如何自動(dòng)控制,；
② 如何自動(dòng)排放濃縮池的濃縮污泥,；
③ 平衡池的污泥量如何控制；
④ 如何自動(dòng)配制PAM溶液,；
⑤ 如何對(duì)離心脫水機(jī)的PAM加注進(jìn)行自動(dòng)控制,；
⑥ 當(dāng)某泵發(fā)生故障時(shí)，如何保證系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行,；
⑦ 作為一個(gè)排泥水處理工程,，如何協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。
2 各單體的自控原理與設(shè)計(jì)
2.1 截留池的運(yùn)行控制模式
截留池主要用來(lái)收集沉淀池排泥水和離心脫水機(jī)的分離水,，而后由輸送泵將排泥水從截留池輸送至濃縮池,。水廠采用了智能化泵吸—虹吸排泥方式，排泥時(shí)間和排泥水量都隨原水的濁度和泥沙沉降特性而變化,。在截留池中安裝一個(gè)液位儀,，一個(gè)攪拌器(用于均勻池中的泥水濃度，不使泥沙沉淀下來(lái)),。通過(guò)截留池液位的高和低來(lái)控制輸送泵和控制池中攪拌器的開(kāi)和停,。為了對(duì)進(jìn)入濃縮池的排泥水量進(jìn)行控制，在排泥水輸送管道上安裝了一個(gè)流量計(jì),，用來(lái)反映進(jìn)入濃縮池的排泥水水量,，并且采用變頻器實(shí)施對(duì)輸送泵的流量控制，達(dá)到對(duì)濃縮池進(jìn)水流量的控制,。
2.2 濃縮池的自控設(shè)計(jì)
濃縮池的作用是將較低濃度排泥水變成較高濃度的污泥水,，而后送到平衡池,。如何對(duì)較高濃度的污泥進(jìn)行自動(dòng)排放是濃縮池能否自動(dòng)運(yùn)行的關(guān)鍵,。由于濃縮池運(yùn)行時(shí)間和進(jìn)濃縮池的排泥水水量具有不確定性，故定時(shí)排放污泥行不通,；由于濃縮池液位穩(wěn)定,，故也不能用液位儀,。這里唯一變化的是濃縮污泥的濃度，所以在濃縮池中設(shè)計(jì)安裝一個(gè)濃度計(jì),，用污泥濃度數(shù)值的高和低來(lái)自動(dòng)控制排泥泵的開(kāi)和停,，即濃縮污泥的排放。通過(guò)對(duì)開(kāi)始排泥和終止排泥的污泥濃度值進(jìn)行設(shè)置,，可達(dá)到：①使?jié)饪s池始終高效運(yùn)行,；②控制平衡池的污泥濃度。
2.3 平衡池的自控設(shè)計(jì)
平衡池是一個(gè)緩沖池,，主要作用是保證進(jìn)離心脫水機(jī)的污泥濃度穩(wěn)定,。對(duì)它的控制主要有兩點(diǎn)：①池中污泥要均勻；②池中污泥水不能溢出,，也不能排空,，所以在池中安裝一個(gè)液位儀和一個(gè)攪拌器。攪拌器的作用是均勻池中濃縮污泥濃度,，不使泥沙沉淀下來(lái),。液位的高低則決定濃縮池排泥泵、離心機(jī)進(jìn)泥泵和攪拌器的開(kāi)和停,。
2.4 配制自動(dòng)化
高分子絮凝劑一般為顆粒狀或粉末狀固體,，不能直接投放到污泥水中，必須采用一配制系統(tǒng),。該系統(tǒng)可分為五部分：①粉末儲(chǔ)存器,，用以儲(chǔ)存足量的PAM固體；②螺旋投加器,，由兩支小型螺旋輸送桿組成,，用以均勻地將PAM固體送入斗型輸送器，它的出口開(kāi)啟,、關(guān)閉受一時(shí)間繼電器控制,；③斗型輸送器與水射器，用來(lái)承接PAM固體,，并使之與水均勻混合而后送至攪拌熟化池,；④攪拌熟化池，用以攪拌PAM與水的混合液,，讓PAM與水充分混合熟化,；⑤投加池，用以承接攪拌熟化池來(lái)的PAM溶液,，以供PAM投加泵投入離心機(jī)中,。整個(gè)配制系統(tǒng)應(yīng)能如下運(yùn)行：首先確定配制濃度，計(jì)算出投加固體量和投加時(shí)間，而后通過(guò)時(shí)間繼電器確定投加時(shí)間,。一旦固體投入漏斗后,，則自來(lái)水將與固體料混合，并由壓力水通過(guò)水射器送至攪拌池?cái)嚢枋旎?，攪拌池溶液達(dá)到某液位時(shí),，水源自動(dòng)關(guān)閉。當(dāng)投加池PAM溶液用到某低液位時(shí),，系統(tǒng)將自動(dòng)打開(kāi)攪拌池的投放出口,，配制好的PAM溶液由攪拌池送至投加池，然后系統(tǒng)自動(dòng)再配制溶液,，整個(gè)系統(tǒng)能周而復(fù)始自動(dòng)配制溶液以用于離心脫水機(jī)的PAM絮凝劑投加,。
2.5 離心脫水機(jī)及加藥量的自控
離心脫水機(jī)的作用是將濃縮污泥進(jìn)行固液分離，是固液分離好壞的關(guān)鍵脫水機(jī)械,。要使泥與水能很好地分離,，除了離心機(jī)的轉(zhuǎn)速、差速控制因素之外,，PAM投加量的自動(dòng)控制是至關(guān)重要的,。投加量的控制涉及到進(jìn)泥量、進(jìn)泥濃度,、加注量和加注率的選定,。對(duì)這些問(wèn)題的設(shè)計(jì)思路是：①對(duì)進(jìn)泥濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在平衡池中安裝了一個(gè)污泥濃度計(jì),，以顯示進(jìn)入離心機(jī)的濃縮污泥濃度,；②對(duì)進(jìn)泥量進(jìn)行監(jiān)控，在進(jìn)泥管道上安裝一個(gè)流量計(jì),，在污泥泵上加一個(gè)變頻器控制,，以控制進(jìn)泥量；③加注量則采用計(jì)量加注泵來(lái)控制PAM絮凝劑的加注,，PAM絮凝劑則完全由PAM自動(dòng)配制系統(tǒng)供應(yīng),，這樣能完美地實(shí)施離心脫水機(jī)和加藥量的自動(dòng)控制。
2.6 泵的故障排除
對(duì)每一環(huán)節(jié)中的泵都配備一臺(tái)備用泵,，并對(duì)每一污泥泵安裝流量傳感器,，設(shè)置流量報(bào)警，對(duì)進(jìn)離心機(jī)的污泥泵設(shè)置壓力報(bào)警,，同時(shí)每個(gè)泵給出一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào),，一旦某泵發(fā)生故障，備用泵能自動(dòng)切換,。泵的輪番使用通過(guò)PLC進(jìn)行,。
2.7 全系統(tǒng)的控制
系統(tǒng)采用了SLC 500小型可編程控制器族作為中央控制，它具有一個(gè)固定的控制器以及模塊化控制器，模塊化控制器在系統(tǒng)配置方面相當(dāng)靈活,，配以各類繼電器就能設(shè)計(jì)一個(gè)用于本系統(tǒng)的控制器系統(tǒng),，使各單位協(xié)調(diào)運(yùn)作,，以達(dá)到運(yùn)行的自動(dòng)化,。
與此同時(shí)也采用Panelview 550扁平面板終端設(shè)備提供快速和直觀的顯示。整個(gè)系統(tǒng)控制靈活,、顯示直觀,、設(shè)置簡(jiǎn)便、操作容易,。
綜合上述內(nèi)容,，可以得到如下主要控制參數(shù)：
① 截留池的液位信號(hào)——控制輸送泵、攪拌器的開(kāi),、停,；
② 輸送排泥水流量計(jì)——控制濃縮池的進(jìn)水量；
③ 濃縮池污泥濃度計(jì)——控制排泥泵的開(kāi),、停,；
④ 平衡池的液位信號(hào)——控制攪拌器、濃縮池排泥泵,、離心機(jī)進(jìn)泥泵的開(kāi),、停；
⑤ 平衡池的濃度計(jì)——為控制加藥量提供參數(shù),；
⑥ 離心機(jī)進(jìn)泥流量計(jì)——控制離心脫水機(jī)進(jìn)泥量,；
⑦ 流量傳感器——用以各類污泥泵保護(hù)；
⑧ 泵的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)——用以切換備用泵,。
3 系統(tǒng)的運(yùn)行自控
3.1 截留池的運(yùn)行
沉淀池排泥水經(jīng)管道流入截留池,，池中液位開(kāi)始上升。PLC接收來(lái)自截留池液位儀的信號(hào),，當(dāng)達(dá)到某一高度后,，PLC發(fā)出指令，開(kāi)啟輸送泵,，排泥水由輸送泵送至濃縮池,，輸送量則由流量計(jì)顯示并反饋到PLC，PLC可通過(guò)變頻器對(duì)輸送泵進(jìn)行流量控制,。
在實(shí)際運(yùn)行中,，設(shè)置輸送泵啟動(dòng)液位為1.5m，停止液位為1.0m,；攪拌器的啟動(dòng)為1.0m,，停止為0.5m；輸送的排泥水量為80～150m3/h。
3.2 濃縮池的運(yùn)行
濃縮池一旦進(jìn)水即開(kāi)始運(yùn)行,。池中的濃度計(jì)連續(xù)監(jiān)測(cè)池中某點(diǎn)位污泥濃度的變化,，信號(hào)隨時(shí)反饋給PLC。當(dāng)達(dá)到某一濃度后,，PLC發(fā)出指令開(kāi)啟濃縮池至平衡池的排泥泵,，較高濃度的濃縮污泥就被送入平衡池積蓄起來(lái)。
沉淀池停止排泥之后,，截留池的水位會(huì)慢慢下降,，PLC收到截留池低液位信號(hào)后發(fā)出指令，停止輸送泵運(yùn)作,，濃縮池也停止運(yùn)行,。但排泥泵的運(yùn)行會(huì)降低濃縮池內(nèi)污泥濃度，PLC在收到濃縮池濃度計(jì)的低濃度信號(hào)后即發(fā)出指令,，停止排泥泵運(yùn)行,。
在實(shí)際運(yùn)作中，將排泥泵的啟動(dòng)設(shè)置在池內(nèi)污泥濃度為1.0%,，停止?jié)舛葹?.1%,。
3.3 平衡池的運(yùn)行
平衡池的運(yùn)行主要通過(guò)對(duì)濃縮池排泥泵的限定設(shè)置以及對(duì)離心機(jī)進(jìn)料污泥泵的限定設(shè)置來(lái)控制。
在實(shí)際運(yùn)作中,，設(shè)置排泥泵的啟動(dòng)液位為3.0 m,，停止為3.5 m。這樣,，整個(gè)排泥水的收集,、濃縮、積蓄就在PLC控制下周而復(fù)始,，自動(dòng)運(yùn)行,，無(wú)人操作。
3.4 離心機(jī)污泥脫水的運(yùn)行
PLC收到離心機(jī)開(kāi)啟信號(hào)后,，延時(shí)發(fā)出指令,，自動(dòng)開(kāi)啟離心機(jī)進(jìn)泥泵、PAM加注計(jì)量泵和螺旋輸送器,，并接受來(lái)自進(jìn)泥流量計(jì)和加注計(jì)量泵的信號(hào),。根據(jù)平衡池污泥濃度計(jì)的數(shù)值、進(jìn)泥流量計(jì)的數(shù)值,、PAM配制濃度,、最佳加注率，就可以確定計(jì)量投加泵的流量,，并通過(guò)PLC設(shè)置,。這樣PLC自動(dòng)控制PAM加注泵變頻器的設(shè)定頻率值以控制投加量,，離心脫水機(jī)對(duì)濃縮污泥的固液分離就可自動(dòng)進(jìn)行。
在實(shí)際運(yùn)行中,，PAM投加量的確定須依據(jù)進(jìn)泥量和進(jìn)泥濃度而定,，加注率一般設(shè)定在1.0～1.5 kg/t干泥。
對(duì)所有泵都配有報(bào)警裝置和備用泵并通過(guò)PLC控制,，一旦運(yùn)行泵發(fā)生故障,，報(bào)警信號(hào)發(fā)至PLC，則PLC會(huì)自動(dòng)控制切換備用泵運(yùn)行,，以保證在對(duì)故障泵進(jìn)行維修時(shí)不影響系統(tǒng)的連續(xù)自動(dòng)運(yùn)行,。
4 結(jié)論
綜上所述,，采用PLC作為中央控制,，配以液位儀、濃度計(jì),、流量計(jì)作為一級(jí)儀表組合,，自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測(cè)運(yùn)行狀況，并將監(jiān)測(cè)值實(shí)時(shí)送到PLC,。PLC發(fā)出指令,，指令會(huì)通過(guò)中間開(kāi)關(guān)繼電器和變頻器，對(duì)系統(tǒng)的泵等設(shè)備進(jìn)行開(kāi)停,、流量變化等控制,，以達(dá)到運(yùn)行的高度自動(dòng)化。
通過(guò)PLC的終端顯示面板,，也可以隨時(shí)對(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行重新設(shè)置,，以達(dá)到最佳運(yùn)行條件。在整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行中,，達(dá)到了無(wú)人操作的程度,。
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