鐵嶺市污水處理廠再生水工藝的自控系統

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tags: 污水處理廠    時間:2014-03-11 15:16:21
鐵嶺市污水處理廠再生水工藝的自控系統簡介
    1 引言再生水系統指污水經適當處理后達到一定水質指標,滿足某種使用要求,可以進行有益使用的系統。對於城市污水處理廠再生水工藝系統來說,要實現既保證水質,……
鐵嶺市污水處理廠再生水工藝的自控系統正文
    

1 引言
再生水系統指污水經適當處理后達到一定水質指標,滿足某種使用要求,可以進行有益使用的系統。
對於城市污水處理廠再生水工藝系統來說,要實現既保證水質,又可節約藥劑;既能降低電能,又要保證供水量和服務水平;既能節省勞動力降低職工勞動強度,又能夠保證安全供水的污水處理廠再生水,因此,自控系統的安全穩定運行,不僅能提高企業的經濟效益,還能帶來社會的巨大效益。

2 重要工藝單元的控制
2.1 反應池控制
把加藥處理過的水的沉澱濁質除去,使用氣動刀閘閥,排泥是按周期進行程序控制的,其效果比用氣動蝶閥好,能關嚴,並有開關狀態反饋。在池末端使用了水下攝象技術,監視投藥效果。
2.2 沉澱池控制
由反應池來的濁質雜物通過斜板沉澱到池底,池中的六台刮泥機將其颳走送至泥料斗中,然後從沉澱池的氣動刀閘閥門排掉,刮泥機開、停操作由計算機控制,其工作、停止、正行到位、逆行到位、正行超限、逆行超限、剪力銷保護等狀態量均要輸送到計算機中。
準確地控制沉澱池運行情況,就是正確控制沉澱池排泥周期,這是沉澱工藝中的關鍵,目前國內外大部分凈水廠都採用定時排泥運行方式,很難保證沉澱池出水完全達到要求,有時因排泥周期短而浪費了水量。我們根據多年運行經驗,總結出沉澱池出水濁度與其泥位的高低定量關係,同時將沉澱泥渣受排放時間影響的因素考慮進去,我們建立起了數學模型。採用這種以泥位高低與時間參數複合控制排泥周期,不僅提高沉澱池出水濁度合格率,而且降低了排泥對水的消耗量。
沉澱池全部引進氣動蝶閥,不受潮濕環境的影響,運行中不會出現任何事故,計算機能準確地控制氣動蝶閥的開啟與關閉,濾池大小虹吸所採用的真空罐是引進國外最先進的設備,該設備體積小,實用性強並可靠,易於實現濾池自動控制。氣動系統是用來開啟與關閉氣動蝶閥的裝置,該設備體積小,沒有噪音,是一個完全閉環控制的氣動系統。
2.3 濾池控制
採用的是v型濾池工藝。濾池運行控制目的,是使濾池出水達到國家飲用水質標準。要想實現該目的,關鍵是準確地控制濾池反衝洗周期。一般凈水廠是用人定時反衝洗濾池,主要憑經驗控制,這樣保證不了濾池出水水質合格率,而且有時也浪費沖洗用水。我們則是把每個濾池濾阻與其出水濁度建立起定量的數學關係,這樣,就可以根據濾池的濾阻與運行時間,使濾池出水始終在最佳工況中運行,確保水質合格。運行實際表明,採用這種複合方式控制方式,確實提高了濾池出水濁度的合格率,同時也降低了反衝洗用水,每年節約反衝洗用水費用相當顯著。v型濾池自控系統如圖1所示。

圖1 v型濾池自控系統圖


2.4 加藥加氯控制
先採用統計的方法,將水質條件(濁度、ph值、鹼度、水的電導率、水溫等到)和相應的電導率做成數據文件存入計算機,再用計算機進行統計處理,得出加入率與各個變數的函數關係,將這個關係公式化或做成表記憶在計算機中。在線時,把水質分析器測出的各變數的數據套入計算機得出的函數,即可計算出加藥率。但是採用這種方法時,必須要在計算機中記錄長期間的統計處理數據,而且做為凝固好壞的重要參數,絮狀體的情況不易定量化,因此,這個方法需進一步完善。
加氯控制過程中對傳統的用電子調節器自動加氯的方法進行了改進,將plc通過現場匯流排連接到中控室主站,直接控制加氯機內針型閥的三相伺服馬達。這樣可以實現對採用比例投加方式的前加氯,和複合環路投加或數學模型投加的后加氯過程,均由plc控制,並可用plc解決安裝遲后及反應遲后,取消了價錢貴又易損壞的電子調節器。
投氯過程也是建立前饋和反饋數學模型的過程。前饋給定量數學模型,是根據投氯點后余氯、出廠余氯、管網末稍余氯範圍的對應關係,運用多年實際運行資料,用數理統計方法得出前饋給定量範圍(m1,m2);反饋調節量數學模型,是運用凈水廠出廠水余氯最優控制範圍(m3,m4)與實際出廠水余氯對比,得出反饋調節量。順利運行一年多來,出水廠細菌總數、大腸菌總數、余氯合格率均達到100%,氯耗降低10%左右,節省氯耗費用相當可觀。
2.5 鼓風機系統控制
鼓風機服務於水廠的凈水工藝過程,可為氣動閥門提供壓力空氣,操作閥門;同時為濾池氣沖服務。由於氣動閥門操作氣體和反衝壓力不一樣,需要兩個空氣罐的壓力來控制,即壓力信號送計算機,計算機控制開停。
2.6 反衝洗回收水泵站控制
反衝洗水泵服務於水廠的v型濾池,順序控制同時為濾池反衝洗時提供沖洗水;回收水泵同樣服務於水廠的v型濾池,回收水泵將濾池排出的污水送回穩壓井,按回收水池水位進行順序控制。
反衝洗控制流程如圖2所示。

圖2 v型濾池反衝洗控制流程圖


2.7 送水泵房控制
泵站水泵電機、高低壓電器設備採用的是國內的優質產品,電機採用10kv時水泵電機效率高,運行可靠。變頻調速因為設備簡單,對電網沒有污染,選用的是利得華福設備。採用主水泵調速的方式,為一拖一方案。
想把凈水泵站每台水泵實現優化運行,就要研究其定性與定量的運行規律。我們根據城市用水曲線、出廠壓力與管網壓力控制點、清水池水位等參數,建立了優化控制數學模型,在此基礎上,定量控制凈水泵站速度和變頻調速機組優化運行時的流量、揚程、效率變化。這樣就可以根據用戶對用水量與揚程的要求,實現優化自動控制,同時也能滿足用戶對水量、水壓的需要,降低電耗。

3 結束語
在水廠的設計與運行中,我們積累了一些經驗:
(1)氣動蝶閥若開關控制,一定選用雙控二位五通電磁閥做先導閥,特別對進水選用雙控三位五運電磁閥做先導閥,出清水閥一定選用調節型電氣閥門定位器精度要高,國內有的水廠沒這樣做,但在停電時,工藝上會造成很大損失;
(2)反應池,沉澱池一定要選用氣動刀閘閥,否則閥門關不嚴;
(3)推廣水下攝像技術的應用,對監視投藥作用很大;
(4)多採用匯流排技術。加氯、加藥、污泥脫水控制系統的plc要有現場匯流排,要遵守國際規約tcp/ip,modbus profibus,否則實現不了與中控室的通訊。
今後盡量採用嵌入式技術,將過去的fcs、dcs、plc、gis、oas辦公自動化系統、現場測控系統、主工藝流程和所引用的先進控制技術(如未來兩遠測,模糊神經技術在線監控的加藥系統,污性物廢氣處理的人工智慧防真閉環監控系統等等)都納入到internet+rte+tcp/ip協議為主要模式的信息控制一體化系統中去。嵌入式系統是實現工業信息控制一體化不可分割的一部分。
今後我們要繼續學習水行業新技術,採用優質新設備,與時俱進,精益求精,為國家設計出更好的水廠。

作者簡介
左宏生(1981-) 男 工程師,電氣及自動化專業。現就職於中國市政工程東北設計研究總院第一設計院,參與過東北地區多項污水處理工程和給水工程的電氣設計工作。

參考文獻(略)

作 者:國市政工程東北設計研究院 左宏生 張致國 魯 剛 曾光榮 張亦男

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