淺談曝氣生物濾池自控系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)
摘 要：本文以深圳橫嶺污水處理廠(二期)曝氣生物濾池自控系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)為例，介紹了曝氣生物濾池主要工藝過程和設(shè)備運(yùn)行的自動(dòng)控制、操作、監(jiān)測(cè)報(bào)警、歷史數(shù)據(jù)查詢、報(bào)表自動(dòng)生成等功能設(shè)計(jì)要點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：曝氣生物濾池;自控系統(tǒng);設(shè)計(jì)
曝氣生物濾池工藝由于占地面積小，投資少而普遍應(yīng)用于工業(yè)廢水和生活污水的處理，但該工藝對(duì)自控系統(tǒng)的要求高，特別是對(duì)自控系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)。深圳橫嶺污水處理廠(二期)采用曝氣生物濾池工藝，設(shè)計(jì)規(guī)模40萬噸/日，下面以該廠為例，介紹曝氣生物濾池自控系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。
一、深圳橫嶺污水處理廠曝氣生物濾池工藝簡(jiǎn)介
深圳橫嶺污水處理廠(二期)曝氣生物濾池共48套，每套濾池由前置反硝化濾池(DN池)和曝氣濾池(C/N池)兩級(jí)上向流濾池組成，主要工藝流程圖如下。
1.橫嶺污水處理廠(二期)工藝流程圖
2.橫嶺污水處理廠(二期)曝氣生物濾池工藝流程圖
閥門說明：
V1：DN池進(jìn)水調(diào)節(jié)閥 V2：DN池至CN池進(jìn)水閥
V3：DN池反沖洗進(jìn)水閥 V4：CN池反沖洗進(jìn)水閥
V5：DN池反沖洗空氣閥 V6：CN池反沖洗空氣閥
V7：CN池曝氣閥 V8：曝氣頭沖洗閥
V9： CN池反沖洗排水提板閘 V10：DN池反沖洗排水提板閘
V11：CN池濾板下排氣電磁閥 V12：DN池濾板下排氣電磁閥
V13：濾池降水閥
3.濾池工作模式流程
4.濾池反沖洗工藝流程圖
二、濾池設(shè)備和主要工藝過程控制設(shè)計(jì)要點(diǎn)
(一)控制方式
控制方式包括現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制，需要注意的是，當(dāng)停電或PLC系統(tǒng)故障復(fù)位時(shí)，所有設(shè)備和工藝過程的控制方式應(yīng)處于“現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)”或“遠(yuǎn)程手動(dòng)”方式，避免設(shè)備異常自動(dòng)啟動(dòng)，經(jīng)值班人員檢查沒有異常情況后再設(shè)置為“遠(yuǎn)程自動(dòng)”方式。
(二)濾池設(shè)備監(jiān)控內(nèi)容
對(duì)于平時(shí)很少操作的設(shè)備，如低壓進(jìn)線開關(guān)、機(jī)泵的電源空氣開關(guān)等，PLC只監(jiān)測(cè)其工況(閉合或斷開)，并對(duì)異常狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警。
對(duì)于能夠獨(dú)立自動(dòng)運(yùn)行的成套設(shè)備，如廢水泵抽真空系統(tǒng)等，由廠家配套的控制系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行控制，PLC只監(jiān)測(cè)其工況和主要工藝參數(shù)，異常狀況則報(bào)警。
對(duì)于需經(jīng)常操作的設(shè)備，如反沖洗泵、風(fēng)機(jī)等，其工況和主要運(yùn)行參數(shù)都應(yīng)輸入PLC進(jìn)行監(jiān)控，自動(dòng)監(jiān)控包括六個(gè)方面：?jiǎn)?dòng)條件判斷、啟動(dòng)過程監(jiān)控、運(yùn)行過程監(jiān)控、停機(jī)條件判斷、停機(jī)過程監(jiān)控、停止?fàn)顟B(tài)監(jiān)控。
(三)主要設(shè)備和工藝過程控制要點(diǎn)
1.濾池過濾控制
(1)濾池過濾水量控制
可通過現(xiàn)場(chǎng)或遠(yuǎn)程手動(dòng)調(diào)節(jié)DN池進(jìn)水調(diào)節(jié)閥的開度，控制進(jìn)水量。
可根據(jù)設(shè)定的進(jìn)水量、實(shí)際進(jìn)水流量和進(jìn)水閥門開度，由PID調(diào)節(jié)器自動(dòng)調(diào)節(jié)DN池進(jìn)水調(diào)節(jié)閥的開度，使進(jìn)水量保持恒定。
C/N池溶解氧控制
C/N池溶解氧可通過調(diào)節(jié)相應(yīng)的曝氣風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率進(jìn)行控制。曝氣羅茨風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率有三種調(diào)節(jié)方式：
在現(xiàn)場(chǎng)的變頻器操作面板上進(jìn)行調(diào)節(jié)。
在中控室監(jiān)控計(jì)算機(jī)上進(jìn)行調(diào)節(jié)(遠(yuǎn)程手動(dòng)設(shè)置運(yùn)行頻率)。
由PLC設(shè)定的PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，以進(jìn)水流量作為前饋參數(shù)，溶解氧檢測(cè)值作為反饋參數(shù)。
2.濾池反沖洗過程控制
(1)反沖洗基本條件
該濾池反沖洗控制方式為“自動(dòng)”。
無其它濾池處在沖洗過程中。
反沖洗泵和風(fēng)機(jī)至少各有2臺(tái)具備啟動(dòng)條件。
該濾池相應(yīng)閥門具備自動(dòng)操作條件。
(2)正常定時(shí)反沖洗申請(qǐng)
濾池過濾時(shí)間大于24小時(shí)時(shí)(可設(shè)定)，該濾池自動(dòng)停止過濾，排隊(duì)申請(qǐng)反沖洗。
(3)特殊情況反沖洗申請(qǐng)
濾池阻力連續(xù)600秒(可設(shè)定)大于8米(可設(shè)定)時(shí)，該濾池自動(dòng)停止過濾，排隊(duì)申請(qǐng)反沖洗。
(4)強(qiáng)制反沖洗
PLC在收到監(jiān)控計(jì)算機(jī)發(fā)出的強(qiáng)制反沖洗命令后，只要滿足(1)中的條件，則直接進(jìn)行反沖洗。
(5)反沖洗過程控制要點(diǎn)
反沖洗降水時(shí)間、氣沖時(shí)間、水沖時(shí)間、氣水沖時(shí)間、漂洗時(shí)間、排氣時(shí)間、初濾時(shí)間等與反沖洗強(qiáng)度和效果有關(guān)的參數(shù)都能夠在計(jì)算機(jī)上設(shè)定。
反沖洗水泵和風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率、臺(tái)數(shù)可設(shè)定，也可分別根據(jù)設(shè)定的水沖流量和氣沖壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行頻率。
反沖洗過程如果出現(xiàn)閥門故障或閥門開、關(guān)不到位，導(dǎo)致反沖洗不能按順序進(jìn)行下去時(shí)，應(yīng)停止正在運(yùn)行的反沖洗水泵和風(fēng)機(jī)，關(guān)閉所有其它正常的閥門，設(shè)置為“停用”模式，待故障 消除后再進(jìn)行強(qiáng)制反沖洗。
反沖洗過程如果出現(xiàn)水泵或風(fēng)機(jī)不能自動(dòng)停止，導(dǎo)致反沖洗不能按順序進(jìn)行下去時(shí)，應(yīng)報(bào)警提示，設(shè)置為“停用”模式，待故障處理后再進(jìn)行強(qiáng)制反沖洗。
反沖洗過程如果反沖洗水泵或風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障導(dǎo)致停止運(yùn)行，應(yīng)報(bào)警提示，并自動(dòng)啟動(dòng)備用的反沖洗水泵或風(fēng)機(jī)。
3.反沖洗水泵控制
(1)啟動(dòng)條件
控制方式為“自動(dòng)”。
該泵無故障。
反沖洗水池水位高于2米(可設(shè)定)。
該泵運(yùn)行累計(jì)時(shí)間最少。
無其它同一組的水泵正在啟動(dòng)。
水泵同時(shí)運(yùn)行臺(tái)數(shù)低于2臺(tái)。
(2)啟動(dòng)過程監(jiān)控
PLC 在輸出開泵命令后，延時(shí)3秒后檢測(cè)泵運(yùn)行信號(hào)，若泵無運(yùn)行信號(hào)應(yīng)報(bào)警并取消“開機(jī)”命令。
收到泵運(yùn)行信號(hào)后10秒，反沖洗水流量應(yīng)大于 1200m3/h(可設(shè)定，開第一臺(tái)和第二臺(tái)泵時(shí)，反沖洗流量不同)，否則應(yīng)報(bào)警。
泵故障應(yīng)報(bào)警并取消“開機(jī)”命令。
(3)運(yùn)行過程監(jiān)控
運(yùn)行信號(hào)連續(xù)3秒丟失應(yīng)報(bào)警。
泵故障、泵主回路或控制回路電源故障，應(yīng)報(bào)警并取消開泵信號(hào)。
反沖洗水池水位低于2米(可設(shè)定)，應(yīng)報(bào)警并停泵。
泵電流連續(xù)10秒超限，報(bào)警并取消開泵信號(hào)輸出。
(4)停泵條件
控制方式為“自動(dòng)”。
該泵處于運(yùn)行狀態(tài)。
PLC輸出停泵命令。
(5)停泵過程監(jiān)控：PLC輸出停泵命令，延時(shí)3秒后檢測(cè)泵運(yùn)行信號(hào)，若泵仍有運(yùn)行信號(hào)應(yīng)報(bào)警。
(6)停止?fàn)顟B(tài)監(jiān)控：泵控制方式改變或泵主回路或控制回路電源異常應(yīng)報(bào)警。
4.反沖洗泵房和濾池管廊等地下構(gòu)筑物排污泵控制
由于反沖洗泵房和濾池管廊都位于地面以下，因此需加強(qiáng)對(duì)排除積水的排水泵的監(jiān)控，以確保反沖洗水泵、鼓風(fēng)機(jī)等設(shè)備的安全，當(dāng)排水泵故障或集水坑水位超限時(shí)都應(yīng)報(bào)警。
三、中控室計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件的主要功能設(shè)計(jì)
監(jiān)測(cè)與顯示
可顯示每個(gè)濾池工藝設(shè)備工況圖，在各個(gè)相應(yīng)位置以文字、不同顏色和閃爍顯示等方式標(biāo)識(shí)顯示工藝參數(shù)和設(shè)備狀況，每個(gè)濾池的狀態(tài)應(yīng)包括：過濾、反沖洗、等待反沖洗、備用、停用、反沖洗控制方式。
操作控制
濾池進(jìn)水調(diào)節(jié)閥、反沖洗水泵和風(fēng)機(jī)等主要設(shè)備應(yīng)有獨(dú)立的操作界面。
在設(shè)備操作界面上可通過鍵盤或鼠標(biāo)對(duì)主要設(shè)備進(jìn)行開/停(開/關(guān))操作，可設(shè)定設(shè)備遠(yuǎn)程控制方式，可設(shè)定設(shè)備運(yùn)行參數(shù)或工藝過程的控制參數(shù)。
歷史數(shù)據(jù)查詢和打印
能夠查詢和打印濾池進(jìn)水量、溶解氧、反沖洗風(fēng)量和水量等工藝參數(shù)的歷史趨勢(shì)曲線。
在同一坐標(biāo)上，可任意選擇多個(gè)參數(shù)同時(shí)顯示，以便進(jìn)行比較分析水質(zhì)變化規(guī)律和設(shè)備故障原因。
能夠自動(dòng)統(tǒng)計(jì)生成生產(chǎn)日?qǐng)?bào)表、周報(bào)表和月報(bào)表等各類報(bào)表(EXECL表格)，并可查詢和輸出打印。
信息提示與報(bào)警
對(duì)于主要設(shè)備工況的正常改變，由監(jiān)控計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)信息窗口顯示相應(yīng)的提示信息，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備頻繁的狀態(tài)改變等異常情況;
對(duì)于工藝參數(shù)超限、設(shè)備故障等一般的異常情況，由監(jiān)控計(jì)算機(jī)發(fā)出聲光報(bào)警并彈出報(bào)警窗口，以便提醒值班人員進(jìn)行處理;
對(duì)于涉及安全生產(chǎn)的嚴(yán)重異常情況，如位于地下的反沖洗泵房積水水位達(dá)到報(bào)警水位等，除了由監(jiān)控計(jì)算機(jī)發(fā)出聲光報(bào)警之外，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置聲光報(bào)警裝置，以便值班人員或其它人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理。
結(jié)束語：
橫嶺污水處理廠(二期)已于2011年10月投產(chǎn)，在曝氣生物濾池自控方案設(shè)計(jì)和實(shí)施過程，由于我們作為運(yùn)營(yíng)單位能夠與設(shè)計(jì)院、自控公司緊密溝通和配合，結(jié)合工藝運(yùn)行和生產(chǎn)管理的需要，充分考慮各種影響濾池正常運(yùn)行的因素，并采取相應(yīng)的解決措施，不斷修改和完善自控方案，因此投產(chǎn)后曝氣生物濾池主要工藝過程和設(shè)備運(yùn)行的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、操作、自動(dòng)控制、報(bào)警、歷史數(shù)據(jù)查詢、報(bào)表自動(dòng)生成等各項(xiàng)功能基本上都能滿足日常運(yùn)營(yíng)管理的需求。
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