第一篇：基于Profibus總線的DCS系統(tǒng)在污水處理廠中的應(yīng)用

基于Profibus總線的DCS系統(tǒng)在污水處理廠中的應(yīng)用

摘要 本文以山西省某污水處理廠為例，論述了基于Profibus總線的DCS系統(tǒng)在污水處理領(lǐng)域的應(yīng)用。對(duì)系統(tǒng)的硬件、軟件結(jié)構(gòu)及工作原理進(jìn)行了說(shuō)明。運(yùn)行表明，該系統(tǒng)能夠滿足污水處理的自動(dòng)控制要求，并且具有先進(jìn)、可靠、控制性能好等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞 污水處理；現(xiàn)場(chǎng)總線；分布式控制前言

污水處理廠DCS系統(tǒng)是根據(jù)進(jìn)入污水處理廠的水量、水質(zhì)等變化指標(biāo)對(duì)提升泵房、P－MSBR生化反應(yīng)池、污泥脫水間、風(fēng)機(jī)房、紫外線消毒池、排水泵房等進(jìn)行控制，并把現(xiàn)場(chǎng)各子單元的工藝參數(shù)、報(bào)警參數(shù)、歷史數(shù)據(jù)等通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線傳輸?shù)街锌厥业腜C機(jī)上，在中控室顯示器中反應(yīng)出來(lái)，并能自動(dòng)打印。通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)和廠長(zhǎng)辦公室以及當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門(mén)相連，隨時(shí)監(jiān)視廠里的生產(chǎn)情況。綜合考慮投資、運(yùn)行成本、處理效果、污水水質(zhì)等因素，污水處理工藝可分為物理處理、生物處理和化學(xué)處理。典型的工藝流程如圖1所示：

圖1 典型工藝流程圖

污水經(jīng)過(guò)粗格柵清除較大的固體懸浮物后進(jìn)入曝氣沉砂池，在沉砂池側(cè)壁下部鼓人壓縮空氣，污水中的有機(jī)物處于懸浮狀態(tài)，而吸砂機(jī)則將沉砂吸出，送到砂水分離器，污水進(jìn)人初沉池，至此，完成污水的物理處理工藝階段。污水進(jìn)人曝氣池，保持好氧條件。對(duì)沉淀產(chǎn)生的污泥進(jìn)行濃縮、消化、脫水等處理。大部分二沉池的污泥回流人曝氣池進(jìn)口。完成生物處理階段工作后，根據(jù)需要選擇化學(xué)處理方法，最終使污水達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)[1]。2 現(xiàn)場(chǎng)總線與分布式控制概述

2.1 現(xiàn)場(chǎng)總線的概念

現(xiàn)場(chǎng)總線是一種在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境運(yùn)行的、性能可靠、造價(jià)低廉的通信系統(tǒng)，可以完成現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化設(shè)備之間的多點(diǎn)通信，實(shí)現(xiàn)底層現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間以及生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)與外界的信息交換.它是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、在微機(jī)化測(cè)量控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的系統(tǒng)，也被稱為開(kāi)放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)。簡(jiǎn)單說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)總線就是以數(shù)字通信替代了傳統(tǒng)4-20mA模擬信號(hào)及普通開(kāi)關(guān)量信號(hào)的傳輸[2]。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的基本特征

開(kāi)放性、分散化和低成本是現(xiàn)場(chǎng)總線最顯著的三大特征，它的出現(xiàn)將使傳統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，產(chǎn)生劃時(shí)代的變革，這場(chǎng)變革的深度和廣度將超過(guò)歷史上任何一次變革，必將開(kāi)創(chuàng)自動(dòng)控制的新紀(jì)元。

(1)開(kāi)放性：現(xiàn)場(chǎng)總線是開(kāi)放互連網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議、規(guī)范是公開(kāi)的，現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)是開(kāi)放的，既可實(shí)現(xiàn)同層網(wǎng)絡(luò)互連，也可實(shí)現(xiàn)不同層次網(wǎng)絡(luò)互連，用戶可共享網(wǎng)絡(luò)資源。

(2)分散性：現(xiàn)場(chǎng)總線是結(jié)構(gòu)與功能高度分散的系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)上采用了全分布式方案，設(shè)備之間可點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)或廣播多種方式通信。連接到總線上的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備是智能化的，且具有按照現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議、規(guī)范進(jìn)行數(shù)字通信的能力，并且能夠?qū)崿F(xiàn)分散的功能模塊，完成測(cè)量、控制、通信的一體化。

(3)低成本：現(xiàn)場(chǎng)總線開(kāi)放的體系結(jié)構(gòu)省去了中間的控制站，降低開(kāi)發(fā)成本，且徹底分散的分布式結(jié)構(gòu)，將一對(duì)一模擬信號(hào)傳輸方式變?yōu)橐粚?duì)多的數(shù)字信號(hào)傳輸方式，節(jié)省了模擬信號(hào)傳輸過(guò)程中大量的D/A轉(zhuǎn)換裝置、布線安裝成本和維護(hù)費(fèi)用。

2.3 Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)

主流的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)有以下幾種：FF，CAN，Lonworks，DeviceNet，Profibus，Hart，CC-Link，WorldFIP，Interbus。下面主要介紹本文用到的Profibus。

Profibus是過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)總線的縮寫(xiě)，是20世紀(jì)80年代末興起的一種高可靠性、低成本、組態(tài)方便快捷、互換性高、互操作性強(qiáng)、便于運(yùn)行、系統(tǒng)開(kāi)放的總線系統(tǒng)，代號(hào)DIN19245。Profibus具體規(guī)定了串行現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)和功能特性，它可使分散式數(shù)字化控制器從現(xiàn)場(chǎng)底層到車(chē)間網(wǎng)絡(luò)化[3]。

Profibus系統(tǒng)以ISO7498為基礎(chǔ)，以開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)（OS）I作為參考模型，包括Profibus－DP、Profibus－PA和Profibus－FMS。Profibus－DP是一種高速和便宜的通信連接，它專(zhuān)門(mén)為自動(dòng)控制系統(tǒng)和設(shè)備級(jí)分散的I/O之間進(jìn)行通信使用設(shè)計(jì)。其特點(diǎn)是快速、即插即用、效率高、成本低s。Profibus－PA是專(zhuān)門(mén)為過(guò)程自動(dòng)化設(shè)計(jì)的，可用于爆炸危險(xiǎn)區(qū)域，其特點(diǎn)是面向過(guò)程控制，總線供電，本征安全。Profibus－FMS是用來(lái)解決車(chē)間級(jí)通用性通信任務(wù)的，可用于大范圍和復(fù)雜的通信系統(tǒng)。其特點(diǎn)是通用、大范圍應(yīng)用、多主通信。

現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化設(shè)備的要求較高，而現(xiàn)間段由系列智能節(jié)點(diǎn)（控制器、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等）構(gòu)成的統(tǒng)一的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)價(jià)格昂貴且難以實(shí)現(xiàn)，所以由PLC、PC和現(xiàn)場(chǎng)總線組成與DCS相兼容的系統(tǒng)是比較經(jīng)濟(jì)合理的選擇。

2.4 分布式控制

分布式控制系統(tǒng)(Distributed Control System)現(xiàn)已成為工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制的重要手段，目前已廣泛應(yīng)用到電力、石油、化工、制藥、冶金、建材等眾多行業(yè)。傳統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的現(xiàn)場(chǎng)層設(shè)備與控制器之間的連接, 是采用一個(gè)I/O 點(diǎn)對(duì)設(shè)備的一個(gè)測(cè)控點(diǎn)的連接方式,每一個(gè)數(shù)據(jù)至少需要一對(duì)雙絞線, 一般每個(gè)設(shè)備只能提供單一的過(guò)程信號(hào)，大量的相關(guān)數(shù)據(jù)很難得到。傳統(tǒng)的DCS 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為3層, 圖2為一個(gè)典型的傳統(tǒng)DCS 結(jié)構(gòu)圖。

圖2 傳統(tǒng)DCS結(jié)構(gòu) 圖 3引入現(xiàn)場(chǎng)總線后的DCS體系結(jié)構(gòu)

雖然在FCS 系統(tǒng)中, 一對(duì)雙絞線或一條電纜上可以掛接多個(gè)設(shè)備, 使得硬件數(shù)量與投資大為降低。而且通信總線直接延伸到現(xiàn)場(chǎng)傳感器、變送器、控制器和伺服機(jī)構(gòu), 使操作人員在控制室就能實(shí)現(xiàn)主控系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的在線監(jiān)視、診斷、校驗(yàn)和參數(shù)整定,從而提高了系統(tǒng)的精度、可監(jiān)視性和抗干擾能力。但是在一些大型的控制系統(tǒng)中存在著許多比較復(fù)雜的閉環(huán)控制, 系統(tǒng)運(yùn)行的模式變化也較多, 必須由運(yùn)算能力強(qiáng)大的DCS 控制器來(lái)完成控制作用。所以, 即使出現(xiàn)FCS, 傳統(tǒng)的DCS 結(jié)構(gòu)依舊具有其存在的必要。引入現(xiàn)場(chǎng)總線后的DCS 體系結(jié)構(gòu)如圖3所示。

系統(tǒng)構(gòu)成 3.1 DCS系統(tǒng)層次

根據(jù)本污水處理廠工藝特點(diǎn)和技術(shù)要求，整個(gè)污水處理廠的DCS系統(tǒng)分三個(gè)層次：現(xiàn)場(chǎng)控制層、車(chē)間監(jiān)控層、廠級(jí)監(jiān)控層。

車(chē)間監(jiān)控層包括：1＃PLC站（預(yù)處理系統(tǒng)）主要包括粗格柵、提升泵、細(xì)格柵、沉砂池設(shè)備等，主要檢測(cè)參數(shù)有水位、流量、液位差等；主要監(jiān)控設(shè)備有粗格柵、提升泵等。2＃PLC站（生化處理系統(tǒng)）主要包括P－MSBR生化反應(yīng)池、風(fēng)機(jī)房等，主要檢測(cè)參數(shù)有溶解氧、液位、電流、電壓、功率等，主要監(jiān)控設(shè)備有鼓風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)等。3＃PLC站（泥處理系統(tǒng)）主要包括污泥濃縮池、污泥脫水機(jī)房、紫外線消毒系統(tǒng)出水等，主要檢測(cè)參數(shù)有液位、水量水質(zhì)等，主要監(jiān)控設(shè)備有泥處理設(shè)備、消毒設(shè)備[4]。

現(xiàn)場(chǎng)控制層包括各子站、各分站及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。廠級(jí)監(jiān)控層包括中控室及廠長(zhǎng)辦公室。

PLC是整個(gè)DCS控制系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制信號(hào)的處理、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制。在處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)控制站，本系統(tǒng)中的預(yù)處理系統(tǒng)、生化處理系統(tǒng)、泥處理系統(tǒng)分別用一個(gè)PLC控制系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)際處理情況和要求，控制泵站系統(tǒng)、曝氣設(shè)備和排泥設(shè)備的啟停和工況，以達(dá)到設(shè)備的最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)，保證污水處理效果。本污水處理廠40kW以上電機(jī)全部采用軟啟動(dòng)，避免了電機(jī)突然啟停對(duì)電網(wǎng)和設(shè)備造成沖擊。下位機(jī)采用西門(mén)子公司的S7－300系列產(chǎn)品，它通過(guò)接口模板IM153－3及Profibus－DP網(wǎng)和上一級(jí)的PLC站相連進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和命令傳輸[5]。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 3.2 監(jiān)控軟件

上位機(jī)采用西門(mén)子公司的WINCC監(jiān)控組態(tài)軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)工藝流程的設(shè)備運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，將工藝流程以直觀的畫(huà)面顯示出來(lái)，記錄在線檢測(cè)的參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和過(guò)程，分析參數(shù)的變化趨勢(shì)，及時(shí)發(fā)布和預(yù)告情況，實(shí)時(shí)診斷和報(bào)警[6]。中央控制室設(shè)置兩臺(tái)互備的上位機(jī)（IPC）冗余相聯(lián)，有兩個(gè)完全獨(dú)立的中央處理站（雙電源、雙CPU）用以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)編程、在線調(diào)試和數(shù)據(jù)修改、存放各種歷史數(shù)據(jù)。值班員通過(guò)顯示器上顯示的各種曲線、報(bào)表、畫(huà)面和聲音，可以全面監(jiān)控工廠工藝參數(shù)變化情況、設(shè)備運(yùn)行情況、故障發(fā)生情況，通過(guò)鍵盤(pán)和鼠標(biāo)對(duì)各站進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，通過(guò)設(shè)置的打印機(jī)打印所需要的各種資料，控制車(chē)間各站的工作狀況，根據(jù)要求對(duì)車(chē)間各站發(fā)布命令，并能將污水處理廠的各種信號(hào)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)管理層的服務(wù)器傳輸。

廠級(jí)監(jiān)控層作為系統(tǒng)的人機(jī)接口單元，可實(shí)現(xiàn)對(duì)污水處理廠的整個(gè)產(chǎn)生過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)又可將污水處理廠的各種現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)經(jīng)以太網(wǎng)向上一級(jí)的管理服務(wù)器傳輸并執(zhí)行管理層下達(dá)的命令。本系統(tǒng)采用Windows NT4.0操作系統(tǒng)、西門(mén)子公司的控制系統(tǒng)組態(tài)軟件WINCC4.2。該軟件是工控界流行的Windows界面軟件，它支持TCP/IP協(xié)議，因而方便管理。利用它很容易開(kāi)發(fā)各種監(jiān)控界面，顯示現(xiàn)場(chǎng)各種工藝參數(shù)、狀態(tài)、歷史曲線、故障發(fā)生情況等。并利用鍵盤(pán)操作來(lái)進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制。

結(jié)論

將基于Profibus的分散控制集中管理的DCS系統(tǒng)成功地運(yùn)用于污水處理廠，實(shí)現(xiàn)了全廠生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化，達(dá)到了節(jié)能降耗、保護(hù)設(shè)備的目的，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提升了管理水平，提高了工作效率和處理效果，創(chuàng)造了良好的社會(huì)效益，改善了周邊環(huán)境，減輕了對(duì)下游水源的污染[8]。參考文獻(xiàn)

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第二篇：PLC在污水處理廠中的應(yīng)用

PLC在污水處理廠中的應(yīng)用

作者：穆 杰

摘要：

PLC在現(xiàn)代工業(yè)控制領(lǐng)域中早己得到了廣泛的應(yīng)用，污水處理項(xiàng)目的自控工藝相對(duì)于軋鋼等其他項(xiàng)目的工藝來(lái)說(shuō)相對(duì)簡(jiǎn)單，但它也有其自身的特點(diǎn)，如設(shè)備更為分散，功能則相對(duì)獨(dú)立等。本文依滁州某污水處理廠為例談一下PLC在污水處理廠中的應(yīng)用，希望與大家分享。

關(guān)鍵詞：污水處理，Siemens S7 V5.4，Wincc 6.0。

一、污水處理工藝流程

從廠區(qū)外的主污水管道而來(lái)的污水進(jìn)入格間，由2臺(tái)粗格柵和2臺(tái)細(xì)格柵將污水中體積較大的污物除去。通過(guò)格柵機(jī)的污水繼續(xù)前行流入進(jìn)水泵房。該處為全廠區(qū)標(biāo)高的最低處，進(jìn)水泵房底部放置有6臺(tái)大功率潛水泵，主要用于將污水提升到高處的旋流沉砂池，以使污水只靠重力作用流經(jīng)其余的處理階段。旋流沉砂池將污水中的砂子分離出來(lái)，防止其對(duì)后續(xù)工作的設(shè)備產(chǎn)生磨損，經(jīng)過(guò)旋流沉砂池的污水靠重力進(jìn)入生物池，生物池為厭氧/好氧生物反應(yīng)池，經(jīng)過(guò)生物作用，將有機(jī)物質(zhì)分解。然后污水通過(guò)污泥泵池進(jìn)入二次沉淀池，經(jīng)過(guò)刮泥橋的運(yùn)動(dòng)，池上面的浮碴進(jìn)入浮碴井中，池下部的污泥由真空泵吸出并送到污泥均質(zhì)池。污泥泵池內(nèi)的4臺(tái)回流泵根據(jù)需要將一部分污泥送回生物池，以保證厭氧池中含有一定量的污泥，另一部分被2臺(tái)剩余污泥泵送入到污泥均質(zhì)池。經(jīng)過(guò)二次沉淀處理后的污水通過(guò)管道自流到消毒渠道，經(jīng)過(guò)紫外消毒已達(dá)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過(guò)處理的污水經(jīng)管道自流到附近的河流。污水處理工藝流程如圖1所示

圖1 污水處理工藝流程

二、系統(tǒng)的硬件組態(tài)

系統(tǒng)采用一套PLC控制系統(tǒng)，選用SIMATIC S7-319 CPU和WINCC6.0軟件包,采用PROFIBUS-DP 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，ET200分站集中放置在PLC室。系統(tǒng)的硬件配置如下圖2。PLC通過(guò)光纖與綜合樓中控室的上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通訊。上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)使用一臺(tái)工程師站和二臺(tái)操作員站，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各生產(chǎn)流程，采集生產(chǎn)信息，并且下達(dá)操作人員的每個(gè)控制指令。

系統(tǒng)組態(tài)如下圖：

圖2 系統(tǒng)組態(tài)示意圖

三、控制系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)

3.1 PLC控制系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)：

上位機(jī)的操作分為3種操作模式 手動(dòng)操作，PLC遠(yuǎn)程手動(dòng)遙控操作和全自動(dòng)操作三種方式。

前兩種方式一般只在設(shè)備調(diào)試或維修時(shí)使用，系統(tǒng)主要以全自動(dòng)操作方式為主。在這種方式下，各類(lèi)泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的開(kāi)、停，各種工況的切換都由程序自動(dòng)完成，不需要操作人員干預(yù)。每種工況的運(yùn)行時(shí)間及各種測(cè)量參數(shù)均可以在線或離線調(diào)整，每臺(tái)設(shè)備和每種工況的運(yùn)行情況也都可以由PLC系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視?，F(xiàn)場(chǎng)的泵類(lèi)、風(fēng)機(jī)、攪拌器等信號(hào)通過(guò)PLC的控制轉(zhuǎn)化也在上位機(jī)上顯示。這樣，既能對(duì)設(shè)備開(kāi)關(guān)量，如各類(lèi)泵、風(fēng)機(jī)、攪拌器等的開(kāi)停進(jìn)行控制，又能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的模擬量（液位信號(hào)、溶解氧濃度、PH值、溫度等）進(jìn)行調(diào)節(jié)，使全廠的工藝、設(shè)備運(yùn)行得到全面的控制。3.2 提升泵房及的沉砂池自動(dòng)控制

提升泵房共有6臺(tái)水泵，2大4小，液位的不同決定啟動(dòng)水泵的大小和個(gè)數(shù)。當(dāng)水位高于高水位時(shí)，啟動(dòng)2大2小共4臺(tái)泵，另2臺(tái)小泵備用；當(dāng)水位位于高水位和正常水位之間時(shí)，啟動(dòng)2臺(tái)大泵；當(dāng)水位位于正常水位和低水位之間時(shí)，啟動(dòng)1臺(tái)大泵，1臺(tái)小泵；當(dāng)水位位于低水位和停泵水位之間時(shí)，啟動(dòng)1臺(tái)大泵；當(dāng)水位低于停泵水位時(shí)，所有泵停開(kāi)；正常情況下 2臺(tái)大泵互為備用，4臺(tái)小泵也互為備用，且輪換使用，每2小時(shí)自動(dòng)輪換一次。沉砂池?cái)嚢杵鬟B續(xù)24h運(yùn)行。其它設(shè)備開(kāi)始狀態(tài)為關(guān)閉，當(dāng)沉砂池?cái)嚢杵鬟B續(xù)運(yùn)行時(shí)間達(dá)3h（沉砂階段，可調(diào)）時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)，啟動(dòng)次序?yàn)椋合瓷半姶砰y自動(dòng)打開(kāi)，同時(shí)鼓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，6min（洗砂階段，可調(diào)）后，洗砂電磁閥關(guān)閉，同時(shí)提砂電磁閥和電動(dòng)閘閥自動(dòng)打開(kāi)，砂水分離器隨即聯(lián)鎖啟動(dòng)；該狀態(tài)持續(xù)20min（提砂階段，可調(diào)）后，鼓風(fēng)機(jī)關(guān)閉，同時(shí)提砂電磁閥、電動(dòng)閘閥關(guān)閉，5min（可調(diào)）后，砂水分離器關(guān)閉。沉砂池?cái)嚢杵骼^續(xù)運(yùn)行，直至再次連續(xù)運(yùn)行3h（可調(diào)），進(jìn)入下一個(gè)洗砂階段。提升泵房及旋流沉砂池監(jiān)控畫(huà)面如下：

圖3 提升泵房及旋流沉砂池監(jiān)控畫(huà)面

3.3生物池與鼓風(fēng)機(jī)及污泥泵池的連鎖

生物池中的DO（溶解氧）一般控制在2～4mg/L之間，當(dāng)池中的含氧量低，即DO低于2mg/L時(shí)要加開(kāi)一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，以保證生物池的絲狀菌和細(xì)菌的存活量，鼓風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)臺(tái)數(shù)太多使DO高于4mg/L時(shí)則造成資源浪費(fèi)。鼓風(fēng)機(jī)的啟停臺(tái)數(shù)要在正常的生產(chǎn)中進(jìn)行調(diào)整，細(xì)菌的生存狀況與季節(jié)也有很大關(guān)系，因此程序?yàn)榇藢?zhuān)門(mén)設(shè)定了調(diào)整窗口。隨著時(shí)間的推移，生物池內(nèi)的污泥會(huì)被水流沖到污泥泵池，要定期啟動(dòng)回流泵，將污泥泵池里的含菌污泥回流到生物池，以保證生物池的污泥量。3．4 污泥泵池和污泥脫水間的連鎖

當(dāng)中控室發(fā)出可排泥信號(hào)后，首先檢測(cè)污泥泵池內(nèi)液位，若污泥泵池液位不高于停泵液位，則剩余污泥泵不接受可排泥信號(hào)，無(wú)操作；若污泥泵池液位高于停泵液位，則自動(dòng)檢測(cè)污泥均質(zhì)池內(nèi)液位；若污泥均質(zhì)池液位低于最高水位，剩余污泥泵啟動(dòng)，開(kāi)始排泥；若污泥均質(zhì)池液位不低于最高水位，則等待，直至均質(zhì)池液位低于正常水位時(shí)，再啟動(dòng)剩余污泥泵。當(dāng)中控室發(fā)出不可排泥信號(hào)時(shí)，則檢測(cè)剩余污泥泵運(yùn)行狀態(tài)，若為停，則無(wú)操作，若為開(kāi)，則關(guān)閉剩余污泥泵，直至再次發(fā)出可排泥信號(hào)。

污泥泵出泥管道流量計(jì)可累計(jì)每天的總剩余污泥量，當(dāng)每天累計(jì)污泥量達(dá)到每天設(shè)定的污泥量（每天發(fā)出可排泥信號(hào)前在計(jì)算機(jī)上設(shè)定）時(shí)，剩余污泥泵自動(dòng)關(guān)閉。

四、結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)在污水處理廠投入使用以來(lái)，降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，并改善了操作人員的工作環(huán)境。設(shè)備具有調(diào)試簡(jiǎn)單、操作方便、使用安全、運(yùn)行可靠、效率高、故障率低，污水處理效果好的特點(diǎn)，同時(shí)由于軟硬件均采用模塊化結(jié)構(gòu)，方便了工程技術(shù)人員的安裝、調(diào)試和維修。

參考文獻(xiàn)

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第三篇：集智達(dá)PLC在污水處理廠自控系統(tǒng)中的應(yīng)用

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集智達(dá)PLC在污水處理廠自控系統(tǒng)中的應(yīng)用

一、系統(tǒng)概述：

污水處理廠的自控系統(tǒng)由PLC站與監(jiān)控操作站控制管理系統(tǒng)組成的自控系統(tǒng)和儀表檢測(cè)系統(tǒng)兩大部分組成。前者遵循“集中管理、分散控制、資源共享”的原則；后者遵循“工藝必需、先進(jìn)實(shí)用、維護(hù)簡(jiǎn)便”的原則。

為了滿足污水處理廠工程實(shí)現(xiàn)上述要求，必須保證控制系統(tǒng)的先進(jìn)性和可靠性，才能保證本廠設(shè)備的安全、正常、可靠運(yùn)行。

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)：

2.1控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

污水處理廠自控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)控制方式。該控制系統(tǒng)共分為主控級(jí)(中控室)和現(xiàn)地控制層（分控站）。實(shí)現(xiàn)相應(yīng)控制層設(shè)備的監(jiān)視、操作、控制和網(wǎng)絡(luò)通訊連接。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如下：

[鍵入文字]

2.2 中控室

中央控制室的監(jiān)控管理操作站系統(tǒng)完成全廠的自動(dòng)控制。包括兩套互為熱備的監(jiān)控工作站、印機(jī)、UPS電源。中央控制系統(tǒng)通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)，采用光纜與各現(xiàn)場(chǎng)控制PLC站連接。這兩套工作站為熱冗余配備，可以分別側(cè)重監(jiān)測(cè)或組態(tài)功能，故障時(shí)互為備用，具有靈活的運(yùn)行方式。

為觀顯示全廠工藝過(guò)程全貌，方便管理，在中控制室設(shè)立了電動(dòng)投影屏幕和投影儀，顯示全廠工藝流程圖和主要參數(shù)及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

通過(guò)大容量的UPS 為中央控制室的所有設(shè)備提供了高質(zhì)量的電源。

2.3分控站

每個(gè)分控站配置一套PLC控制柜。柜內(nèi)包括可編程序控制器、操作員界面HMI、24VDC電源裝置、冗余光纖交換機(jī)、電源防雷過(guò)電壓保護(hù)裝置、小型斷路器、接線端子、小型繼電器，安裝連接纜線和附件等。

根據(jù)污水廠工藝特點(diǎn)，構(gòu)筑物的布置和現(xiàn)場(chǎng)控制的分布情況，設(shè)置四個(gè)PLC現(xiàn)場(chǎng)子站，PLC現(xiàn)場(chǎng)子站選用可編程序控制器（PLC），PLC為模塊化結(jié)構(gòu)，硬件配置較靈活，易于擴(kuò)展，軟件編程方便。并且PLC子站與相應(yīng)的MCC置于同一地點(diǎn)，節(jié)省其間電纜。當(dāng)中控室監(jiān)控工作站故障退出運(yùn)行或通道故障使分控站控制單元和主控級(jí)監(jiān)控工作站通訊中斷時(shí)，各現(xiàn)地控制單元能獨(dú)立運(yùn)行，進(jìn)行控制和監(jiān)視，提高運(yùn)行可靠性。

2.4 控制系統(tǒng)特點(diǎn)

? 由于控制設(shè)備的分布特點(diǎn)及控制的獨(dú)立性，采用現(xiàn)地元件層實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化儀表的數(shù)據(jù)采集，采用現(xiàn)地控制單元實(shí)現(xiàn)了相對(duì)獨(dú)立設(shè)備的本體控制；從而大大減輕了操作員工作站監(jiān)控操作站的負(fù)荷，有利于各級(jí)控制設(shè)備監(jiān)控功能的合理分配和利用；

? 由于各現(xiàn)地控制單元相對(duì)獨(dú)立，并且能夠脫網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行，特別是在集控層總線網(wǎng)絡(luò)癱瘓時(shí)，能夠保證現(xiàn)地單元可靠地運(yùn)行，大大提高了控制系統(tǒng)的可靠性；

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? 采用分層分布式控制方式，使得總線網(wǎng)絡(luò)的通訊負(fù)荷減少、通訊誤碼率大大降低，解決了數(shù)據(jù)通訊的瓶徑問(wèn)題，同時(shí)使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更清晰、檢修維護(hù)更方便；

采用分層分布式控制方式，該控制系統(tǒng)具有更好的擴(kuò)展性，若需對(duì)系統(tǒng)擴(kuò)展，只要將接入相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)層中即可，不會(huì)影響到集控層網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行和操作。

第四篇：DCS系統(tǒng)在火力發(fā)電廠電氣設(shè)備中的應(yīng)用分析

DCS系統(tǒng)在火力發(fā)電廠電氣設(shè)備中的應(yīng)用分析

【摘要】智能電網(wǎng)的發(fā)展對(duì)火力發(fā)電廠電氣設(shè)備運(yùn)行水平提出了更高的要求，本文基于此對(duì)火力發(fā)電廠的核心系統(tǒng)DCS進(jìn)行了分析。首先介紹了DCS控制系統(tǒng)的相關(guān)概念，此后介紹了DCS系統(tǒng)在火力發(fā)電廠的應(yīng)用，最后分析了DCS系統(tǒng)運(yùn)行中的常見(jiàn)故障并提出了解決措施。

【關(guān)鍵詞】DCS系統(tǒng)；火力發(fā)電廠；電氣設(shè)備

引言

隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展，火力發(fā)電廠向著規(guī)模化、高效化、復(fù)雜化發(fā)展，對(duì)機(jī)組控制系統(tǒng)的自動(dòng)化水平要求不斷提高。分散控制系統(tǒng)（DCS）是控制機(jī)組生產(chǎn)運(yùn)行的核心部分，其可靠穩(wěn)定的運(yùn)行直接決定著整個(gè)運(yùn)行機(jī)組生產(chǎn)過(guò)程的安全、經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行。

一、DCS控制系統(tǒng)的相關(guān)概念

DCS（Distributed Control Systems，分布式控制系統(tǒng)）是指：通過(guò)多個(gè)計(jì)算機(jī)來(lái)對(duì)火力發(fā)電廠生產(chǎn)過(guò)程中的多個(gè)回路進(jìn)行控制，并可以進(jìn)行集中數(shù)據(jù)管理。DCS系統(tǒng)因此又被稱為集散控制系統(tǒng)。DCS系統(tǒng)是火力發(fā)電廠機(jī)組的核心控制程序之一，它集成了控制（Control）技術(shù)、計(jì)算機(jī)（Computer）技術(shù)、通信（Communication）技術(shù)、顯示（CathodeRay Tube，CRT）技術(shù)的多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以通訊網(wǎng)絡(luò)為紐帶實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制和監(jiān)控控制。

二、DCS系統(tǒng)在火力發(fā)電廠電氣設(shè)備中的應(yīng)用

火力發(fā)電廠一般規(guī)模較大、占地面積廣、內(nèi)部體系龐雜，這些特征決定了對(duì)其電氣設(shè)備的控制應(yīng)該一方面注重全局調(diào)控，另一方面對(duì)其本地化問(wèn)題不斷進(jìn)行響應(yīng)和處理，實(shí)施分散集中控制。DCS系統(tǒng)具有靈活的組態(tài)軟件、先進(jìn)的控制算法、高度可靠性和開(kāi)放的聯(lián)網(wǎng)能力，完全符合火力發(fā)電廠的發(fā)展要求，因此近年來(lái)逐漸占據(jù)了大中型火力發(fā)電機(jī)組機(jī)、爐主控的自動(dòng)化領(lǐng)域。

以DCS在某火力發(fā)電廠煙氣脫硫控制系統(tǒng)中的應(yīng)用為例，為確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，采用了西門(mén)子PCS7的DCS系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于過(guò)程自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)了從傳感器、執(zhí)行器到控制器、上位機(jī)的全集成自動(dòng)化，設(shè)置兩個(gè)操作員站和一個(gè)工程師站，對(duì)進(jìn)行煙氣脫硫的兩套機(jī)組進(jìn)行監(jiān)控，每套機(jī)組的脫硫島系統(tǒng)中，都設(shè)有一個(gè)控制站，通過(guò)I/O模塊采集和輸出現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)。通訊方面，I/O模塊通過(guò)PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線與控制站相連，工程師站、操作員站、控制站通過(guò)工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)相連，通過(guò)DCS系統(tǒng)能夠方面的控制各個(gè)參數(shù)，有利于提升煙氣脫硫的工作效率，降低現(xiàn)場(chǎng)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

隨著DCS技術(shù)的不斷發(fā)展，其硬件和軟件特性不斷升級(jí)，在火力發(fā)電廠的各個(gè)工藝過(guò)程中的應(yīng)用日益深入。目前，F(xiàn)SSS、DEH、SOE等都可以由DCS組態(tài)實(shí)現(xiàn)，機(jī)爐的整套電氣設(shè)備均可以處于DCS系統(tǒng)的統(tǒng)一監(jiān)控之下，大型火力發(fā)電廠的機(jī)、爐、電一體化控制成為主流趨勢(shì)。近年來(lái)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)飛速發(fā)展，為DCS控制提供了新的發(fā)展空間，目前火力發(fā)電廠的第四代DCS系統(tǒng)中已經(jīng)能夠支持多種標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線儀表。

三、火力發(fā)電廠DCS系統(tǒng)的常見(jiàn)故障和應(yīng)對(duì)措施

火力發(fā)電廠DCS系統(tǒng)的常見(jiàn)故障主要包括硬件故障、軟件故障和人為故障三種，現(xiàn)將其常見(jiàn)故障及其應(yīng)對(duì)措施歸納總結(jié)如下：

3.1硬件故障

火力發(fā)電廠運(yùn)行環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，受到高溫、高熱、粉塵等因素的影響，DCS系統(tǒng)中最常見(jiàn)的多為硬件故障。硬件故障常見(jiàn)的主要有DPU主控單元故障和I/O單元故障。

（1）DPU主控單元故障

DPU（Distributed Processing Unit，分散處理單元）用于執(zhí)行工程師組態(tài)的控制策略，用來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的離散梯形邏輯控制、連續(xù)調(diào)節(jié)、過(guò)程控制算法，還具有數(shù)據(jù)的采集、變換、告警、記錄等功能，是火力發(fā)電廠DCS系統(tǒng)的核心軟件之一。DPU主控單元故障主要有DPU脫網(wǎng)、初始化程序異常、切換異常等。

其中，DPU脫網(wǎng)的可能原因包括元器件嚴(yán)重老化、端子接觸不良、主板故障、系統(tǒng)負(fù)載率過(guò)高等，DPU初始化程序異常的原因多為主DPU與從DPU之間的下位機(jī)程序出現(xiàn)問(wèn)題，或是兩者之間的DOC芯片兼容問(wèn)題導(dǎo)致的。一旦出現(xiàn)DPU主控單元故障，應(yīng)該立即檢查報(bào)警日志，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢修，及時(shí)分析故障原因并排除，對(duì)于出現(xiàn)器件老化或主板故障的DPU主控單元，應(yīng)該立即更換相應(yīng)的故障器件。

（2）I/O單元故障

I/O單元是DCS系統(tǒng)的模擬量采集元件，在運(yùn)行中出現(xiàn)的I/O單元故障可能原因包括通訊線路接觸不良、端子板接線虛焊、元器件特性不良、板卡因故損壞等。目前，I/O單元的故障率多與板卡的制造和安裝工藝密切相關(guān)，因?yàn)镮/O單元質(zhì)量不過(guò)關(guān)導(dǎo)致DCS系統(tǒng)被迫停運(yùn)的故障屢見(jiàn)不鮮。此外，火力發(fā)電廠內(nèi)部運(yùn)行環(huán)境相對(duì)惡劣，空氣粉塵較大，I/O單元長(zhǎng)期運(yùn)行于高溫環(huán)境下，一旦散熱環(huán)境不佳，也很容易導(dǎo)致I/O單元出現(xiàn)接觸不良或元件老化。針對(duì)這種情況，火力發(fā)電廠I/O單元在進(jìn)行配置時(shí)，應(yīng)該盡量將重要信號(hào)分散配置在不同的板卡上，用于同一個(gè)保護(hù)或控制系統(tǒng)的信號(hào)避免完全集中在一個(gè)控制站內(nèi)，為系統(tǒng)硬件進(jìn)行充足的容錯(cuò)處理，避免因某一塊I/O板卡故障，引發(fā)電氣設(shè)備整體失效，影響整個(gè)機(jī)組的整體運(yùn)行。

3.2軟件故障

DCS應(yīng)用軟件故障包括程序存在缺陷、控制模塊異常、軟件在線下載功能不完善、歷史數(shù)據(jù)記錄不全等，根據(jù)故障出現(xiàn)的原因，可以分為系統(tǒng)軟件故障和應(yīng)用軟件故障兩種。其中，系統(tǒng)軟件故障主要是程序編寫(xiě)時(shí)設(shè)計(jì)存在缺陷，必須返廠進(jìn)行整改和升級(jí)，應(yīng)用軟件故障主要是某一個(gè)具體應(yīng)用存在待完善環(huán)節(jié)，可能是應(yīng)用軟件編寫(xiě)者的疏漏，導(dǎo)致圖形軟件畫(huà)面與火力發(fā)電廠實(shí)際情況不符合，設(shè)備的位置序列號(hào)與軟件不對(duì)應(yīng)等。目前，火力發(fā)電廠DCS系統(tǒng)軟件還處于不斷的升級(jí)和優(yōu)化的過(guò)程中，有些DCS系統(tǒng)生產(chǎn)廠商為了迎合業(yè)主的要求，增加某些新功能或新特性，而經(jīng)常給系統(tǒng)軟件打補(bǔ)丁或升級(jí)，軟件開(kāi)發(fā)缺乏持續(xù)追蹤和系統(tǒng)性，可能會(huì)給軟件安全帶來(lái)較大隱患。例如，近年來(lái)安徽電網(wǎng)中發(fā)生的兩起火力發(fā)電大機(jī)組故障，就是由于DCS版本升級(jí)后，因系統(tǒng)軟件存在缺陷、軟件與硬件驅(qū)動(dòng)不匹配、系統(tǒng)容錯(cuò)性差等原因造成的。因此，火力發(fā)電廠在進(jìn)行DCS系統(tǒng)升級(jí)和改造時(shí)，應(yīng)該慎重考慮，必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)南到y(tǒng)驗(yàn)證和技術(shù)檢測(cè)后才能進(jìn)行，以確保DCS系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。

3.3人為故障

火力發(fā)電廠DCS系統(tǒng)操作內(nèi)容龐雜、涉及技術(shù)多樣、對(duì)人員素質(zhì)要求較高，對(duì)DCS熟悉使用需要一個(gè)逐步深入的過(guò)程。在火力發(fā)電廠的日常運(yùn)行和維護(hù)過(guò)程中，因?yàn)閷?duì)DCS系統(tǒng)特性不熟悉而導(dǎo)致的人為故障也時(shí)有發(fā)生，這種故障具有一定的偶發(fā)性，也容易被發(fā)現(xiàn)和解決。在實(shí)際工作中，火力發(fā)電廠應(yīng)該經(jīng)常對(duì)在崗人員展開(kāi)技術(shù)培訓(xùn)，尤其是對(duì)新上崗員工，要及時(shí)進(jìn)行深入的專(zhuān)項(xiàng)培訓(xùn)，使得員工真正能夠熟練掌握DCS系統(tǒng)特性。同時(shí)，建立健全相應(yīng)的管理制度，降低人為誤操作導(dǎo)致的DCS系統(tǒng)故障概率。

結(jié)語(yǔ)

DCS系統(tǒng)目前已經(jīng)在火力發(fā)電廠電氣設(shè)備中得到普遍應(yīng)用，并處于不斷發(fā)展和完善的過(guò)程中。火力發(fā)電是我國(guó)最主要的發(fā)電形式，伴隨國(guó)家建設(shè)智能電網(wǎng)的進(jìn)程不斷深入，各類(lèi)火力發(fā)電廠將不斷興建和投產(chǎn)，火力發(fā)電企業(yè)應(yīng)該不斷地引進(jìn)新技術(shù)，完善電氣設(shè)備的控制，提升DCS系統(tǒng)的應(yīng)用水平，推動(dòng)我國(guó)電網(wǎng)持續(xù)健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]孫子立.提高火力發(fā)電廠DCS系統(tǒng)的供電可靠性[J].中國(guó)科技信息，2010，11（03）：21-24.[2]李璐.火力發(fā)電廠DCS系統(tǒng)的應(yīng)用及發(fā)展[J].科技傳播，2012，05（11）：13-15.[3]賈寶鵬.李啟超.大型火力發(fā)電廠DCS系統(tǒng)在輔助車(chē)間的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2010，31（05）：6-8.

第五篇：BAF工藝在城市污水處理廠中的應(yīng)用

BAF工藝在城市污水處理廠中的應(yīng)用-污水處理

摘要：曝氣生物濾池簡(jiǎn)稱BAF，它具有運(yùn)行可靠、出水水質(zhì)好、占地面積小及運(yùn)行能耗低的特點(diǎn)，因此，在污水處理中得到廣泛的應(yīng)用。本文結(jié)合了具體的工程實(shí)例，就BAF工藝在城市污水處理廠中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，詳細(xì)介紹了BAF的工藝流程以及各處理單元設(shè)計(jì)參數(shù)，并對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中著重考慮的問(wèn)題以及調(diào)試運(yùn)行情況進(jìn)行了說(shuō)明。以期能為BAF工藝更好地應(yīng)用于城市污水處理廠中提供參考。關(guān)鍵詞：BAF工藝；城市污水處理廠；應(yīng)用

隨著城市化進(jìn)程的不斷加快和城市規(guī)模的不斷加大，城市人口也在不斷增長(zhǎng)，并且城市工藝也得到了一定的發(fā)展，與之而來(lái)的是污水的排放量明顯增加。為了更好地處理城市污水，曝氣生物濾池在此方面得到了廣泛的應(yīng)用。所謂的曝氣生物濾池，簡(jiǎn)稱BAF，是20世紀(jì)80年代末90年代初在普通生物濾池的基礎(chǔ)上，借鑒給水濾池工藝而開(kāi)發(fā)的一種污水處理新工藝。這種工藝具有運(yùn)行可靠、出水水質(zhì)好、占地面積小及運(yùn)行能耗低的特點(diǎn)，在目前污水排放量增大的情況下，可以更好地處理城市污水。工程概況

污水處理廠設(shè)計(jì)總規(guī)模為，本期工程建設(shè)規(guī)模為，總占地面積3hm2。主要建構(gòu)筑物包括進(jìn)水泵房、污水處理間以及脫水機(jī)房和除臭間。其中，進(jìn)水泵房1座，本期土建規(guī)模，設(shè)備安裝規(guī)模；污水處理間2座，單座規(guī)模，本期建設(shè)1座。脫水機(jī)房和除臭間1座，本期土建規(guī)模，設(shè)備安裝規(guī)模。設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)以及工藝流程

2.1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

工程設(shè)計(jì)進(jìn)水中，生活污水量和工業(yè)廢水量的比例為3：1，其中工業(yè)廢水水質(zhì)達(dá)到CJ343―2010《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》后方可接入污水收集系統(tǒng)。工程出水指標(biāo)按GB18918―2002《城鎮(zhèn)污水廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)詳見(jiàn)表1。

2.2 設(shè)計(jì)工藝流程

根據(jù)工程占地面積小，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)高、自動(dòng)化程度要求高等特點(diǎn)，選用曝氣生物濾池工藝，其主要工藝流程見(jiàn)圖1。主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)

3.1 粗格柵進(jìn)水泵房

粗格柵與進(jìn)水泵房合建，1座，土建規(guī)模。粗格柵共設(shè)2組，格柵前后設(shè)有閘門(mén)備作檢修和切換用。本期工程2組格柵，1用1備，待擴(kuò)建至規(guī)模時(shí)，2組格柵同時(shí)使用。進(jìn)水泵房選用5臺(tái)潛污泵，本期工程安裝3臺(tái)潛污泵，2用1備，其中1臺(tái)變頻。遠(yuǎn)期增加2臺(tái)泵。主要設(shè)計(jì)參數(shù)：總變化系數(shù)：Kz=1.5；設(shè)計(jì)流量：Qmax=；過(guò)柵流速：Vmax=0.6m/s；柵條間隙：b=25mm。

3.2 污水處理間

設(shè)計(jì)污水處理間為旋流沉砂池、水解沉淀池、曝氣生物濾池以及紫外消毒渠的合建體。合建體共2座，其中一期工程1座。合建體采用封閉式，其各部分設(shè)計(jì)如下。

3.2.1 細(xì)格柵旋流沉砂池

細(xì)格柵2臺(tái)，旋流沉砂池2座，采用成套設(shè)備并配套砂水分離器。主要設(shè)計(jì)參數(shù)：總變化系數(shù)：Kz=1.5；單槽設(shè)計(jì)流量：過(guò)柵流速：Vmax=0.6m/s；柵條間隙：b=5mm；旋流沉砂池最大設(shè)計(jì)流量時(shí)停留時(shí)間：36s。

3.2.2水解沉淀池

水解沉淀池2格。每格設(shè)有機(jī)械混合區(qū)、絮凝反應(yīng)區(qū)以及水解濃縮區(qū)。絮凝劑采用PAC，助凝劑采用PAM。有效水深為7.1m。主要設(shè)計(jì)參數(shù)：總變化系數(shù)：Kz=1.5；設(shè)計(jì)流量：Qmax=625m3/h；機(jī)械混合時(shí)間：2min；絮凝反應(yīng)時(shí)間：12min；分離區(qū)表面負(fù)荷：

3.3.3曝氣生物濾池

曝氣生物濾池分為2段：DN生物濾池段以及N曝氣生物濾池段。另外，還有反沖洗清水池、反沖洗排水緩沖池以及鼓風(fēng)機(jī)房等配套設(shè)施。

（1）DN生物濾池段

DN生物濾池共4格，池內(nèi)承托濾板下部為配水室，使來(lái)水由配水室經(jīng)承托濾板上的濾頭均勻布置于整個(gè)濾池截面；承托濾板上部填裝有輕質(zhì)球型生物陶粒，作為微生物的載體；上部為清水區(qū)。

（2）N曝氣生物濾池段

N曝氣生物濾池共6格，池內(nèi)承托濾板下部為配水室，使來(lái)水由配水室經(jīng)承托濾板上的濾頭均勻布置于整個(gè)濾池截面；承托濾板上部填裝有輕質(zhì)球型生物陶粒，作為微生物的載體；輕質(zhì)球型生物陶粒層底部安裝有單孔膜空氣擴(kuò)散器，以供給微生物氧分。上部為清水區(qū)。

（3）回流水池

回流水池1座，主要功能是儲(chǔ)存N曝氣生物濾池段的出水，以回流至DN生物濾池段。設(shè)置3臺(tái)回流泵，2用1備。

（4）紫外消毒渠

紫外消毒渠1座，1格，設(shè)計(jì)流量。單元格管道寬0.92m，設(shè)紫外模塊組，采用低壓高強(qiáng)紫外燈，模塊帶自動(dòng)清洗裝置。

（5）清水池

清水池1座，主要功能為儲(chǔ)存反沖洗用水及中水回用用水。設(shè)置3臺(tái)反沖洗泵，2臺(tái)出水回用泵。

（6）反沖洗排水緩沖池

反沖洗排水緩沖池1座，主要功能為儲(chǔ)存反沖洗排水。內(nèi)設(shè)2臺(tái)潛污泵，將反沖洗廢水由緩沖池提升至混凝沉淀單元。同時(shí)，設(shè)置2臺(tái)攪拌器以防止沉淀。

（7）鼓風(fēng)機(jī)房

為降低土建費(fèi)用，將鼓風(fēng)機(jī)全部置于曝氣生物濾池的管廊內(nèi)。主要設(shè)計(jì)參數(shù)：氧利用率EA=30%；空氣總量；濾池反沖洗氣量為。

3.3 脫水機(jī)房

脫水機(jī)房1座，土建規(guī)模，本期設(shè)備按規(guī)模安裝。污泥由污泥螺桿泵提升至離心脫水機(jī)，脫水干污泥由無(wú)軸螺旋輸送機(jī)直接裝車(chē)外運(yùn)。建有污泥池2座，水解沉淀池產(chǎn)生的剩余污泥經(jīng)污泥泵提升入污泥池。主要設(shè)計(jì)參數(shù)為污泥脫水機(jī)工作制為16h/d；污泥總量為7.10t/d（干污泥），其中近期3.35t/d；進(jìn)泥含水率為98%；脫水后含水率為80%。

3.4 生物除臭

生物除臭間與脫水機(jī)房合建。本工程設(shè)計(jì)對(duì)粗格柵進(jìn)水泵房、細(xì)格柵沉砂池、水解沉淀池、超細(xì)格柵、曝氣生物濾池缺氧段產(chǎn)生的臭氣進(jìn)行收集處理。其中，對(duì)進(jìn)水泵房地面以下廢氣收集，其余設(shè)備和構(gòu)筑物加蓋收集。換氣次數(shù)按每小時(shí)3次計(jì)。來(lái)自不同廢氣源的廢氣經(jīng)由通風(fēng)管道，通過(guò)離心風(fēng)機(jī)的抽送，進(jìn)入一體化生物濾池。機(jī)械抽風(fēng)，自然補(bǔ)風(fēng)。在一體化生物濾池中，臭氣通過(guò)濕潤(rùn)、多孔和充滿活性微生物的濾層，利用微生物細(xì)胞對(duì)惡臭物質(zhì)的吸附、吸收和降解功能，將惡臭物質(zhì)吸附后分解成CO2，H2O，H2SO4，HNO3等簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)物。關(guān)于部分設(shè)計(jì)的補(bǔ)充說(shuō)明

4.1 關(guān)于預(yù)處理

運(yùn)用曝氣生物濾池處理污水一般需要對(duì)原水進(jìn)行預(yù)處理，其目的是為了使濾池能以較長(zhǎng)的周期運(yùn)行，減少反沖洗次數(shù)，降低能耗，否則原水中的大量雜質(zhì)和SS都將進(jìn)入曝氣生物濾池，這將會(huì)堵塞曝氣、布水系統(tǒng)，給系統(tǒng)的運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重的后果。本工程設(shè)計(jì)采用沉砂池+水解沉淀池+超細(xì)格柵作為曝氣生物濾池的預(yù)處理。

4.2 關(guān)于脫氮

本工程設(shè)計(jì)采用前置反硝化的方式進(jìn)行脫氮，以滿足系統(tǒng)反硝化對(duì)碳源的要求。廢水首先經(jīng)過(guò)濾池的缺氧段（DN段），然后通過(guò)好氧段（N段），好氧段出水回流至反硝化濾池。

由于在設(shè)計(jì)時(shí)本工程尚無(wú)實(shí)際進(jìn)水的水質(zhì)數(shù)據(jù)，進(jìn)水水質(zhì)存在一定的變數(shù)，為防止今后運(yùn)行過(guò)程中反硝化碳源不足，在工程設(shè)計(jì)中，預(yù)留外加碳源投加系統(tǒng)。

4.3 關(guān)于除磷

曝氣生物濾池存在一定的生物除磷作用，但其除磷效果有限，去除率約在40%左右，完全依靠生物除磷很難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，還必須輔以化學(xué)除磷才能解決磷的最終達(dá)標(biāo)問(wèn)題。

化學(xué)除磷藥劑投加點(diǎn)有2種選擇：①在水解沉淀池內(nèi)以磷為控制指標(biāo)決定加藥量；②在曝氣生物濾池中投加，實(shí)現(xiàn)同步絮凝過(guò)濾。為節(jié)省投藥量，水解沉淀池的投藥量以滿足其出水SS小于60mg/L為控制要求，磷的達(dá)標(biāo)可在進(jìn)入曝氣生物濾池前補(bǔ)充投加控制。

4.4 關(guān)于出水SS的達(dá)標(biāo)

一般曝氣生物濾池出水ρ（SS）較難穩(wěn)定達(dá)到10mg/L以下。本設(shè)計(jì)氮曝氣生物濾池段采用2種粒徑濾料，下層3m高濾料粒徑采用3～～5mm，上層1m高濾料粒徑采用2～3mm，上細(xì)下粗，使得濾料層的厚度與濾料粒徑之比（L/d）大于1000，滿足給水濾池規(guī)范的要求。由此可使出水ρ（SS）小于10mg/L，從而節(jié)省深度處理設(shè)施。調(diào)試運(yùn)行

工程完工交付后，于2012年5月4日開(kāi)始進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行。采用純培養(yǎng)掛膜方式，進(jìn)行生物掛膜培養(yǎng)、馴化。首先對(duì)濾料進(jìn)行沖洗及調(diào)試設(shè)備的運(yùn)行及參數(shù)，后引進(jìn)污水原水進(jìn)行生物掛膜。此過(guò)程持續(xù)近2個(gè)月時(shí)間。完成生物掛膜后，逐步增大進(jìn)水量，目前已接近調(diào)試工程尾聲，進(jìn)水負(fù)荷已增至設(shè)計(jì)負(fù)荷的70%。

在調(diào)試運(yùn)行期間，進(jìn)水ρ（COD）維持在200mg/L左右，出水的ρ（COD）穩(wěn)定維持在40mg/L以下，去除率平均為84%；進(jìn)水的ρ（NH3-N）維持在30mg/L左右，出水的ρ（NH3-N）為1～3mg/L，去除率平均為96.2%；進(jìn)水ρ（SS）為100mg/L左右，出水ρ（SS）低于10mg/L，去除率平均85%；進(jìn)水ρ（TP）在1.4～4.2mg/L，出水的ρ（TP）值低于0.5mg/L，去除率平均88.3%。

由此，污水處理廠調(diào)試運(yùn)行自2012年5月4日開(kāi)始至2012年8月30日基本結(jié)束，除生物濾池前期掛膜期間出水水質(zhì)有所波動(dòng)外，中后期出水水質(zhì)指標(biāo)基本穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，滿足設(shè)計(jì)要求。結(jié)語(yǔ)

綜上所述，BAF工藝具有運(yùn)行可靠、出水水質(zhì)好、占地面積小及運(yùn)行能耗低的特點(diǎn)，在如今城市污水嚴(yán)重污染的情況下，這種工藝得到了廣泛的應(yīng)用。本文結(jié)合了具體的工程實(shí)例，詳細(xì)介紹了BAF的工藝流程以及各處理單元設(shè)計(jì)參數(shù)，并對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中著重考慮的問(wèn)題以及調(diào)試運(yùn)行情況進(jìn)行了說(shuō)明。相信采用BAF工藝可以更好地應(yīng)對(duì)城市污水的治理。

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