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,并能自動(dòng)打印。通過工業(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),也被稱為開放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)。簡(jiǎn)單說,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歷史上任何一次變革,必將開創(chuàng)自動(dòng)控制的新紀(jì)元。
(1)開放性:現(xiàn)場(chǎng)總線是開放互連網(wǎng)絡(luò)?,F(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議、規(guī)范是公開的,現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)是開放的,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)總線開放的體系結(jié)構(gòu)省去了中間的控制站,降低開發(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是過程現(xiàn)場(chǎng)總線的縮寫,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)底層到車間網(wǎng)絡(luò)化[3]。
Profibus系統(tǒng)以ISO7498為基礎(chǔ),以開放式系統(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,它專門為自動(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是專門為過程自動(dòng)化設(shè)計(jì)的,可用于爆炸危險(xiǎn)區(qū)域,其特點(diǎn)是面向過程控制,總線供電,本征安全。Profibus-FMS是用來解決車間級(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、車間監(jiān)控層、廠級(jí)監(jiān)控層。
車間監(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)采用西門子公司的S7-300系列產(chǎn)品,它通過接口模板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面顯示出來,記錄在線檢測(cè)的參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和過程,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)。值班員通過顯示器上顯示的各種曲線、報(bào)表、畫面和聲音,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,通過鍵盤和鼠標(biāo)對(duì)各站進(jìn)行遠(yuǎn)程操作,通過設(shè)置的打印機(jī)打印所需要的各種資料,控制車間各站的工作狀況,根據(jù)要求對(duì)車間各站發(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。并利用鍵盤操作來進(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)
[1]劉均.基于PROFIBUS的污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)[J].機(jī)電設(shè)備,2008(5).[2]劉愛英.淺議DCS與FCS控制系統(tǒng)[J].工程技術(shù),2010(17).[3]張光杰.Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用[J].寧夏機(jī)械,2009(2).[4]王小澄.集散控制系統(tǒng)在一級(jí)污水處理廠中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)工程,2007(2).[5]SIEMENS.SIMATIC S7-300 Programmable Controller Hardware and Installation Mannual,2008 [6]張航.基于現(xiàn)場(chǎng)總線的集散控制系統(tǒng)在水廠自動(dòng)化中的應(yīng)用[J].電工技術(shù),2009(9).[7]王小澄.集散控制系統(tǒng)在一級(jí)污水處理廠中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)工程,2007(2).[8]唐維,劉樹森.現(xiàn)代污水廠PROFIBUS總線的應(yīng)用[J].科技探討,2010(6).
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)目的工藝來說相對(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,防止其對(duì)后續(xù)工作的設(shè)備產(chǎn)生磨損,經(jīng)過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)過生物作用,將有機(jī)物質(zhì)分解。然后污水通過污泥泵池進(jìn)入二次沉淀池,經(jīng)過刮泥橋的運(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)過二次沉淀處理后的污水通過管道自流到消毒渠道,經(jīng)過紫外消毒已達(dá)標(biāo)準(zhǔn),經(jīng)過處理的污水經(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,各類泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的開、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、風(fēng)機(jī)、攪拌器等信號(hào)通過PLC的控制轉(zhuǎn)化也在上位機(jī)上顯示。這樣,既能對(duì)設(shè)備開關(guān)量,如各類泵、風(fēng)機(jī)、攪拌器等的開停進(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;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,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,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)控畫面如下:
圖3 提升泵房及旋流沉砂池監(jiān)控畫面
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iT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,則無操作,若為開,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
本系統(tǒng)在污水處理廠投入使用以來,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)
[1] SIEMENS公司.SIMATIC S7-300 M7-300可編程序控制器模板規(guī)范參考手冊(cè),2001.10 [2]SIEMENS公司.STEP-7-V5.4編程使用手冊(cè).2001.10 [3] 謝克明, 夏路易主編.可編程控制器原理與程序設(shè)計(jì).北京:電子工業(yè)出版社,2002 [4] 齊蓉主編.最新可編程控制器教程.西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社,2000.9
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:
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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:通過多個(gè)計(jì)算機(jī)來對(duì)火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程中的多個(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,采用了西門子PCS7的DCS系統(tǒng),該系統(tǒng)基于過程自動(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、控制站通過工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)相連,通過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)的常見故障和應(yīng)對(duì)措施
火力發(fā)電廠DCS系統(tǒng)的常見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)中最常見的多為硬件故障。硬件故障常見的主要有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,用來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的離散梯形邏輯控制、連續(xù)調(diào)節(jié)、過程控制算法,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)問題,或是兩者之間的DOC芯片兼容問題導(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)量不過關(guān)導(dǎo)致DCS系統(tǒng)被迫停運(yùn)的故障屢見不鮮。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)用軟件編寫者的疏漏,導(dǎo)致圖形軟件畫面與火力發(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)給軟件安全帶來較大隱患。例如,近年來安徽電網(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)逐步深入的過程。在火力發(fā)電廠的日常運(yùn)行和維護(hù)過程中,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
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)展和完善的過程中?;鹆Πl(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)過程中著重考慮的問題以及調(diào)試運(yùn)行情況進(jìn)行了說明。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),脫水干污泥由無軸螺旋輸送機(jī)直接裝車外運(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)。來自不同廢氣源的廢氣經(jīng)由通風(fēng)管道,通過離心風(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)單無機(jī)物。關(guān)于部分設(shè)計(jì)的補(bǔ)充說明
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)過濾池的缺氧段(DN段),然后通過好氧段(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
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)過程中著重考慮的問題以及調(diào)試運(yùn)行情況進(jìn)行了說明。相信采用BAF工藝可以更好地應(yīng)對(duì)城市污水的治理。
參考文獻(xiàn):
[1]龍熙艷.城鎮(zhèn)污水處理廠工程設(shè)計(jì)實(shí)踐[J].城市建設(shè)理論研究.2013(07).[2]羅茜、李遠(yuǎn)軍、張銳.BAF工藝在污水處理廠的運(yùn)用[J].西昌學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2006(04)