沈 潔，余海晨，楊 濤

（1.天津輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息與自動化系，天津 300350；2.天津市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，天津 300191；3.西門子（中國）有限公司水處理技術(shù)部，北京 100102）

1 固定床-固化細(xì)胞流化床耦合工藝簡介

流化床-固定床耦合工藝是結(jié)合流化床和固定床的特點(diǎn)，設(shè)計出的一體化耦合反應(yīng)器能夠在控制生產(chǎn)和運(yùn)行成本的基礎(chǔ)上，具有較好的CODCr、SS去除性能及脫氮除磷的能力，并且構(gòu)造簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行管理方便，在鄉(xiāng)鎮(zhèn)分散式小型綜合廢水處理方面具有良好的實用前景。

反應(yīng)器分為5個單元，從左到右的反應(yīng)單元依次是固定床#1-流化床#1-固定床#2-流化床#2-固定床#3，如圖1所示。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中各單元的運(yùn)行時間、水溫、曝氣量、水位及運(yùn)行狀態(tài)等都可以根據(jù)污水的性質(zhì)、出水水質(zhì)與運(yùn)行功能要求靈活變化。

圖1 固定床-固化細(xì)胞流化床耦合工藝設(shè)備結(jié)構(gòu)圖

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 主電路設(shè)計

本系統(tǒng)主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用三相交流電供電，三相空氣開關(guān)控制整個系統(tǒng)的電源通斷。FU1至FU6熔斷器起過流保護(hù)作用，防止各回路發(fā)生短路現(xiàn)象；熱繼電器對負(fù)載電機(jī)M1至M3起過載保護(hù)作用，消除了主要的安全隱患。3個接觸器（KM1-KM3）控制1個水泵、2個氣泵獨(dú)立啟／停具體電路及控制電路設(shè)計，如圖2所示。

控制回路使用220V交流電對接觸器KM1-KM3供電，由中間繼電器J1-J6控制水泵、氣泵、加熱器的工作，DC 24V電源對水泵、氣泵及攪拌機(jī)的指示燈，電磁閥供電，通過PLC輸入端的開關(guān)信號邏輯控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作，同時通過模擬量模塊接溫度傳感器和液位傳感器的輸入控制系統(tǒng)的溫度和水位。

2.2 控制系統(tǒng)設(shè)計及軟件設(shè)計

為按照設(shè)計要求完成本工藝操作，本系統(tǒng)采用S7-200-CPU224控制器。啟動按鈕按下后反應(yīng)系統(tǒng)左端進(jìn)水口進(jìn)水，依次經(jīng)過各個反應(yīng)單元，反復(fù)交替經(jīng)歷好氧-缺氧／厭氧的環(huán)境，最終從右側(cè)溢流口出水。在此過程中對水位溫度進(jìn)行檢測，當(dāng)最低液位傳感器處時，系統(tǒng)自動閉合出水電磁閥，控制進(jìn)水泵工作；當(dāng)液位達(dá)到2號液位傳傳感器處時，固定床單元中，水流總體上沿著折流板流動，形成推流式，保證流化床單元中，污水從其下部和左、右側(cè)流過，使水流與載體上固著的生物膜充分接觸，防止發(fā)生生物膜堵塞，同時氣泵開始工作，對處于第二、第四單元的污水進(jìn)行處理；當(dāng)液位超過3號液位傳感器時，進(jìn)水泵關(guān)斷，保證水位安全運(yùn)行。整個過程溫度傳感器對水溫進(jìn)行監(jiān)控，系統(tǒng)溫度在所需環(huán)境溫度范圍變化。

圖2 系統(tǒng)電路圖

3 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

3.1 監(jiān)控系統(tǒng)界面

本設(shè)計使用kingview6.52實現(xiàn)對系統(tǒng)的監(jiān)控，對系統(tǒng)中溫度、液位、泵啟停按鈕等輸入信息進(jìn)行采集，實時監(jiān)控執(zhí)行機(jī)構(gòu)水泵、氣泵、加熱裝置等當(dāng)前狀態(tài)。同時能顯示、打印歷史數(shù)據(jù)報表、監(jiān)控數(shù)據(jù)趨勢圖、彈出報警畫面等功能監(jiān)控系統(tǒng)主畫面如圖3所示。

圖3 監(jiān)控系統(tǒng)主畫面

圖4 監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫

3.2 監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫

在實時采集輸入輸出變量的同時，為了保證畫面的流暢顯示，數(shù)據(jù)庫除了需要建立與下位控制器的連接建立I／O變量，還需要在內(nèi)存系統(tǒng)中建立控制畫面動作的內(nèi)存變量。有數(shù)字量、模擬量兩種變量類型，監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫如圖4所示。

4 結(jié)束語

固定床-流化床耦合工藝能有效解決小型綜合廢水處理過程中生物降解水問題。本系統(tǒng)利用PLC對化工污水進(jìn)行處理，處理過程變得簡單高效。設(shè)計了PLC硬件電路圖和相應(yīng)軟件流程圖，并實現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控畫面和程序的開發(fā)。系統(tǒng)能安全穩(wěn)定運(yùn)行，滿足水處理的要求。

［1］余海晨.固定床-固化細(xì)胞流化床耦合工藝處理鄉(xiāng)鎮(zhèn)園區(qū)綜合廢水研究［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（16）.

［2］敖章洪.基于PLC的城市污水處理系統(tǒng)設(shè)計［J］.湖南文理學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2011，23（2）：69-72.

［3］郭永君.SBR在污水處理工藝的控制系統(tǒng)設(shè)計［J］.山西科技，2009（5）：133-134.

［4］郭冀峰，李 勝.水環(huán)境綜合治理技術(shù)在農(nóng)村地區(qū)的應(yīng)用［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（20）：10868-10869，10890.