王嘉煒 鄧若飛（北京航天試驗技術研究所，北京 100074）

基于PLC控制系統(tǒng)的污水處理技術應用

王嘉煒 鄧若飛（北京航天試驗技術研究所，北京 100074）

以某工廠生產(chǎn)廢水的處理系統(tǒng)為例，針對污水處理系統(tǒng)控制系統(tǒng)變量多、系統(tǒng)復雜、運行環(huán)境差的特點，設計了一套基于西門子PLC的污水處理控制系統(tǒng)和上位機人機界面，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定自動運行。通過現(xiàn)場調(diào)試及系統(tǒng)目前良好的運行狀態(tài)，證明了該系統(tǒng)的正確性和可靠性。

PLC；污水處理；控制系統(tǒng)

由于我國輕工業(yè)的迅速發(fā)展，大量工廠在追求高效經(jīng)濟發(fā)展的生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了大量的工業(yè)廢水，對此類污水的處理成為了社會普遍關注的重點內(nèi)容，經(jīng)濟效益與環(huán)境保護的共同發(fā)展已成為人們研究的熱點問題。

本文針對某工廠生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水，通過分析其成分，建立適用的污水處理系統(tǒng)，運用PLC控制系統(tǒng)對其進行控制，保證系統(tǒng)的自動穩(wěn)定運行。

1 污水成分分析及處理工藝

污水處理部分主要處理的是廠內(nèi)的辦公廢水和生產(chǎn)廢水，通過對水樣進行分析得出，生產(chǎn)廢水水量較大，所排污水的特點表現(xiàn)為，COD濃度不高，生產(chǎn)廢水在循環(huán)使用的過程中，積累了較高的懸浮物。對于此類污水的最佳處理方法是絮凝+氣浮+過濾的處理工藝。

在本工程中由于懸浮物較高，氣浮浮渣產(chǎn)生量相對較大，浮渣排進污泥濃縮池，濃縮后的浮渣污泥進入板框壓濾機將污泥壓成泥餅外運。

圖1.污水處理工藝流程圖

如圖所示，污水經(jīng)管線收集進調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池設有預曝氣系統(tǒng)，用于攪拌，達到均勻水質(zhì)和防止沉淀的目的。調(diào)節(jié)池內(nèi)的潛污泵將污水提升到氣浮池，氣浮池內(nèi)PAC、PAM，由氣浮的作用將懸浮物存到污泥濃縮池，氣浮出水進入多介質(zhì)過濾器過濾后進入中水回用池。中水回用池將經(jīng)過紫外消毒燈消毒后的中水送至各用水點。污泥濃縮池的污泥用泵送進壓濾機壓成泥餅，外運安全填埋，壓濾液回調(diào)節(jié)池進行再處理[1]。

2 各工藝段設備與功能

調(diào)節(jié)池：對將要進入系統(tǒng)進行處理的污水進行集中，同時對污水進行均質(zhì)均量。

氣浮設備：氣浮設備是在水中通入或產(chǎn)生大量的微細氣泡，使空氣以高度分散的微小氣泡形式附著在懸浮物顆粒上，造成密度小于水的狀態(tài)，利用浮力原理使其浮在水面，從而實現(xiàn)固-液分離的目的。

污泥濃縮池：污泥在此處濃縮，集中處理。

多介質(zhì)過濾器：分為砂濾和碳濾，能有效去除水體中的懸浮物、膠體、泥沙等雜質(zhì)，降低水的濁度，達到水質(zhì)澄清的目的。

回用水池用來調(diào)節(jié)水量，同時各池均有液位系統(tǒng)，用來反饋當前的水量信號，達到精確控制和保護設備的功能。

3 控制系統(tǒng)組成與實現(xiàn)功能

本污水處理SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）系統(tǒng)采用三種控制方式：現(xiàn)場手動控制、自動控制和遠程控制?，F(xiàn)場手動控制是指通過設備旁的開關手動控制設備的開啟和關閉；自動控制是指由現(xiàn)場PLC站按照程序以及工藝流程參數(shù)，全自動執(zhí)行控制設備的任務；計算機遠程控制是指由中心控制室通過SCADA系統(tǒng)網(wǎng)絡對遠端設備的工藝參數(shù)和現(xiàn)場設備運行狀態(tài)進行監(jiān)視，并且可遠程操控現(xiàn)場設備。相應的系統(tǒng)的硬件主要包括現(xiàn)場設備及儀表、下位機和上位機三部分。

PLC站選用西門子公司的S7-300系列PLC為主控制器，CPU選用CPU315-2DP，根據(jù)現(xiàn)場控制需要選取相應的SM322（DO16）和SM334（AI4/AO2）作為擴展模塊，軟件采用模塊化編程結構。按照污水處理工藝流程，污水處理是按照一定順序逐步進行的，各個階段處理工藝和控制要求都不同。根據(jù)各階段的控制要求，把整個污水處理流程分為若干個功能塊[2]。

中央控制室由一臺工控機通過以太網(wǎng)與PLC相連，采用WinCC軟件完成上位機的組態(tài)，操作人員通過上位機運行界面可以直觀的了解現(xiàn)場污水處理工藝參數(shù)和設備運行情況，也可以根據(jù)實際生產(chǎn)需要發(fā)出控制指令，由PLC根據(jù)程序進行過程控制。主要實現(xiàn)功能：①顯示流量、壓力、液位和報警信號②顯示動態(tài)工藝流程圖③進行工藝參數(shù)設置④報警提示⑤顯示和存儲實時數(shù)據(jù)[3]。

4 結語

本系統(tǒng)根據(jù)污水處理的工藝要求，以西門子PLC為控制核心，用工控機配以WinCC組態(tài)軟件實現(xiàn)遠程監(jiān)控，整個系統(tǒng)簡單、控制功能完善，安裝調(diào)試方便，滿足了污水處理廠自動化控制的需求。

[1]張斐,馬少華,任志明,等.一體化設備在醫(yī)院污水處理中的應用[J].化學工程與裝備,2015(5):227-229.

[2]胡健.西門子S7-300PLC應用教程[M].機械工業(yè)出版社,2007.

[3]王樂新,張曉冉.基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)[J].工業(yè)控制計算機,2012,25(4):14-15.