代文亮

(安徽馬鋼礦業(yè)資源集團姑山礦業(yè)有限公司)

當(dāng)涂縣姑山鐵礦廠區(qū)新建1套平流式沉淀池，總共有6座平流式沉淀池，單個池子尺寸為30 m×10 m。目前，平流式沉淀池主要處理地下采礦廢水和尾礦坑廢水，最大設(shè)計處理廢水量為2 000 t/h。由于處理廢水中主要污染物為固體懸浮物，需參照國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)進行排放，所以需先對礦區(qū)水質(zhì)進行取樣研究，選擇合適的藥劑進行添加處理。鑒于處理量較大，人工加藥排水效果不理想，設(shè)計增加了1套智能加藥系統(tǒng)，以達(dá)到工業(yè)智能化管理的標(biāo)準(zhǔn)。

1 水質(zhì)試驗研究

進水水質(zhì)見表1。

表1 進水水質(zhì) mg/L

由表1可知，礦井水水質(zhì)較好，大部分指標(biāo)滿足《鐵礦采選工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，這給礦井水的凈化和處理提供了有利的先決條件。

2 單一混凝劑混凝效果研究

試驗檢測泥沙與有機混凝劑、無極混凝劑的親和能力以及沉降效果。試驗中選擇聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鐵(PFS)、聚丙烯酸胺(PAM)進行單獨投加混凝試驗，最后確定最佳混凝劑及其最佳投加量、最佳pH值。

2.1 最佳混凝劑的確定

在礦井水中分別加入聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鐵(PFS)、聚丙烯酸胺(PAM)，經(jīng)快速、慢速攪拌后，靜置20 min，測上清液濁度。試驗結(jié)果見表2～表4。

表2 聚合氯化鋁(PAC)混凝試驗結(jié)果

表3 聚合硫酸鐵(PFS)混凝試驗結(jié)果

表4 聚丙烯酰胺(PAM)混凝試驗結(jié)果

由表2～表4可知，PAC的最佳投藥量為50 mg/L，PFS最佳投藥量為10 mg/L，PAM最佳投藥量為2 mg/L。單獨使用聚丙烯酸胺效果好，且用藥量少，形成的礬花粗大結(jié)實，沉降速度快，能保證出水水質(zhì)清澈透明，同時也能減少混凝反應(yīng)所需的時間。

2.2 PAM最佳pH值確定

在PAM最佳投藥量為2 mg/L時，進行最佳pH值試驗，結(jié)果見表5。由表5可知，PAM最佳混凝pH值為7。

表5 PAM 最佳使用pH值試驗結(jié)果

2.3 SS超標(biāo)處理方法

礦井水懸浮物中的顆粒物主要由泥沙組成，所以依靠自然沉淀時間較長、效果較差，需要投加絮凝劑及助凝劑來形成較大的顆粒物[1]，并破壞懸浮物的穩(wěn)定性使其快速沉降，從而實現(xiàn)水質(zhì)的達(dá)標(biāo)。

具體的藥劑用量則根據(jù)污水的流量進行調(diào)節(jié)，智能加藥設(shè)備在水量變化的情況下可以根據(jù)實時水量的要求對藥量的投加量以及投加的時間進行智能控制，以達(dá)到無人看守、智能控制的工業(yè)智能化管理的標(biāo)準(zhǔn)。

3 智能加藥設(shè)備

通過水質(zhì)試驗確定了混凝劑的種類、用量和處理方式，但針對現(xiàn)有處理流量2 000 t/h，通過原有的人工投加藥劑存在諸多弊端：

(1)人工投加速度慢，而且投加藥劑不均勻會導(dǎo)致沉降效果不理想，達(dá)不到排放要求。

(2)人工投加藥劑費時費力，尤其是惡劣天氣，人工投加藥劑存在一定的安全隱患。

(3)無法根據(jù)污水流量對加藥量進行調(diào)配，人工一般根據(jù)固定的藥劑量進行投加，有時無進水的情況下也在投加，不僅浪費藥劑，同時可能造成出水不達(dá)標(biāo)或造成水體二次污染的情況發(fā)生。

針對以上弊端，增加1套智能加藥系統(tǒng)。

3.1 工作方式

首先智能加藥設(shè)備通過水質(zhì)在線監(jiān)測設(shè)備的反饋數(shù)據(jù)進行工作，當(dāng)反饋數(shù)值SS超過45 mg/L時則增加藥劑投加量，保證水中污染物不超過鐵礦采選污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)(50 mg/L)。該數(shù)據(jù)的采集點設(shè)置在第5個沉淀池，最后一個沉淀池作為事故池和最終處理池，將水處理達(dá)標(biāo)后再進行輸送排放。此處的加藥系統(tǒng)通過計量泵輸送至主干管再分配至各支管中，各個支管分布在每一個進水的配水孔中，利用進水的紊流將藥劑充分混合均勻，這樣可以將藥劑與懸浮物充分接觸并達(dá)到懸浮物沉降的最好效果。

3.2 智能加藥裝置構(gòu)成

智能加藥裝置主要由溶液箱、攪拌機、計量泵、Y型過濾器、安全閥、背壓閥、止回閥、脈沖阻尼器、水位表、壓力表、控制柜、安裝平臺等組成一體化設(shè)備。智能加藥系統(tǒng)在運行過程中自動檢測流體的酸堿度，智能判斷并加投相應(yīng)的藥液，可大大減少設(shè)計和現(xiàn)場作業(yè)的工作量，基本實現(xiàn)無人值守的目的。加藥裝置結(jié)構(gòu)示意見圖1。

圖1 加藥裝置結(jié)構(gòu)示意

自動加藥投加系統(tǒng)配套1臺就地控制柜，控制柜負(fù)責(zé)控制整套投加系統(tǒng)，滿足溶藥罐液位計、計量泵、流量在線監(jiān)測、污水水質(zhì)自動反饋調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的使用要求。加藥泵故障、溶藥罐高低水位均應(yīng)有聲光報警器，溶藥罐內(nèi)液位超低時系統(tǒng)報警提示并自動停止加藥泵，加藥管配備電磁流量計在線監(jiān)測加藥流量。電纜進出線口采用接口式密封結(jié)構(gòu)(PG接口)?？刂葡到y(tǒng)采用PLC控制，帶有以太網(wǎng)模塊，采用西門子品牌，用TCP/IP通訊協(xié)議[2]，控制柜應(yīng)留有通訊接口，可實現(xiàn)現(xiàn)場工藝參數(shù)上傳和上位機的遠(yuǎn)程控制。

該控制系統(tǒng)帶手機4G遠(yuǎn)程監(jiān)視與遠(yuǎn)程卡，與西門子PLC通過以太網(wǎng)通訊接口通訊，通過手機實時全方位掌控所有設(shè)備狀況，包括設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備開啟狀態(tài)、儀表實時數(shù)據(jù)等?？赏ㄟ^手機實現(xiàn)遠(yuǎn)程操控，也可結(jié)合現(xiàn)場運行實際，遠(yuǎn)程控制設(shè)備運行狀態(tài)，實現(xiàn)最優(yōu)化運行。

4 水質(zhì)在線檢測系統(tǒng)

4.1 系統(tǒng)概述

水質(zhì)在線檢測系統(tǒng)實時采集水質(zhì)的出水pH值、濁度、流量參數(shù)，以便用戶即時了解設(shè)備運行狀態(tài)及設(shè)備運行數(shù)據(jù)，從而判斷設(shè)備運行中是否違反工藝要求，極大的保證數(shù)據(jù)采集的可靠性和真實性。該系統(tǒng)以提高水質(zhì)質(zhì)量，增加企業(yè)效益為目的，提升勞動生產(chǎn)效益，減輕工人工作強度。

4.2 系統(tǒng)構(gòu)成

中央處理單元CPU主要承擔(dān)系統(tǒng)的信號處理、控制運算、與上位機及ET200S遠(yuǎn)程站點的通訊等任務(wù)[3]。CPU具有較大的數(shù)據(jù)與程序存儲容量，高速的指令處理系統(tǒng)，強大的浮點運算功能以及智能診斷功能。PLC電源模塊可提供24 V直流電源，既可對I/O模板供電，也可對現(xiàn)場二線制變送器供電。信號模塊負(fù)責(zé)現(xiàn)場信號的采集和控制輸出。現(xiàn)場配套pH儀表、濁度儀表、流量計、泥位計等，實時監(jiān)測現(xiàn)場參數(shù)，通過PLC傳輸?shù)缴衔粰C。在線監(jiān)測裝置系統(tǒng)見圖2。

圖2 在線監(jiān)測裝置系統(tǒng)

5 結(jié) 語

姑山鐵礦通過對排水沉淀池中污水進行水質(zhì)試驗研究，檢測出主要污染物為固體懸浮物，最后確定了最佳混凝劑及其投加量、最佳pH值。該試驗對于解決礦區(qū)外排水環(huán)保問題有重大意義，同時為加藥設(shè)備設(shè)計選型提供重要依據(jù)。智能加藥系統(tǒng)解決了人工投加速度慢，投加藥劑不均勻?qū)е鲁两敌Ч焕硐?、排放不達(dá)標(biāo)等問題，可根據(jù)有水、無水控制藥劑的投加，節(jié)約藥劑用量，同時可通過遠(yuǎn)程操控實現(xiàn)自動加藥。該系統(tǒng)可快速實時響應(yīng)和調(diào)節(jié)，符合礦山行業(yè)“機械化換人、自動化減人”的發(fā)展趨勢。