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行业应用
CompactLogix PLC在污水处理厂中的应用
 

工程简介:
某污水处理厂设计处理能力10万m3/d。污水厂设有远方的提水泵站(采用独立控制,未纳入污水处理厂的日常管理中),以AAO生物反应池为核心工艺进行升级改造及扩建工程,并新增了中水回用处理工艺。使得污水处理厂的排放标准达到国家要求的一级A排放标准。
一、  系统网络架构
污水处理厂厂内主网采用以光纤为传输介质,遵循TCP/IP协议的工业以太网环网为主干网络,现场主要设备采用CampactLogix系列PLC进行控制。水质监测仪表采用电缆连接方式接入PLC中,电类计量仪表通过Modbus网络现场总线构成现场监测网络,并与主控PLC联网。主控PLC通过交换机组成厂内工业控制局域网络。厂内监控系统采用FTVIEW SE上位组态软件,对现场各种设备的状态以及水质仪表进行实时监控。监控系统框图见下图。

控制系统设备CompactLogix
1769-L32E      5套          主要用于全厂设备自控控制
1769-L23E      14套         用于控制V砂滤池自控控制
2711PC触摸屏   19套         用于现场设备控制
对于本应用中邢台污水处理厂对整个厂区规划成这五处控制站。
现场控制站(PLC01)的控制(预处理工艺、一级处理工艺以及部分污泥处理)
现场控制站PLC01设置在初沉污泥泵房内,负责厂区一期巴士计量渠、一期污泥池、一期初沉池、一期初沉污泥泵房、一期污泥脱水机房、鼓风机房、细格栅及曝气沉砂池、储泥池的控制,
其中的一些主要控制(远程控制和本地控制):
   1.格栅控制主要有远程自动控制采用时间间隔控制设备的启停设备和格栅前后的液位差进行控制,远程自动控制还需要与螺旋输送机进行连锁控制
   2.泵房水泵控制是污水厂内一个主要的控制位置,对泵房中水泵进行远程自动控制时,根据泵房中的水位进行轮循控制以便使水泵的运行时间尽可能一致,设备启停原则:启动运行时间最短的水泵,停止运行时间最长的水泵。
   3.曝气沉砂池的控制基本都是采用PLC输出一个启动命令给到电气硬件联锁点启动整个系统。
      对脱水系统及鼓风机系统采用Modbus总线通信的方式采集各系统的信号。
现场控制站(PLC02、PLC03)的控制内容(二级处理工艺)
现场控制站PLC02、PLC03设置在西侧和东侧生物反应池,
每个生物反应池中有18台潜水搅拌器、6台过墙泵、1个电动闸阀,2套DO在线测定仪、2套MLSS在线测定仪。
潜水搅拌器和过墙泵的控制方式采用时间间隔的控制方式,并能手动在上位机系统中对其进行控制。
电动闸阀采用PLC点动控制。
其中DO(溶解氧)是对水体中的氧含量的一个检测,根据此数据控制鼓风曝气的量。
MLSS是对水体中的悬浮物进行检测,根据此数据对曝气池中的污泥含量进行控制。

现场控制站(PLC04)的控制内容(二级处理工艺、深度处理工艺、污泥处理)
现场控制站PLC04设置在加氯加药间控制室内,负责厂区二沉池配水井及污泥泵房、二沉池、污泥浓缩池、加氯加药间、上清液调节池及反冲洗废水调节池、出水计量井、剩余污泥计量井、提升泵房、3#变电所的控制。
对于二沉池刮泥桥的控制由于其属于连续运转设备一般采用远程手动控制。
二沉池配水井上有4个电动阀门由于阀门位置基本不会变话一般也采用远程手动控制
回流污泥泵房中的回流污泥泵采用液位和时间进行控制,一般也要求进行轮循控制。
剩余污泥泵房中的剩余污泥泵根据泥位进行控制
中间提升泵房中水泵采用对泵房中水泵进行远程自动控制时,根据泵房中的水位进行轮循控制以便使水泵的运行时间尽可能一致,设备启停原则:启动运行时间最短的水泵,停止运行时间最长的水泵。此项目中提升泵房的主要作用是给V砂滤池进行供水,由于V砂滤池中的进水阀门采用气动阀门需要跟其管道压力进行连锁。
加氯加药部分一般为设备成套厂商集成,需要对其整个系统的数据进行采集,以及外围设备状态的一些控制。
反冲洗废水调节池是与V砂滤池进行配套使用,采用液位控制,进行轮询控制。
上清液调节池采用液位控制,进行轮询控制。
污泥浓缩池为连续运转设备采用远程手动控制。
 


现场控制站(PLC05)的控制(深度处理)
现场控制站PLC05设置在V砂滤池MCC室内,负责厂区V砂滤池、再生水调蓄池、再生水送水泵房、再生计量井的控制。
本项目中的V砂滤池主要有14个栅格(其中包含6个启动阀门)、3台反冲泵、3台鼓风机、2台空压机组成。

每格滤池可单独运行,采用恒水位控制,进水时进水阀和出水调节阀打开。
反冲洗阶段分3部分:气反冲、气水反冲、水反冲
气反冲阶段:首先关闭挤压阀和进水阀①,关闭出水调节阀②,开反冲排水阀⑤,开2台鼓待风机工作稳定后,打开气冲气动蝶阀④,对滤料进行单独气洗
气水反冲阶段:打开1台反冲洗水泵和反冲水阀③,反洗水逆流而上,对滤料进行气、水反冲
水反冲阶段:关闭气反冲阀④和鼓风机,打开挤压阀,开启另外1台反冲洗水泵,同时打开进水阀①,对滤料进行水冲和表面扫洗,3~5min后,水冲和表面漂洗结束。关闭反冲水阀③,关闭反冲排水阀⑤,打开出水调节阀②,滤池进入下一周期的工作。
此处需注意14个栅格均有一套L23E控制系统,均要与L32E进行数据通讯,实现反冲洗泵和鼓风机的联动,考虑通讯连接。
再生水泵房中的水泵控制,需要对其进行进行恒流量的控制,同时进行压力检测。
 
  
污泥处理
本应用中主要说明了污水处理厂的水体处理部分,污泥处理主要是分为回流污泥和剩余污泥两部分,回流污泥主要是回流至曝气池部分为曝气池内微生物提供养分;剩余污泥部分主要是经过浓缩池进行重力沉淀后,进入储泥池然后进入脱水机房进行脱水处理压成泥饼后运至厂外填埋。
常见污水处理工艺
对于污水处理工艺按流程和处理程序的划分,可分为预处理工艺、一级处理工艺、二级护理工艺、深度处理工艺和污泥处理工艺以及最终的污泥处置。
   预处理工艺
城市污水处理厂的预处理工艺通常包裹格栅处理、泵房提升和沉砂处理。格栅处理主要的目的是去除大块物质和保证后续管线的正常运行。泵房提升的主要目的是提高水位,保证污水可以通过重力流过后续各处理结构。沉砂处理的目的是去除污水中的砂、石及大颗粒物,以防止造成后续设备的淤砂和避免不必要的磨损堵塞
   一级处理工艺
一级处理工艺主要是初次沉淀池,目的是将污水中的悬浮物尽可能的沉降去除。通常可去除50%左右的悬浮物和25%左右的BOD5(生化需氧量)
   二级处理工艺
二级处理工艺主要是由曝气池(或者是氧化沟)和二次沉淀池构成,利用曝气风机或专用的曝气设备向曝气池内供氧,主要目的是通过微生物的新陈代谢将污水中的大部分污染物变成CO2和H2O,这也就是好氧技术。曝气池内微生物在反应过后与水一起源源不断地流入二次沉淀池,微生物沉在池底,并通过管道和泵回送到曝气池(或者是氧化沟)前端与新流入的污水混合;二次沉淀池上面澄清的处理水则源源不断地通过出水堰流出污水厂。
   深度处理
深度处理:是为了满足高标准的受纳水体要求或回用于工业等特殊用途而进行的进一步处理 ,通用的工艺有混凝沉淀和过滤。深度处理的末端往往还要有加氯要求和接触池。
   污泥处理和处置
主要包括浓缩、消化、脱水、堆肥或家用填埋。浓缩有机械浓缩 或重力浓缩,后续的消化通常是厌氧中温消化,也就是厌氧技术。消化产生的沼气可作为能源燃烧或发电,或用于作化工产品等。消化产生的污泥性质稳定,具有肥效,经过脱水,减少体积成饼成形,有利运输。为了进一步改善污泥的卫生学质量,污泥还可以进行人工堆肥或机械堆肥。堆肥 后的污泥是一种很好的土壤改良剂。对重金属含量超标的污泥,经脱水处理后要慎重处置,一般需要将其填埋封闭起来。
 

对于一座污水处理厂,最基本的一些构筑物要有:格栅、提升泵房、沉砂池、生物反应池、二沉池(或者是接触池),储泥池、脱水机房、加氯加药间。
对于必备的一些过程检测仪表有:
液位计:格栅、泵房、配水井、
PH计:沉砂池、生物反应池
溶解氧:生物反应池
浊度:进水口或者沉沙池
悬浮物、污泥浓度:生物反应池
流量计:进水口、出水口、脱水机房污泥管道、加氯加药管道
泥位计:初沉池、二沉池
COD(化学需氧量):进水口、出水口
氨氮、总磷总氮:泵房、出水口
余氯:出水口