淺談曝氣生物濾池自控系統(tǒng)功能的設(shè)計
摘 要：本文以深圳橫嶺污水處理廠(二期)曝氣生物濾池自控系統(tǒng)功能的設(shè)計為例，介紹了曝氣生物濾池主要工藝過程和設(shè)備運行的自動控制、操作、監(jiān)測報警、歷史數(shù)據(jù)查詢、報表自動生成等功能設(shè)計要點。
關(guān)鍵詞：曝氣生物濾池;自控系統(tǒng);設(shè)計
曝氣生物濾池工藝由于占地面積小，投資少而普遍應用于工業(yè)廢水和生活污水的處理，但該工藝對自控系統(tǒng)的要求高，特別是對自控系統(tǒng)功能的設(shè)計。深圳橫嶺污水處理廠(二期)采用曝氣生物濾池工藝，設(shè)計規(guī)模40萬噸/日，下面以該廠為例，介紹曝氣生物濾池自控系統(tǒng)功能的設(shè)計要點。
一、深圳橫嶺污水處理廠曝氣生物濾池工藝簡介
深圳橫嶺污水處理廠(二期)曝氣生物濾池共48套，每套濾池由前置反硝化濾池(DN池)和曝氣濾池(C/N池)兩級上向流濾池組成，主要工藝流程圖如下。
1.橫嶺污水處理廠(二期)工藝流程圖
2.橫嶺污水處理廠(二期)曝氣生物濾池工藝流程圖
閥門說明：
V1：DN池進水調(diào)節(jié)閥 V2：DN池至CN池進水閥
V3：DN池反沖洗進水閥 V4：CN池反沖洗進水閥
V5：DN池反沖洗空氣閥 V6：CN池反沖洗空氣閥
V7：CN池曝氣閥 V8：曝氣頭沖洗閥
V9： CN池反沖洗排水提板閘 V10：DN池反沖洗排水提板閘
V11：CN池濾板下排氣電磁閥 V12：DN池濾板下排氣電磁閥
V13：濾池降水閥
3.濾池工作模式流程
4.濾池反沖洗工藝流程圖
二、濾池設(shè)備和主要工藝過程控制設(shè)計要點
(一)控制方式
控制方式包括現(xiàn)場手動控制和遠程控制，需要注意的是，當停電或PLC系統(tǒng)故障復位時，所有設(shè)備和工藝過程的控制方式應處于“現(xiàn)場手動”或“遠程手動”方式，避免設(shè)備異常自動啟動，經(jīng)值班人員檢查沒有異常情況后再設(shè)置為“遠程自動”方式。
(二)濾池設(shè)備監(jiān)控內(nèi)容
對于平時很少操作的設(shè)備，如低壓進線開關(guān)、機泵的電源空氣開關(guān)等，PLC只監(jiān)測其工況(閉合或斷開)，并對異常狀態(tài)進行報警。
對于能夠獨立自動運行的成套設(shè)備，如廢水泵抽真空系統(tǒng)等，由廠家配套的控制系統(tǒng)自動進行控制，PLC只監(jiān)測其工況和主要工藝參數(shù)，異常狀況則報警。
對于需經(jīng)常操作的設(shè)備，如反沖洗泵、風機等，其工況和主要運行參數(shù)都應輸入PLC進行監(jiān)控，自動監(jiān)控包括六個方面：啟動條件判斷、啟動過程監(jiān)控、運行過程監(jiān)控、停機條件判斷、停機過程監(jiān)控、停止狀態(tài)監(jiān)控。
(三)主要設(shè)備和工藝過程控制要點
1.濾池過濾控制
(1)濾池過濾水量控制
可通過現(xiàn)場或遠程手動調(diào)節(jié)DN池進水調(diào)節(jié)閥的開度，控制進水量。
可根據(jù)設(shè)定的進水量、實際進水流量和進水閥門開度，由PID調(diào)節(jié)器自動調(diào)節(jié)DN池進水調(diào)節(jié)閥的開度，使進水量保持恒定。
C/N池溶解氧控制
C/N池溶解氧可通過調(diào)節(jié)相應的曝氣風機運行頻率進行控制。曝氣羅茨風機運行頻率有三種調(diào)節(jié)方式：
在現(xiàn)場的變頻器操作面板上進行調(diào)節(jié)。
在中控室監(jiān)控計算機上進行調(diào)節(jié)(遠程手動設(shè)置運行頻率)。
由PLC設(shè)定的PID調(diào)節(jié)器進行自動調(diào)節(jié)，以進水流量作為前饋參數(shù)，溶解氧檢測值作為反饋參數(shù)。
2.濾池反沖洗過程控制
(1)反沖洗基本條件
該濾池反沖洗控制方式為“自動”。
無其它濾池處在沖洗過程中。
反沖洗泵和風機至少各有2臺具備啟動條件。
該濾池相應閥門具備自動操作條件。
(2)正常定時反沖洗申請
濾池過濾時間大于24小時時(可設(shè)定)，該濾池自動停止過濾，排隊申請反沖洗。
(3)特殊情況反沖洗申請
濾池阻力連續(xù)600秒(可設(shè)定)大于8米(可設(shè)定)時，該濾池自動停止過濾，排隊申請反沖洗。
(4)強制反沖洗
PLC在收到監(jiān)控計算機發(fā)出的強制反沖洗命令后，只要滿足(1)中的條件，則直接進行反沖洗。
(5)反沖洗過程控制要點
反沖洗降水時間、氣沖時間、水沖時間、氣水沖時間、漂洗時間、排氣時間、初濾時間等與反沖洗強度和效果有關(guān)的參數(shù)都能夠在計算機上設(shè)定。
反沖洗水泵和風機運行頻率、臺數(shù)可設(shè)定，也可分別根據(jù)設(shè)定的水沖流量和氣沖壓力自動調(diào)節(jié)運行頻率。
反沖洗過程如果出現(xiàn)閥門故障或閥門開、關(guān)不到位，導致反沖洗不能按順序進行下去時，應停止正在運行的反沖洗水泵和風機，關(guān)閉所有其它正常的閥門，設(shè)置為“停用”模式，待故障 消除后再進行強制反沖洗。
反沖洗過程如果出現(xiàn)水泵或風機不能自動停止，導致反沖洗不能按順序進行下去時，應報警提示，設(shè)置為“停用”模式，待故障處理后再進行強制反沖洗。
反沖洗過程如果反沖洗水泵或風機出現(xiàn)故障導致停止運行，應報警提示，并自動啟動備用的反沖洗水泵或風機。
3.反沖洗水泵控制
(1)啟動條件
控制方式為“自動”。
該泵無故障。
反沖洗水池水位高于2米(可設(shè)定)。
該泵運行累計時間最少。
無其它同一組的水泵正在啟動。
水泵同時運行臺數(shù)低于2臺。
(2)啟動過程監(jiān)控
PLC 在輸出開泵命令后，延時3秒后檢測泵運行信號，若泵無運行信號應報警并取消“開機”命令。
收到泵運行信號后10秒，反沖洗水流量應大于 1200m3/h(可設(shè)定，開第一臺和第二臺泵時，反沖洗流量不同)，否則應報警。
泵故障應報警并取消“開機”命令。
(3)運行過程監(jiān)控
運行信號連續(xù)3秒丟失應報警。
泵故障、泵主回路或控制回路電源故障，應報警并取消開泵信號。
反沖洗水池水位低于2米(可設(shè)定)，應報警并停泵。
泵電流連續(xù)10秒超限，報警并取消開泵信號輸出。
(4)停泵條件
控制方式為“自動”。
該泵處于運行狀態(tài)。
PLC輸出停泵命令。
(5)停泵過程監(jiān)控：PLC輸出停泵命令，延時3秒后檢測泵運行信號，若泵仍有運行信號應報警。
(6)停止狀態(tài)監(jiān)控：泵控制方式改變或泵主回路或控制回路電源異常應報警。
4.反沖洗泵房和濾池管廊等地下構(gòu)筑物排污泵控制
由于反沖洗泵房和濾池管廊都位于地面以下，因此需加強對排除積水的排水泵的監(jiān)控，以確保反沖洗水泵、鼓風機等設(shè)備的安全，當排水泵故障或集水坑水位超限時都應報警。
三、中控室計算機監(jiān)控軟件的主要功能設(shè)計
監(jiān)測與顯示
可顯示每個濾池工藝設(shè)備工況圖，在各個相應位置以文字、不同顏色和閃爍顯示等方式標識顯示工藝參數(shù)和設(shè)備狀況，每個濾池的狀態(tài)應包括：過濾、反沖洗、等待反沖洗、備用、停用、反沖洗控制方式。
操作控制
濾池進水調(diào)節(jié)閥、反沖洗水泵和風機等主要設(shè)備應有獨立的操作界面。
在設(shè)備操作界面上可通過鍵盤或鼠標對主要設(shè)備進行開/停(開/關(guān))操作，可設(shè)定設(shè)備遠程控制方式，可設(shè)定設(shè)備運行參數(shù)或工藝過程的控制參數(shù)。
歷史數(shù)據(jù)查詢和打印
能夠查詢和打印濾池進水量、溶解氧、反沖洗風量和水量等工藝參數(shù)的歷史趨勢曲線。
在同一坐標上，可任意選擇多個參數(shù)同時顯示，以便進行比較分析水質(zhì)變化規(guī)律和設(shè)備故障原因。
能夠自動統(tǒng)計生成生產(chǎn)日報表、周報表和月報表等各類報表(EXECL表格)，并可查詢和輸出打印。
信息提示與報警
對于主要設(shè)備工況的正常改變，由監(jiān)控計算機實時信息窗口顯示相應的提示信息，以便及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備頻繁的狀態(tài)改變等異常情況;
對于工藝參數(shù)超限、設(shè)備故障等一般的異常情況，由監(jiān)控計算機發(fā)出聲光報警并彈出報警窗口，以便提醒值班人員進行處理;
對于涉及安全生產(chǎn)的嚴重異常情況，如位于地下的反沖洗泵房積水水位達到報警水位等，除了由監(jiān)控計算機發(fā)出聲光報警之外，在生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)置聲光報警裝置，以便值班人員或其它人員及時發(fā)現(xiàn)和處理。
結(jié)束語：
橫嶺污水處理廠(二期)已于2011年10月投產(chǎn)，在曝氣生物濾池自控方案設(shè)計和實施過程，由于我們作為運營單位能夠與設(shè)計院、自控公司緊密溝通和配合，結(jié)合工藝運行和生產(chǎn)管理的需要，充分考慮各種影響濾池正常運行的因素，并采取相應的解決措施，不斷修改和完善自控方案，因此投產(chǎn)后曝氣生物濾池主要工藝過程和設(shè)備運行的遠程監(jiān)測、操作、自動控制、報警、歷史數(shù)據(jù)查詢、報表自動生成等各項功能基本上都能滿足日常運營管理的需求。
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