PLC系統在污水處理裝置上的應用

第47卷第4期石油化工自動(dòng)化Vol. 47, No. 42011年8月AUTOMATION IN PETRO-CHEMICAL INDUSTRYAugust, 2011G過(guò)程控制PLC系統在污水處理裝置上的應用技術(shù)李猛(中石油東北煉化工程有限公司葫蘆島設計院自控室,遼寧葫蘆島125001)摘要:針對水處理過(guò)程開(kāi)關(guān)量多,模擬量少的特點(diǎn),以邏輯順序控制為主,閉環(huán)回路控制為輔,因此PLC在污水處理行業(yè)得到了廣泛應用。以某循環(huán)排污水回用處理項目為例,介紹了污水處理工藝流程，概括了PLC控制系統的配置和控制方式，以及由PLC控制站和上位機組成的控制系統的主要功能。該系統全面提高了設備的自動(dòng)化控制水平,解決了污水處理過(guò)程中處理效率低下,出水水質(zhì)不穩的問(wèn)題。關(guān)鍵詞:污水處理;可編程控制器;氣浮濾池;回用處理中圖分類(lèi)號: TP273文獻標志碼: B文章編號: 1007 -7304(2011)04 -0030-04Application of PLC System in Sewage Disposal UnitLi Meng(Huludao Design Institute of North-east Petrochemical Eng. Co. Ltd.，CNPC, Huludao, 125001, China)Abstract: Contraposing to the feature of much more logic signals, and less analog signals in sewagedisposal process, logical sequence control serves as the main function, and supported with closed loopcontrol, PLC is widely used in sewage disposal field. As the example of sewage recycling disposal unit,the sewage disposal process flow chart is described first, and then the configuration, control mode ofPLC, and the main function of the control system consisting of PLC control station and upper controlstation are emphasized. The system improves the equipment automation control level in full scale, andcan solve the problems of low efficiency during sewage disposal process, and unstable water quality atthe outlet.Keywords : wastewater treatment ; PLC;gas flotation filtration pool ; recycling treatment0引言處理較困難,最佳方案就是回用后熱電公司中國石油天然氣股份有限公司錦西石化分公自用。司是國家特大型煉油化工聯(lián)合企業(yè),原油加工能力a)由于該公司屬煉油生產(chǎn)企業(yè),對供水水源7Mt/a,加工的原油主要為遼河原油、大慶原油及的可靠性要求較高,因此循環(huán)排污水回用項目的建部分進(jìn)口原油,擁有現代化生產(chǎn)裝置51套,年銷(xiāo)售設,增加了生產(chǎn)裝置供水的安全可靠性。收入150億元以上。近年來(lái),在進(jìn)行建設項目環(huán)境b)污水經(jīng)回用及綜合利用，自然減少了向附影響評價(jià)時(shí),焦點(diǎn)都會(huì )集中在COD總量問(wèn)題上，近水域的排污量,減排污水880kt/a,有效地保護該公司2010年的COD總量指標為124t,而實(shí)際了周?chē)纳鷳B(tài)環(huán)境,帶來(lái)了可觀(guān)的環(huán)境效益,并且年排放量在340t左右,評估會(huì )上多次指出應盡早這種環(huán)境效益與經(jīng)濟效益是統一的。實(shí)施污水回用。該公司在2010年投資1 600余萬(wàn)c)在污水回用的處理工藝中,采用了最先進(jìn)元對分公司所屬熱電公司循環(huán)排污水進(jìn)行污水回的反滲透脫鹽工藝,該脫鹽工藝由于在脫鹽過(guò)程中用處理。不發(fā)生相變,因此不僅大大降低了運行費用,而且1項目實(shí)施的必要 性中國煤化工該公司有兩個(gè)廢水排放口,其中熱電公司排.收璃日期MHCNMHG放口就是其中一個(gè)。熱電公司廢水量在100 t/h作者簡(jiǎn)介:李猛(1971-),男,1寧胡盧島人，1994年畢業(yè)左右，包括機泵冷卻水、涼水塔排污水、部分含鹽于遼寧撫順石油學(xué)院生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化專(zhuān)業(yè),獲學(xué)士學(xué)位,現工作于水等,經(jīng)排放口直接外排。同時(shí)由于熱電公司距中石油東北煉化工程有限公司葫蘆島設計院，一直從事煉油化工離E區較遠,且橫跨102國道,污水輸送并統一過(guò)程 自動(dòng)控制設計工作,已發(fā)表論文6篇,任工程師。第4期李猛.PLC系統在污水處理裝置上的應用31大大減少了鍋爐補給水制備過(guò)程中的酸堿消耗和包括混凝、絮凝、沉淀、氣浮過(guò)濾、活性炭吸附、超酸堿廢水的排放。濾和反滲透等工藝技術(shù)。生化處理技術(shù)包括曝氣生d)近年來(lái),國家和地方對城市及企業(yè)節約用物濾池、懸浮填料接觸氧化、流動(dòng)床生物接觸氧化，水工作非常重視,在宏觀(guān)政策上加強法制建設,強生物活性碳等。由于該公司熱電廠(chǎng)的循環(huán)排污水化管理,通過(guò)調整水價(jià),征收污水處理費,增強了社BOD值低至1mg/L左右,氨氮值也低至0.1mg/L會(huì )各界的節水意識,同時(shí)也給工業(yè)企業(yè)增加了水費以下,采用生化處理已無(wú)必要,主要處理工藝采用物的負擔，促使企業(yè)增加使用回用水的比例。因此，化處理相關(guān)技術(shù)。該工程在現有熱電公司化水車(chē)間適時(shí)建設污水回用工程，節約飲用水資源，降低企內新建-套循環(huán)排污水回收和脫鹽處理系統，系統業(yè)生產(chǎn)成本,提高企業(yè)經(jīng)濟效益,具有明顯的經(jīng)濟出水經(jīng)熱電廠(chǎng)原有離子交換系統處理后作為鍋爐補效益和社會(huì )效益。給水。為滿(mǎn)足鍋爐補給水的水質(zhì)要求,同時(shí)考慮到2工藝流程特點(diǎn)及實(shí)施方案熱電公司循環(huán)排污水的特性及原有的水處理工藝流目前應用較多的污水回用技術(shù)一般分為物化程,該項目最終處理工藝流程采用DAFF加超濾加處理技術(shù)和生化處理I工藝”,在實(shí)際工程應用中可兩級反滲透加原有離子交換系統,流程示意如圖1采用兩者相結合的組合工藝。物化處理技術(shù)主要所示甲。.次氯酸鈉| 硫酸鋁反沖洗泵提升快混池絮凝池I一氣浮濾池(DAFF)-一DAFF產(chǎn) 品水池工業(yè)廢水收集水池).上清液回流至DAFF人口DAFF反洗排水浮渣廢水回沉降污泥. 排至廢水收水池中和池鹽酸氫氧化鈉非氧化性殺菌劑亞硫酸|阻垢劑| CIP清洗二級RO濃水CIP氫鈉花餐|清洗2-供水車(chē)間。UF.，!↑十-級RO(反滲透)- +二級RO(反滲透)- +陽(yáng)床進(jìn)口產(chǎn)品水罐CIP廢水CEB廢水CIP廢水RO濃水排至廢水圖1循環(huán)排污水回用 處理流程示意2.1預處理工 藝方案是目前使用較為廣泛的除鹽水處理系統。在該系該工程采用氣浮濾池技術(shù)作為前處理工藝。統中,反滲透作為離子交換的預脫鹽系統，可以除氣浮濾池技術(shù)在國內外的給水和污水深度處理領(lǐng)去原水中約95%的鹽分和絕大部分的其他雜質(zhì)，域應用較為成功,目前有400多座氣浮濾池在穩定如膠體、有機物、細菌等;反滲透處理后剩余的鹽分運行。氣浮濾池經(jīng)國內專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)商進(jìn)-.步優(yōu)化和改則通過(guò)后續的離子交換系統除去。與單純的離子進(jìn)后,形成了規?；?、設備化和高度自控的水處理交換除鹽水處理系統相比有以下特點(diǎn):系統對進(jìn)單元,可完全滿(mǎn)足該工程場(chǎng)地狹小和系統運行全自水水質(zhì)的適應范圍廣;出水水質(zhì)好(對膠體、有機控的需求。物、硅的去除率高);延長(cháng)了離子交換設備的運行周2.2除鹽工藝方案期;大幅度降低了離子交換樹(shù)脂的再生用酸堿消耗循環(huán)排污水經(jīng)預處理后必須進(jìn)行除鹽工序處量;酸堿廢液排放量減少。反滲透一離子交換聯(lián)合理,進(jìn)-.步去除循環(huán)排污水中的含鹽量,以達到高除鹽系統中國煤化工統進(jìn)水水質(zhì)、反壓鍋爐補給水的水質(zhì)要求。目前國內已經(jīng)應用的滲透裝置MHCNMHG水水質(zhì)確定的。水的除鹽工藝方法有化學(xué)除鹽(即離子交換除鹽水因此該項目在充分考慮了與原有鍋爐補給水相銜處理).、膜分離技術(shù)和蒸餾法除鹽水處理及膜法和接的前提下，采用的除鹽工藝方案:氣浮濾池出離子交換法結合的脫鹽工藝等。水一超濾一二級反滲透一原有離 子交換系統(陽(yáng)離厲滲靉軀法與離子交換聯(lián)合組成的除鹽系統子交換一陰離子交換一 混合離子交換)。32石油化工自動(dòng)化.第47卷綜上所述,從方案組成內容明顯看出該工藝流的OPCE]服務(wù)器與分公司的企業(yè)網(wǎng)連接,這里不程管理簡(jiǎn)單、方便,且容易實(shí)現較高的自動(dòng)化水平，再詳述。將復雜的操作簡(jiǎn)單化。3.3重要設備的控制3自 控系統設計3.3.1氣浮濾池單元控制3.1總體原則氣浮濾池單元的控制由混合、混凝、絮凝單元根據工藝流程對控制功能的要求,該項目采用控制,氣浮單元控制和過(guò)濾單元控制完成，其中氣先進(jìn)的自動(dòng)控制系統.可靠的儀表檢測系統(5-23、浮單元控制包括刮渣控制和溶氣控制,過(guò)濾單元控靈活方便的監控界面、簡(jiǎn)潔的控制線(xiàn)路來(lái)實(shí)現工藝制包括過(guò)濾和反沖控制。裝置全自動(dòng)運行、重要工藝和電氣參數連續監測和a)混合、混凝、絮凝的控制。分別通過(guò)調節快記錄、故障的隨機處理、應急情況下的手動(dòng)運行等速混合池和絮凝池反應攪拌器的轉速來(lái)控制混凝功能。和絮凝反應速度。投藥量可根據設定的量投加,也3.2自 控系統構成可按進(jìn)水流量進(jìn)行比例投加,即根據污水流量計信污水處理PLC系統架構分為三層:測量控制號調節PAC投藥計量泵的沖程或頻率,以達到良層、監控操作層、生產(chǎn)管理層。系統結構示意如好的反應效果。圖2所示。b)氣浮單元控制。刮渣控制主要是在設定行程和刮渣間歇時(shí)間T的條件下執行刮除浮渣的操.原化學(xué)水水處理裝置1號-裝置2號服務(wù)器廣作。在初期可根據進(jìn)水SS(懸浮固體顆粒)含量、操作站」![操作站浮渣的含水率調整刮泥的間隔時(shí)間。根據實(shí)際需以太網(wǎng)要可調節刮渣機的運行和停止時(shí)間。溶氣控制主原化學(xué)水裝要是空氣壓縮機、溶氣工作泵、溶氣釋放器的控制。置PLC系統空氣壓縮機的停止或開(kāi)啟均由溶氣罐的液位計控制,最高液位開(kāi)機,最低液位關(guān)機。根據來(lái)水的ss污水處理PLC機柜1污水處理PLC機柜2含量,設定工作水的回流比,根據回流比控制溶氣工作泵的出水量,調節溶氣釋放器的開(kāi)度,或者容圖2控制系統結構示意器釋放器的個(gè)數。a)測量控制層主要由PLC[6]控制站構成。c)過(guò)濾單元控制。過(guò)濾單元參與控制調節的PLC控制站直接與各種傳感器、變送器和執行主要設備由五閥[凹(過(guò)濾水出水閥、反沖洗進(jìn)水閥，器°”等現場(chǎng)設備相連，系統中的全部數據采集、處反沖洗廢水排水閥、反沖洗進(jìn)氣閥、濾池配水空間理、信息傳送等任務(wù)均由其完成。在充分考慮了與排氣閥),二泵(反沖洗水泵、反沖洗空氣壓縮機)，原有化學(xué)水裝置(離子交換)控制系統相銜接的前一液位(反沖洗儲罐液位),以及水質(zhì)濾池出水水質(zhì)提下,該項目采用一套GE 90-30[7]系列PLC作為(濁度),壓差,濾池砂面液位和濾池出水水位差等控制站,并將相關(guān)數據通過(guò)工業(yè)級通信網(wǎng)絡(luò )傳遞到儀表組成?？捎芍行目刂剖易詣?dòng)控制或手動(dòng)控制。操作站。PLC控制站所有模塊都留有15%的余控制參數包括濾池進(jìn)出水壓差、出水濁度、反沖洗量，以保證系統的穩定性和可擴充性。工作時(shí)間、反沖洗氣泵工作時(shí)間.各種閥的關(guān)、開(kāi)時(shí)b)監控操作層由控制室內的操作站構成，該間等。層是整個(gè)自動(dòng)控制系統的中心,在結構中起到了上整個(gè)濾池運行包括正常過(guò)濾、濾池反沖工序。呈下達的作用。該項目采用一臺Dell工業(yè)控制計正常過(guò)濾程序主要監測濾池的出水水質(zhì)和調節出算機，作為整個(gè)系統中人機信息交換的中心。負責水閥的開(kāi)度,以保持濾池砂面液位穩定。反沖洗程將工藝過(guò)程量的信息集中化,并通過(guò)簡(jiǎn)單的操作完序依次控制氣沖、水氣混沖、水沖等過(guò)程和過(guò)程中成工藝過(guò)程的顯示及控制,同時(shí)負責進(jìn)行控制系統相關(guān)閥的關(guān)閉.開(kāi)啟,全過(guò)程均可由PLC自動(dòng)程序組態(tài)生成等工作。為了節省投資并且考慮到生產(chǎn)控制,亦中國煤化工控制。的操作便利及系統可靠性,該項目通過(guò)工業(yè)以太3.3.2IYCNMHG網(wǎng),將原化學(xué)水裝置PLC系統的操作站與該項目當泵正常運行時(shí)，由流量計和流量調節閥[10]新增操作站配置成工作冗余模式,大大提高了該系調節泵出口流量。由穩壓閥穩定人膜系統壓力,在統的性?xún)r(jià)比。正常工作中兩者通過(guò)微調將流量和壓力穩定在設萬(wàn)另數據產(chǎn)管理層利用原化學(xué)水裝置PLC系統定參數。當系統出現故障時(shí),通過(guò)閥系統自動(dòng)切除第4期李猛.PLC系統在污水處理裝置上的應用33故障系列，并相應調節泵出口流量和壓力。在膜系4結束語(yǔ)統運行過(guò)程中當某--系列出現阻堵進(jìn)人清洗狀態(tài)將污水作為第二水源是解決水危機的重要途時(shí),水泵亦能根據PLC指令自行調節泵的頻率,從徑。進(jìn)行污水再生利用,提高工業(yè)用水的重復利用而達到調流量和壓力的目的。通過(guò)除鹽工藝提升率,積極推行污水資源化,將處理后的污水作為第泵控制,準確地為膜除鹽超濾系統提供所需要的壓二水源加以利用，是節約使用水資源的重大措施，力和流量,銜接好前處理和除鹽工藝的關(guān)系并保護對中國石油化工企業(yè)的可持續發(fā)展有著(zhù)十分重要膜系統的安全正常運行。的意義。3.3.3超濾及反滲透系統控制參考文獻:UF膜(超濾系統)成套設備、RO膜(反滲透系[1]張翼.林玉娟，范洪富.石油石化工業(yè)污水分析與處理[M].北京:石油工業(yè)出版社,2006.統)成套設備及用于膜成套設備控制的儀表均由德[2]徐新附,于 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