CAST污水处理工艺中计算机控制系统的设计

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摘要：以陕西省某污水处理工程为例介绍了循环式活性污泥法cast污水处理工艺中基于PLC计算机控制系统的主要内容：包括使用目的、控制系统结构、并分述三个PLC子站各自功能及在整个系统中的地位作用探讨典型CAST工艺中计算自动控制系统的一般设计方法将生产过程的自动化与办公自动化相结合从而为中小城市CAST工艺污水处理厂设计提供借鉴推动该工艺在污水处理中的应用。

关键词：污水处理；循环式活性污泥法；PLC自动控制设计

中图分类号：TU992.31文献标识码： A 文章编号：

1、项目背景

CAST工艺（Cyclic Activated Sludge Technology）即循环式活性污泥法，它是SBR工艺（Sequence Batch React，即序批式活性污泥法）的一种改进型。工艺特点是：其反应池用隔墙分为选择区和反应区进水、曝气、沉淀、排水、排泥都是间歇周期性运行由于其具有工艺流程简单、土建和设备投资低、能很好的缓冲进水水质水量、除磷脱氮效果好、运行简单等优点，还可分期建设适合中国国情近年来在国内已得到广泛应用。某污水处理工程位于陕西省日处理1万t生活污水采用典型的CAST工艺其工艺流程图见图1。为保证污水处理系统高效、稳定运行同时为使整个系统具有一定灵活性、允许用户根据污水水质及其它外界原因如气温等适当调整系统运行我们在设计中采用了基于PLC的计算机自动控制系统并按照“集中监测分散控制”的原则由中央监控工作站和现场分散控制站组成全厂工业控制网。

2、控制系统的结构

控制系统由三个PLC子站和中控室上位机构成这三个PLC子站分别控制：①进水泵房控制子系统②配水池、CAST池及鼓风机房子系统③污泥脱水控制子系统。每个PLC子站都装有一台TP系统以便现场数据显示和操作全厂所有控制系统通过工业以太网组成一个统一的通讯网络中控室上位机通过工程组态软件进行数据通讯、组态显示、存储并完成控制功能信号报警和报表打印等功能。系统设有手动控制和集中控制两种控制方式以集中控制方式为主。

图1典型CAST工艺流程图

控制方式设计为现场设备机械手动操作即手动、计算机控制系统远程手动操作即中控、计算机控制系统全自动控制即自动三种控制方式。三种方式的级别由高到低依次为手动、远程手动、远程自动。

3各单元PLC子站的功能

3.1预处理系统PLC子站预处理系统

PLC子站PLC1置于进水泵房负责粗格栅、进水泵房、细格栅站和旋流沉砂池等部分设备的自动控制和数据采集。

3.1.1粗、细格栅站

按照设定的工作方式控制程序将按时间间隔或格栅前后液位差自动控制格栅机的启/停。格栅站设备的启/停连锁即：开机时格栅机、螺旋输送机与栅渣压榨机同时启动关机时先关格栅机延时3060秒关螺旋输送机再延时30120秒关闭栅渣压榨机。时序延时时间通过上位机人机界面由操作员设定。当格栅打开时同时启动螺旋输送机和栅渣压榨机以使格栅前后保持适当的液位差从而防止杂物堵塞而关机的时序可以保证螺旋输送机和压榨机将杂物排除干净。

3.1.2进水泵房

进水泵房装有三台潜水泵和一台潜水搅拌机潜水泵二用一备。在进水池装有超声波液位计和液位开关PLC根据泵池水位自动进行调节控制水泵的运转台数并根据每台水泵的运行时间自动轮换运行水泵使每个水泵运行时间均等。同时设置上、下水位报警功能水泵进水口高于水面时可防止水泵运转。

3.1.3旋流沉砂池

旋流沉砂池的作用是使原水中粒径较大的无机泥砂和有机物分开达到除砂目的使后续流程正常运行。控制程序提供两种工作方式一种是由现场或中控室给出控制命令直接完成单台设备的起停另一种是按中控室操作员设定的周期间歇联动方式按时间周期分时启动相应设备。

3.2配水池、CAST池及鼓风机房系统PLC子站

该子站PLC2置于鼓风机房控制的主要设备是CAST反应池、鼓风机、滗水池、搅拌器、进水阀、空气曝气调节阀、回流污泥泵、排泥泵等检测仪表有溶解氧DO仪、污泥浓度计、液位计等。CAST池及鼓风机房的控制是整个CAST工艺的关键控制系统的主要目标是通过DO检测值来控制曝气量。

CAST反应池集均化、初沉、生物降解、二沉功能于一池主要工艺过程是进水、曝气、沉淀、滗水、排泥。曝气设备向反应池内的活性污泥供氧以保证微生物的正常生长和繁殖从而使污水得到净化也就是说CAST池DO含量的高低决定着污水处理效率的高低。DO设定值由操作人员通过上位机设定并可根据需要进行修改。工艺控制过程一开始系统立即打开空气调节阀，鼓风机事先已处在工作状态和搅拌器开始进行曝气，并根据DO给定值与检测值偏差来调节曝气量，控制方式可以是定量曝气也可以按人工设定曲线给定曝气量。本设计采用4组CAST反应池。在任一时刻都有2组在进水/曝气1组在沉淀排泥1组在滗水。还设计了相应软件来实现生化池运行周期表功能CAST池运行周期见表1。

表1 CAST池工艺运行周期表

3.3污泥脱水PLC子站系统

污泥脱水PLC子站PLC3置于污泥脱水厂房脱水机厂房的设有两台带式浓缩压滤机、加药系统及其它附属装置。污泥脱水系统及加药系统自成体系其控制由生产厂家完成但要满足控制系统的通讯协议并且要求脱水机和投药泵根据流量变频调控制。

4、结束语

CAST工艺与常规活性污泥法相比节省占地面积2035总投资节省2030因此具有非常广阔的发展前景3。而CAST工艺稳定、灵活运行的关键就是控制系统探讨、研究并使用计算机自动控制技术将有助于提高CAST工艺运行的稳定性、控制的灵活性和便利性从而推动该工艺在污水处理中的应用。

参考文献：

[1] 周律,米金套,吴春旭,黎宇行. 中小城市污水处理投资决策与工艺技术[M]. 北京：化学工业出版社, 2002.

[2] 高俊发,王社平. 污水处理厂工艺设计手册[M]. 北京：化学工业出版社, 2003.

[3] 魏永,闪红光. 循环式活性污泥法CASS的研究进展[J].辽宁城乡环境科技 2004

作者简介：梁璟，女，1986年5月出生，安徽淮南人，本科学历，现工作于淮南职业技术学院，助教职称，安徽理工大学计算机科学与工程学院计算机技术专业在读工程硕士研究生，主要从事团青工作。