辛亭 白东坡 宋晓兰 中国核电工程有限公司河北分公司电气自动化所，石家庄 050021

基于PLC的污水处理控制系统

辛亭 白东坡 宋晓兰 中国核电工程有限公司河北分公司电气自动化所，石家庄 050021

本文以福清核电厂一期工程污水处理站为例，根据污水处理的工艺条件及运行特点，从仪表选型，硬件设计等方面全面地介绍了基于PLC的污水处理站仪控系统的设计思想和实现方法，满足了工艺控制要求，提高了厂区生活污水处理的效率。

污水处理; 工艺控制; 仪控系统

1 工程概况

福建福清核电厂一期工程规划机组容量为2×1000MW，本污水处理站位于核电厂一期工程主厂区的南侧（CC井旁），对一期主厂区内的生活污水进行集中处理。

2 污水处理站整体设计

2.1 设计水量

污水处理站设计规模为200m3/d，设计小时处理量为8.33m3/h；污水处理站设置处理能力为5m3/h生活污水处理设备2套，24小时运行。建成后的实际运行方式可根据水量进行调整。

2.2 设计水质

福清核电厂一期工程的主厂区生活污水包括核岛各厂房和各区域生活污水、常规岛各厂房生活污水、BOP各厂房生活污水及地面冲洗污水。生活污水处理站出水水质指标要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级排放标准的B标准才能排放。

设计进水、出水水质见表1

表1 设计进、出水水质 单位(mg/l)

2.3 工艺流程

主厂区生活污水汇集后进入本污水处理站。污水首先经自动机械格栅去除污水中的杂物（杂物排至平台小车内，定期清运），随后进入调节池，调节池对原水水质水量进行均化和调节（为防止池内污物沉积，池内设潜水搅拌机2台），调节池中设提升泵3台（2用1备）将污水提升至后续污水处理装置。在沉淀池进水处投加药剂进行化学除磷，在消毒池投加药剂（氯片溶解后溶液）消毒。消毒池出水达标后排放。

沉淀池污泥排至污泥池，池内上清液溢流至调节池，剩余污泥定期清运。

由风机向缺氧池、生物接触氧化池、污泥池内的曝气装置供气，向沉淀池内的气提装置供气，由时间控制。

污水处理站的所有污水处理设施建于地下。地面建鼓风机房、贮药加药间、化验室和控制室等，所有仪表信号和主要设备运行信号在控制室显示，设备的控制可在控制室和就地分别操作。

3 污水处理工艺控制

自动旋转式机械格栅位于格栅渠内，与调节池建为一体，主要用于拦截去除生活污水中较大的悬浮物固体，保证后续设备和管路不被堵塞。机械格栅间歇运行，每隔3.5小时运行0.5小时（可调）。

由调节池水位控制提升泵（潜污泵）的启停：高液位开泵，低液位停泵，超高液位报警；水位信号远传到控制室进行控制。工作和备用泵根据累计运行时间自动切换，切换时间为8小时（可调）。

调节池内的2台潜水搅拌机，每4小时（可调）相互自动切换运行，当调节池为中低液位时潜水搅拌机停止运行，中高液位时恢复运行。

污泥回流量自动控制。

每套一体化处理设备含硝化液回流泵2台，1备1用，每4小时（可调）相互自动切换运行。

鼓风机3台（2用1备），在正常情况下连续运行，工作和备用风机根据累计运行时间自动切换运行，切换时间为每4小时（可调）切换1次，风机与调节池内污水提升泵联动，当污水提升泵停止运行时，其间歇性运行，采取间断曝气，工作1小时，停机2小时（可调）。

沉淀池中气提装置排泥，通过安装在其进气管上电动阀的开启控制排泥。排泥为每间隔3小时排泥0.5小时（可调），可远程控制。

污泥池中安装曝气系统，以防止污泥淤积，通过安装在其进气管上的电动阀的开启控制，周期由现场调试确定，可远程控制。

每套一体化处理设备进水处设流量计一台，在控制室显示瞬时流量和累积流量。

随设备配套的PLC程控柜布置在控制室内，由该PLC实现所有污水处理设备的检测和控制。

随加药设备配套有加药动力柜，该加药动力柜与加药设备都布置在加药间内。由加药动力柜实现加药设备的连锁控制。应设有加药储罐的就地液位计等加药控制所需仪表。加药搅拌机为自动控制，计量泵手动可调，加药设备需设有就地启闭装置。

加药设备与污水处理设备间不设自动连锁，但加药储罐低液位报警信号、加药设备的运行状态、故障信息等信号要上传到控制室的LCD上显示。

4 污水处理站仪控系统设计

4.1 仪表选型

（1）调节池设模拟量液位信号1套（选用超声波液位计）；调节池设开关量液位计1套（选用浮球式液位开关）。

模拟量信号要求输出信号为4～20mA、两线制，精度高于0.5%，信号远传至控制室。

选用的液位开关需特别适合于含固体、半固体悬浮物的液体。调节池在低液位、高液位、超高液位三个位置设浮球。输出信号为无源干接点。

（2）每套一体化污水处理设备的进水管以及污水处理站的超越管各设电磁流量计一台[1]，在控制室显示瞬时流量和累积流量。

电磁流量计的传感器安装在就地工艺管道上（流量计井内），防护等级为IP68。电磁流量计的信号转换器安装在控制室内,现场墙装式。转换器上可显示瞬时流量和累积流量。传感器与信号转换器之间信号电缆随电磁流量计配套。

（3）调节池上设PH计1套、COD分析仪1套；一体化处理设备出水总管上设PH计1套、COD分析仪1套。

分析仪表信号在控制室显示，不参与设备的连锁控制。PH计的测量范围：0～14；COD分析仪的测量范围：0～500。

分析仪表的安装配件和保护箱随分析仪表配套，阀门的材料和仪表配管材料使用SS316。

（4）消毒池设高液位报警信号，信号在控制室显示。

（5）水泵出口均设就地压力表，压力表为不锈钢、耐震型，随水泵设备配供。

（6）风机出口均设就地压力表，压力表为不锈钢、耐震型，随风机设备配供。

（7）加药系统所需所有仪表都随加药装置配套，配套仪表能够满足加药装置运行的要求，及在控制室监视的要求。

4.2 控制系统

根据污水处理控制系统的功能要求、可靠性等要求，硬件设计采用西门子公司的PLC作为控制系统的核心进行数据采集和控制，并配有在线式UPS不间断电源供电。UPS负责给控制系统和仪表供电。UPS电源备用时间为30分钟，容量根据实际需要确定。

PLC系统配置彩色LCD图形终端，建立相应的操作页面，用以实现全部仪表信号、报警信号、设备运行状态显示及相关设备连锁启停控制[2]。对于泵等转动机械除了在LCD上进行远方控制外，也可在就地电控柜上操作。对于自动阀门除了在控制室遥控外，还在就地进行电控箱控制。在调试检修阶段采用手动控制，正常运行时可转换至自动系统来控制，对该系统综合污水处理全过程进行程序控制和故障连锁保护，柜面设有必要的工作状态指示灯及报警指示灯。

控制系统能够实现污水处理站所有设备的自动检测、显示和控制。

5 结束语

污水处理仪控系统是根据污水处理的工艺要求，以西门子PLC为控制核心，实现工艺控制要求，整个系统组成简单、控制功能完善，具有联控、连锁保护、通讯等功能，并且采用人机界面操作和显示，操作简单方便。

本系统采用PLC对污水处理工艺系统进行控制，保证了污水处理系统的可靠、安全、稳定运行，对于核电站的连续稳定生产起着积极的作用。

[1]自动化仪表选型设计规定.HG/T 20507-2000.2001（55-60）

[2]核电厂控制室的设计.GB/T 13630-92.1992(9-11)

The Instrument Control System Of Sewage Disposing Based On PLC

Xin Ting Bai Dongpo Song Xiaolan China Nuclear Power Engineering Co.,Ltd. Hebei Branch, Shijiazhuang Hebei 050021

This paper takes Fuqing nuclear power station as an example, Based on the process condition and operating situation, introduces the instrument control system design of a sewage disposal station in nuclear power station based on PLC, including the instruments' choice of instruments and the design of hardware, it can satisfy the require of process control and improve the efficiency of sewage disposal.

Sewage Disposal; Process Control; Control System

TM623.1

B

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.08.015

辛亭，男，1983年生，硕士研究生，助理工程师。研究领域：电厂仪表与控制设计。