自动化技术在BAF污水处理中的应用

2018-06-26魏健

有色金属加工 2018年3期

魏健

(中色科技股份有限公司，河南洛阳 471039)

随着我国经济的快速发展和BAF污水处理工艺的广泛推广，BAF污水处理技术越来越受到青睐。传统BAF污水处理方式大多采用固定的曝气时间，污水处理效果不佳且能耗较高。针对传统污水处理方式存在的问题，本文采用PID算法控制阀门的开口度，实现对BAF滤池溶氧量的精确控制，不仅节省了大量人力，同时使整个系统始终处于最佳工作状态，提高了污水处理效率，降低了能源损耗。

1 处理工艺流程

污水先经粗格栅井除去水中较大的悬浮物和颗粒物后经进水泵将污水提升到沉淀池，在沉淀池内进行沉淀处理除去水中的较小杂质；再经缺氧沉定池进行污泥吸附以及剩余污泥收集；流经超细格栅对微小杂质进行处理后，进入BAF滤池进行深度曝气过滤处理，最终经紫外线消毒达标后排放。其工艺流程为，污水→粗格栅井→进水泵→旋流沉淀池→缺氧沉淀池→超细格栅→BAF滤池→紫外线→达标排放。

2 自动控制系统

2.1 硬件组成

控制核心为西门子S7-300系列PLC，完成逻辑控制、各种保护和数据传输等一系列工作，通过Profibus构建的分布式I/O系统完成信号采集和动作执行，调节系统的各种配合，完成自动控制、手动控制状态的工序流程，以及集合系统数据等功能。主站为西门子S7-300系列，型号CPU315-2DP；从站为西门子 ET200M系列。

2.2 网络通讯系统

网络通讯系统示意图如图1所示。图中第一层为工程师站、HMI与PLC之间实行以太网连接，实现彼此的数据交换。控制系统中的PLC，通过公司内的工业控制网络和HMI界面接收工艺参数及电气设备的操作指令；同时由PLC收集的各个设备运行状态、工艺数据等信息，通过公司内的工业控制网络在HMI中显示。

图1 网络通讯系统Fig.1 Network communication system

第二层为PLC与其分布式I/O子站和调速传动装置之间采用独立的Profibus现场总线方式通讯，设定的工艺参数和操作指令由PLC传送到各个执行元件和各调速传动系统，同时各调速传动系统的状态和检测仪表的测量数据收集到PLC中。采用数字化仪表系统以及现场总线，不仅可以节约资金的投资，还可以减少变送器的种类和数量，节省设备仪器的安装和维护费用。

2.3 BAF工艺处理控制

待处理污水中较大的漂浮物和悬浮物被系统中的格栅过滤出去后进入沉淀池，经过初级过滤后的污水在沉淀池内进行除油处理后进入沉降阶段，在沉降的同时进行预处理，经过预处理后通过水泵将污水输送到BAF滤池，并在BAF池内进行降解处理。滤池运行一段时间后需对滤池进行反冲洗。反冲洗采用气体和水联合反冲洗，反冲洗污水通过排水缓冲池返回沉淀池，与原污水混和。沉淀池或水解酸化池的剩余污泥进行脱水处理，泥饼外运处置。每组BAF滤池工作周期，包括正常进水曝气运行和反冲洗过程，周而复始循环运行。每组BAF滤池的主要控制元件有：阀A-正常进水，阀B-反洗进水，阀C-反洗进气，阀D-正常出水，阀E-正常曝气，阀F-排气阀，阀G-管道排渣阀，反冲清水泵1，反冲清水泵2，鼓风机。

控制模式分为手动控制与自动控制两种方式。在手动状态下，所有控制元件只能手动开启和关闭。在自动状态下，所有元件均由PLC按照预先设定的工艺流程自动完成相应的连锁动作，其自动控制流程如图2所示。

(1)自动开始时，关闭正常进水阀、正常出水阀、正常曝气阀，同时开启反吹鼓风机；(2)鼓风机运行后打开管道排渣阀；(3)根据HMI所设置的定时1，到达延时时间后关闭管道排渣阀，打开反洗进气阀；(4)根据HMI所设置的定时2，到达延时时间后打开反洗进水阀，开启反冲清水泵1；(5)根据HMI所设置的定时3，到达延时时间后开启反冲清水泵2；(6)根据HMI所设置的定时4，到达延时时间后关闭反洗进气阀，停止反冲清水泵1，关闭反吹鼓风机；(7)根据HMI所设置的定时5，到达延时时间后关闭反洗进水阀，停止反冲清水泵2，打开排气阀；(8)根据HMI所设置的定时6，到达延时时间后关闭排气阀，打开正常出水阀；(9)根据HMI所设置的定时7，到达延时时间后打开正常进水阀，并根据滤池溶氧量采用PID算法控制正常曝气阀开度。