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【首科自控】污水处理厂自控系统
2016-12-5
来源:未知
点击数:  470        作者:未知
  • 污水处理厂自控系统是整个污水处理工程重要组成部分,其设计好坏与控制设备选择 是否适当,关系着自控系统性价比高低对以后整个污水处理厂运行维护难易有着重要影响。保证污水厂生产稳定和高效,减轻劳动强度,改善操作环境,同时提高污 水厂现代化生产管理水平,充分考虑本污水处理工艺特性基础上,将建设现代化污水处理厂理念融入到自控系统设计当中,自控系统设计遵循以下原则:先进合理、 安全可靠、经济实惠、开放灵活。  

     

    一、自控系统构建  

           污水处理厂自控系统是由现场仪表和执行机构、信号采集控制和人机界面(监控)设备三部分组成。自控系统构建主指三部分系统形式和设备选择。执行机构主工 艺要求由工艺专业确定,预留自控系统接口,仪表选择将后面部分进行描述。信号采集控制部分主要包括基本控制系统选择以及系统确定后控制设备和必须通讯网络 选择。人机界面主指中控室和现场值班室监视设备选择。  

         

    1、 基本系统选择  

           目前用于污水处理厂自控系统基本形式主要有三种DCS系统、现场总线系统和基于PC控制系统。从规模来看三种系统所适用规模是不同。DCS系统和现场总线系统一般适用于控制点比较多厂区规模比较大系统,基于PC控制则用于小型控制点比较集中控制系统。  

    基于PC控制系统属于高度集成控制系统,其人机界面和信号采集控制可能都处于同一个机器内,受机器性能和容量限制,工程厂区比较大,控制点较多,采用基于PC控制系统是不太合适。  

           DCS系统适用于模拟量多,闭环控制多系统。而现场总线系统主要优势是适用用于控制点相当较少特别分散系统。从施工和维护角度来看,传统DCS系统布线工作量要远远大于现场总线系统。此外,现场总线系统与DCS系统相比,还有最为重要一点是开发性好,扩展方便。  

      

    2、通讯网络选择  

           现场总线系统最主要特点就是依赖网络通讯,分散控制和信号采集,******程度减少布线,节省安装和维护费用。现场总线主指从现场控制器或IO模块到监控系统 通讯网络。目前现场总线,通讯协议不同可以分为很多种,比如,ProfiBusCANControlNetDeviceNet FF Lon总线等。目前现场总线技术还没有统一标准,各自功能特点基本一致,设计时选用中小型控制系统应用非常广泛ProfiBus总线。其性价比较高,且国 内推广时间长,稳定性较高。  

           ProfiBus总线有三种形式DPPAFMSPA总线是与智能仪表结合一起安全性非常高一种ProfiBus总线形式,造价比较高,常用于石油 化工冶金等行业;FMS总线适用于大范围和复杂通讯系统,旨解决通用性通讯任务,传速速度中等;DP总线是用于传感器和执行器级高速数据传速网络,不需要 智能仪表配合,安全性略低于PA总线。 

     

        3、现场站设备配置选择  

           ProfiBusDP网络来说提供了一个从现场到监控层信息通道,但信号采集和执行命令下达仍然需要由控制器和现场IO模块组成站来完成。 ProfiBusDP网络是一种主从站网络结构。整个网络上最多可以有128个从站,但一个作为主站,所有通讯事务都由主站来管理。主站必须要有控制器 (CPU),同时也可以安装IO采集模块。从站有两种方式:CPUIO模块和通讯模块+IO模块。******种方式每个从站都由CPU,每个站控制事务都由本 站完成,与主站之间通讯量比较少。第二种方式是所有从站都没有CPU,所有控制事务都由主站CPU来完成,总线网络把命令结果传输到从站完成,从站远程 IO  

           前述这两种从站组成方式各有自己特点。******种方式,控制比较分散,通讯事务较小,对网络依赖不强,但每个站都有CPU,造价高。第二种方式,控制集中, 控制事务对网络依赖性强,需要可靠网络来支撑,同时对主站CPU性能要求高,软件编程和调试方面具有很大优势。这两种方式对工程现场安装布线施工影响比较少。  

     

    4、人机界面设备选择  

           人机界面设备是直接与操作管理人员进行交流监控视备,一般由两部分组成,即现场监视设备和中控室监视设备。现场监视设备可以是PC机或是触摸屏,中控室监视设备一般由工控机、模拟屏或投影仪等组成。监视设备应兼顾投资情况下,保证操作管理人员可以对整个污水处理厂全面直观监视与控制。现场监视设备一般比较重要单元或控制事务比较大从站中设置,操作人员及时对现场情况进行处理。 

           中控室监视设备是全厂指挥和信息处理中心,其作用不言而喻。中控室监视设备比较传统做法是模拟屏加工控机方式,这种方式造价比较高且复杂。多屏卡功能不 断完善,现场又出现了工控机多屏显示加投影仪模式。多屏卡安装使一台工控机可以同时拖动多台显示器,并显示不同画面,不同工段可以同时显示保证了操作人员 监视全面性。投影仪可以把所需要任何画面进行放大显示,也可以供人参观。第二种方式造价要远低于传统做法。 

     

     

    二、常用的工业污水处理工艺 

           不同的工业污水处理对象,不同的工业污水处理环境,将需要不同的工业污水处理工艺来处理。因此,在选择工业污水处理工艺的时候必需要认真考虑当地污水的情况,以及实际的工业污水处理的环境。  

           工业污水处理的方法主要有物理、化学、物理化学,以及生物等几种。这些方法根据实际情况,可以单一使用,也可以针对不同的污水混合使用。目前,工业污水处理的方法一般以生物处理法为主,辅以物理处理法和化学处理法。常用的工业污水处理工艺有以下几种:  

     

    1、传统活性污泥法 

           传统活性污泥处理法是一种最古老的工业污水处理工艺,其工业污水处理的关键组成部分为沼气池与沉淀池,污水中的有机物在曝气池停留的过程中,曝气池中的 微生物吸附污水中的大部分有机物,并且在曝气池中被氧化成无机物,然后在沉淀池中经过沉淀后的部分活性泥需要回流到曝气池中。  

     

    该工艺的优点有:  

    1)有机物在曝气池内的降解经历了******阶段的吸附作用和第二阶段的代谢的完整过程,活性污泥也经历了对数增长,减速增长,内源呼吸的完整生长周期;  

    2)对污水的处理效果好,BOD去除率达90﹪以上;  

    3)适用于处理净化程度高和稳定程度要求较高的污水。 

                 

    该工艺的缺点有:    

    1)曝气池首端有机物负荷高,耗氧速率较高,为了避免由于缺氧而形成厌氧状态,进水的有机物浓度不过高,则曝气池的容积大,占用的土地比较多,基建费用较高;  

    2)耗氧速率沿池长是变化的,而供养速率难于与其相吻合,在池前可能出现好氧速率高于供养速率,在池后又可能出现溶解氧过剩的现象,从而影响处理效果;  

    3)对进水水质,水量变化的适应性较低,运行结果容易受到水质,水量变化的影响,脱氮除磷效果不太理想。  

     

    2A/O 

           A/O法是在传统活性污泥法的基础上发展起来的一种工业污水处理工艺,其中A代表Anoxic(缺氧的),O代表Oxen(好氧的)。A/O法是一种缺 氧----好氧生物工业污水处理工艺。该工艺通过增加好氧池与缺氧池所形成的硝化----反硝化反应系统,很好的处理了污水中的氮含量,具有明显的脱氮效 果。但是此硝化----反硝化反应系统需要得到很好的控制,这样就对该工艺提出了更高的管理要求,这也成为了该工艺的一大缺点。 

     

    A/O法具有如下优点:  

    1) 反硝化反应以原废水有机物为碳源;  

    2)硝化池内含有大量硝酸盐的硝化液回流到反硝化,进行硝化脱氮反应;  

    3)在反硝化反应过程中,产生的碱度可补偿硝化反应时所需碱量,如废水氮浓度不高时可不必另外加碱;  

    4)该工艺具有流程简短,工程造价低等优点。  

     

    其不足之处是:  

    1)该系统的脱氮率一般在85﹪左右;  

    2)处理水中含有一定浓度的硝酸氮,如沉淀池运行不当,不及时排泥,会产生反硝化反应,污泥上浮,出水水质恶化;  

    3)要提高脱氮率,必须加大内循环比,将导致:一是运行费用增加;而是内循环液带入大量溶解氧,使反硝化池内难以保持理想的缺氧状态,影响硝化反应。  

     

    3A2/O 

           A2/O法也是在传统活性污泥法的基础上发展起来的一种工业污水处理工艺,其中A2,即A-A,前一个A代表Anaerobic(厌氧的),后一个A代 表Anoxic(缺氧的);O代表(好氧的)。A2/O是一种厌氧缺氧好氧工业污水处理工艺。A2/O法的除磷脱氮效果非常好,非常适合用于对除磷脱 氮有要求的工业污水处理。因此,在对除磷脱氮有特别要求的城市工业污水处理厂,一般******A2/O工艺。 

     

    工艺的优点:  

    1)在系统上称作是最简单的同步脱氮除磷工艺,水力停留的时间少于其他同类工艺。  

    2)在厌氧(缺氧),好氧交替运行条件下,丝状细菌不能大量的繁殖,无污泥膨胀现象的发生,SVI的值一般小于100  

    3)运行中无需投加药品,两个A段之间轻缓搅拌,以不增加溶解氧的量为度,运行费用低;污泥中含磷浓度较高,具有很高的肥效。  

     

    该工艺的缺点:  

    1)除磷效果难以再次提高,污泥增长有一定的限度,不易提高,特别是P/BOD值高时更加如此。  

    2)脱氮效果也难进一步提高,内循环量一般以2Q为限,不易太高。  

    3)进入沉淀池的处理水要保持一定的浓度的溶解氧,减少停留的时间,防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象的出现,但是溶解氧的浓度不能太高,要防止循环混合液对缺氧反应器的干扰,这点难以控制。

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