摘 要 污水處理廠中的污泥處理環(huán)節(jié)是不可忽視的，若污泥處理不妥當(dāng)，則會(huì)對(duì)土壤和生態(tài)環(huán)境造成二次污染和破壞。采用磁翻柱液位計(jì)處理工藝來(lái)處理污泥，可以生產(chǎn)出無(wú)害化的污泥產(chǎn)品，如營(yíng)養(yǎng)土、育苗基質(zhì)、草坪基質(zhì)等。研究以磁翻柱液位計(jì)污泥處理工藝自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)為目標(biāo)，簡(jiǎn)述其工藝流程、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備硬件配置等，實(shí)現(xiàn)污泥磁翻柱液位計(jì)處理的分布化控制、信息集中管理及智能化監(jiān)控，為污泥處理提供一種優(yōu)良的解決方案。
０引言
近年來(lái)，隨著城鎮(zhèn)化、工業(yè)化和農(nóng)村集中化的高速發(fā)展與人民生活水平的提高，居民生活與工業(yè)廢水排污量隨之突增，而作為污水集中處理的污水處理廠的數(shù)量和規(guī)模正呈現(xiàn)遞增關(guān)系。污水處理后約５０％的污染物都轉(zhuǎn)移至污泥中，若污泥未經(jīng)工藝處理直接排放會(huì)對(duì)土壤和生態(tài)環(huán)境造成二次污染和破壞。本文以磁翻柱液位計(jì)污泥處理工藝流程為設(shè)計(jì)背景，通過布置安裝現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化儀表、軟啟動(dòng)器或變頻器等電控設(shè)備，同ＰＬＣ控制器及主控室監(jiān)控系統(tǒng)組成一套磁翻柱液位計(jì)污泥處理自動(dòng)控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)污泥磁翻柱液位計(jì)處理的分布化控制、信息集中管理及智能化監(jiān)控，達(dá)到污泥處理的高效化、智能化、安全性，實(shí)現(xiàn)對(duì)污泥的穩(wěn)定化、無(wú)害化、減量化及資源化的目標(biāo)，使污泥可以作為營(yíng)養(yǎng)土、復(fù)合肥原料、育苗基質(zhì)、草坪基質(zhì)、護(hù)坡綠化、垃圾場(chǎng)覆蓋土等發(fā)揮其價(jià)值。
１磁翻柱液位計(jì)污泥工藝流程
１．１混料階段
生活或工業(yè)污水經(jīng)城市排污管道輸送至污水處理廠后，由粗格柵、細(xì)格柵將污水進(jìn)行初步處理。分離后的污泥經(jīng)污泥提升泵輸送到料倉(cāng)內(nèi)，與調(diào)理劑和返混料在自動(dòng)計(jì)量裝置按比例輸送至混料機(jī)內(nèi)充分混合，使污泥混合料具有一定松散結(jié)構(gòu)，滿足堆肥空間要求。
１．２上料階段
混料機(jī)產(chǎn)出的污泥混合料經(jīng)皮帶機(jī)輸送至污泥發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)，進(jìn)行混合料平整操作并插入氧氣、溫度、濕度監(jiān)測(cè)探頭，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)輸送至上位機(jī)啟動(dòng)污泥發(fā)酵過程監(jiān)測(cè)和給氧量及溫濕度控制。
１．３生物發(fā)酵階段
污泥混合料在發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)發(fā)酵過程中，需要鼓風(fēng)機(jī)提供大量新鮮空氣供應(yīng)氧氣，好氧微生物可迅速繁殖，污泥混合料堆體內(nèi)溫度急速升高，并通過啟動(dòng)污泥發(fā)酵過程監(jiān)測(cè)和給氧量及溫濕度控制系統(tǒng)控制堆體在５０℃以上高溫期，一般需５～７天維持高溫以充分殺滅病原菌和雜草種子，實(shí)現(xiàn)污泥的無(wú)害化和堆體穩(wěn)定性。同時(shí)，由勻翻機(jī)或攪拌設(shè)備對(duì)堆體進(jìn)行攪拌或翻堆，使倉(cāng)內(nèi)不同部位的污泥混合料充分混合發(fā)酵，提高污泥產(chǎn)品質(zhì)量［１］。
倉(cāng)內(nèi)的氧氣、溫度、濕度監(jiān)測(cè)探頭實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)酵過程的各數(shù)據(jù)信號(hào)，經(jīng)信號(hào)采集器與通信網(wǎng)絡(luò)輸入至上位機(jī)控制系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)酵給氧量、溫濕度等，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和優(yōu)化發(fā)酵過程。同時(shí)，因發(fā)酵過程會(huì)產(chǎn)生大量的氨氣、硫化氫等有害氣體危害生產(chǎn)環(huán)境，需在發(fā)酵車間安裝環(huán)境監(jiān)測(cè)探頭，當(dāng)有害氣體濃度達(dá)到預(yù)警值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警并開啟通風(fēng)排氣系統(tǒng)。
１．４物料篩分階段
物料充分腐熟后，堆肥控制系統(tǒng)提示堆肥過程結(jié)束，由鏟車將腐熟的堆肥鏟出發(fā)酵倉(cāng)，經(jīng)過堆肥篩分機(jī)將堆肥調(diào)理劑等大塊的物料（篩上部分）與充分腐熟的小粒徑堆肥（篩下部分）分開。
１．５資源化利用階段
磁翻柱液位計(jì)過程完成后，篩下物可作為成品打包外運(yùn)，進(jìn)行資源化利用，篩上物作為返混料。以上工藝流程及儀表配置如圖１所示。
２系統(tǒng)方案
磁翻柱液位計(jì)污泥處理自動(dòng)控制系統(tǒng)采用以現(xiàn)場(chǎng)儀表檢測(cè)技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及計(jì)算機(jī)編程等組成的中控室監(jiān)控管理級(jí)、設(shè)備控制級(jí)、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)執(zhí)行級(jí)的分散控制系統(tǒng)，對(duì)污泥處理過程的數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)采集檢測(cè)、優(yōu)化控制、數(shù)據(jù)傳輸及集中管理，提高了磁翻柱液位計(jì)污泥處理自動(dòng)控制系統(tǒng)的安全性和可靠性。
其中現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)執(zhí)行級(jí)是指在污泥處理工藝流程中，布置在現(xiàn)場(chǎng)的各類自動(dòng)化儀表、電控設(shè)備組成的，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)各類參數(shù)的采集監(jiān)測(cè)和對(duì)上位機(jī)各指令的執(zhí)行，如軟啟動(dòng)器或變頻器對(duì)電機(jī)的控制。而為保證系統(tǒng)冗余性和安全操作，控制分為以現(xiàn)場(chǎng)電控箱或開關(guān)柜操縱按鈕對(duì)
電控設(shè)備啟動(dòng)—停止的手動(dòng)控制、以觸摸方式或操作鍵盤鼠標(biāo)方式對(duì)分控站操作面板或監(jiān)控面板進(jìn)行電控設(shè)備啟動(dòng)—停止的遙控控制、以ＰＬＣ系統(tǒng)和軟件算法根據(jù)工藝流程和參數(shù)預(yù)設(shè)來(lái)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備啟動(dòng)—停止的自動(dòng)控制三種由高到低的控制級(jí)別。采用該系統(tǒng)的主要原因是在控制系統(tǒng)出現(xiàn)極端故障時(shí)，局部設(shè)備運(yùn)行失控，可人為手動(dòng)控制來(lái)維持污泥處理生產(chǎn)正常運(yùn)行。注意對(duì)儀表和控制設(shè)備的選用應(yīng)選取智能、穩(wěn)定的高新設(shè)備，利用自身的自檢、自校和故障隔離功能，進(jìn)一步提高設(shè)備故障的檢出率，縮小局部故障的影響范圍。設(shè)備控制級(jí)是由可編程序控制器（ＰＬＣ）為主組成的監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，能對(duì)污泥處理全過程進(jìn)行參數(shù)采集處理、執(zhí)行指令、通信等，并以工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)ＰＬＣ與分控站、分控站與主控室通信［２］。
３控制子系統(tǒng)設(shè)計(jì)
磁翻柱液位計(jì)過程是一種復(fù)雜多變的生物化學(xué)反應(yīng)過程，對(duì)其全過程的監(jiān)視和控制是困難的。為較大限度使其發(fā)酵效果較優(yōu)，需要根據(jù)發(fā)酵過程不同階段對(duì)溫濕度、氧氣、耗氧速率、不同發(fā)酵階段所需的不同參數(shù)等關(guān)鍵因素需求，進(jìn)行合理監(jiān)測(cè)和智能控制曝氣速率、曝氣時(shí)間和曝氣量等，實(shí)時(shí)反饋調(diào)整各子控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生物磁翻柱液位計(jì)的全過程控制，以滿足并達(dá)到微生物培養(yǎng)階段、快速升溫階段、持續(xù)高溫階段、降溫脫水階段的不同溫度、氧氣需求量。污泥處理自動(dòng)化控制系統(tǒng)包括：污泥上料控制子系統(tǒng)、污泥混合控制子系統(tǒng)、工藝設(shè)備運(yùn)行控制子系統(tǒng)、廠區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)控制子系統(tǒng)、溫度－氧氣耦合反饋控制發(fā)酵子系統(tǒng)、廠區(qū)運(yùn)行管理控制子系統(tǒng)、歷史數(shù)據(jù)查詢子系統(tǒng)等。污泥處理系統(tǒng)的自動(dòng)化程度能實(shí)現(xiàn)對(duì)污泥磁翻柱液位計(jì)全過程的監(jiān)測(cè)和控制，其設(shè)備能耗低、在線安全運(yùn)行周期長(zhǎng)、碳排放及有害氣體排放少，生產(chǎn)工藝流程穩(wěn)定，智能控制高，無(wú)害化污泥產(chǎn)量和質(zhì)量高［３］。
４系統(tǒng)硬件組成
磁翻柱液位計(jì)污泥處理自動(dòng)控制系統(tǒng)按照生產(chǎn)工藝流程及控制對(duì)象的功能、設(shè)備量，根據(jù)工藝流程和平面布置，自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)一套中央主站（ＣＣＲ）和兩個(gè)現(xiàn)場(chǎng)分控站（ＬＣＳ）�，F(xiàn)場(chǎng)分控站ＬＣＳ的ＰＬＣ、現(xiàn)場(chǎng)操作顯示單元都安裝在設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)混料區(qū)設(shè)備、發(fā)酵區(qū)設(shè)備及除臭生物濾池進(jìn)行工況的采集和自動(dòng)運(yùn)行監(jiān)控，并通過設(shè)備通信接口與上位機(jī)通信；中央主站設(shè)在污泥生物處理廠的控制室內(nèi)。控制室設(shè)置１套ＨＭＩ（觸摸屏＿人機(jī)界面）、１套不間斷供電電源，中央主站通過工業(yè)以太網(wǎng)，采用光纖與現(xiàn)場(chǎng)分控站ＬＣＳ連接。具有生產(chǎn)監(jiān)視、過程控制、數(shù)據(jù)管理、報(bào)警管理及報(bào)表的打印輸出等功能。系統(tǒng)可與污水處理廠的中央控制室監(jiān)控設(shè)備通信，污水處理廠對(duì)污泥生物處理廠的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視和管理，但不能進(jìn)行直接操作。
５系統(tǒng)部分功能簡(jiǎn)述
５．１硫化氫濃度、氨氣濃度的檢測(cè)污泥堆肥會(huì)釋放硫化氫和氨氣，因此應(yīng)設(shè)置硫化氫及氨氣報(bào)警儀來(lái)監(jiān)視綜合處理車間的硫化氫和氨氣濃度。當(dāng)濃度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)報(bào)警器報(bào)警并自動(dòng)開啟軸流風(fēng)機(jī)。
５．２溫度／氧含量的控制
在發(fā)酵區(qū)的污泥槽內(nèi)設(shè)置溫度及氧含量傳感器／變送器，檢測(cè)污泥溫度和耗氧速率，當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，先自動(dòng)開啟對(duì)應(yīng)槽位的電動(dòng)閥門，再開啟鼓風(fēng)機(jī)對(duì)污泥進(jìn)行鼓風(fēng)曝氣，以滿足污泥發(fā)酵需要。
５．３超聲波液位計(jì)
在除臭生物濾池設(shè)置超聲波液位計(jì)檢測(cè)水池液位。
６結(jié)語(yǔ)
現(xiàn)今，污水處理行業(yè)的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益已為社會(huì)所認(rèn)知，并鼓勵(lì)大量先進(jìn)技術(shù)、資金投入到污水處理研究中。本文以磁翻柱液位計(jì)污泥處理自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)用為目的，利用可靠性高、功能完善、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化的ＰＬＣ控制技術(shù)，同時(shí)結(jié)合分散控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一套能實(shí)現(xiàn)污泥磁翻柱液位計(jì)處理的自動(dòng)控制與檢測(cè)系統(tǒng)，達(dá)到污泥處理的高效化、智能化、安全性，實(shí)現(xiàn)對(duì)污泥的穩(wěn)定化、無(wú)害化、減量化及資源化目標(biāo)，為污泥處理提供一種優(yōu)良解決技術(shù)方案。
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