第47卷第4期石油化工自動(dòng)化Vol. 47, No. 42011年8月AUTOMATION IN PETRO-CHEMICAL INDUSTRYAugust, 2011G過程控制PLC系統(tǒng)在污水處理裝置上的應(yīng)用技術(shù)李猛(中石油東北煉化工程有限公司葫蘆島設(shè)計(jì)院自控室,遼寧葫蘆島125001)摘要:針對(duì)水處理過程開關(guān)量多,模擬量少的特點(diǎn),以邏輯順序控制為主,閉環(huán)回路控制為輔,因此PLC在污水處理行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。以某循環(huán)排污水回用處理項(xiàng)目為例,介紹了污水處理工藝流程，概括了PLC控制系統(tǒng)的配置和控制方式，以及由PLC控制站和上位機(jī)組成的控制系統(tǒng)的主要功能。該系統(tǒng)全面提高了設(shè)備的自動(dòng)化控制水平,解決了污水處理過程中處理效率低下,出水水質(zhì)不穩(wěn)的問題。關(guān)鍵詞:污水處理;可編程控制器;氣浮濾池;回用處理中圖分類號(hào): TP273文獻(xiàn)標(biāo)志碼: B文章編號(hào): 1007 -7304(2011)04 -0030-04Application of PLC System in Sewage Disposal UnitLi Meng(Huludao Design Institute of North-east Petrochemical Eng. Co. Ltd.，CNPC, Huludao, 125001, China)Abstract: Contraposing to the feature of much more logic signals, and less analog signals in sewagedisposal process, logical sequence control serves as the main function, and supported with closed loopcontrol, PLC is widely used in sewage disposal field. As the example of sewage recycling disposal unit,the sewage disposal process flow chart is described first, and then the configuration, control mode ofPLC, and the main function of the control system consisting of PLC control station and upper controlstation are emphasized. The system improves the equipment automation control level in full scale, andcan solve the problems of low efficiency during sewage disposal process, and unstable water quality atthe outlet.Keywords : wastewater treatment ; PLC;gas flotation filtration pool ; recycling treatment0引言處理較困難,最佳方案就是回用后熱電公司中國石油天然氣股份有限公司錦西石化分公自用。司是國家特大型煉油化工聯(lián)合企業(yè),原油加工能力a)由于該公司屬煉油生產(chǎn)企業(yè),對(duì)供水水源7Mt/a,加工的原油主要為遼河原油、大慶原油及的可靠性要求較高,因此循環(huán)排污水回用項(xiàng)目的建部分進(jìn)口原油,擁有現(xiàn)代化生產(chǎn)裝置51套,年銷售設(shè),增加了生產(chǎn)裝置供水的安全可靠性。收入150億元以上。近年來,在進(jìn)行建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境b)污水經(jīng)回用及綜合利用，自然減少了向附影響評(píng)價(jià)時(shí),焦點(diǎn)都會(huì)集中在COD總量問題上，近水域的排污量,減排污水880kt/a,有效地保護(hù)該公司2010年的COD總量指標(biāo)為124t,而實(shí)際了周圍的生態(tài)環(huán)境,帶來了可觀的環(huán)境效益,并且年排放量在340t左右,評(píng)估會(huì)上多次指出應(yīng)盡早這種環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益是統(tǒng)一的。實(shí)施污水回用。該公司在2010年投資1 600余萬c)在污水回用的處理工藝中,采用了最先進(jìn)元對(duì)分公司所屬熱電公司循環(huán)排污水進(jìn)行污水回的反滲透脫鹽工藝,該脫鹽工藝由于在脫鹽過程中用處理。不發(fā)生相變,因此不僅大大降低了運(yùn)行費(fèi)用,而且1項(xiàng)目實(shí)施的必要 性中國煤化工該公司有兩個(gè)廢水排放口,其中熱電公司排.收璃日期MHCNMHG放口就是其中一個(gè)。熱電公司廢水量在100 t/h作者簡介:李猛(1971-),男,1寧胡盧島人，1994年畢業(yè)左右，包括機(jī)泵冷卻水、涼水塔排污水、部分含鹽于遼寧撫順石油學(xué)院生產(chǎn)過程自動(dòng)化專業(yè),獲學(xué)士學(xué)位,現(xiàn)工作于水等,經(jīng)排放口直接外排。同時(shí)由于熱電公司距中石油東北煉化工程有限公司葫蘆島設(shè)計(jì)院，一直從事煉油化工離E區(qū)較遠(yuǎn),且橫跨102國道,污水輸送并統(tǒng)一過程 自動(dòng)控制設(shè)計(jì)工作,已發(fā)表論文6篇,任工程師。第4期李猛.PLC系統(tǒng)在污水處理裝置上的應(yīng)用31大大減少了鍋爐補(bǔ)給水制備過程中的酸堿消耗和包括混凝、絮凝、沉淀、氣浮過濾、活性炭吸附、超酸堿廢水的排放。濾和反滲透等工藝技術(shù)。生化處理技術(shù)包括曝氣生d)近年來,國家和地方對(duì)城市及企業(yè)節(jié)約用物濾池、懸浮填料接觸氧化、流動(dòng)床生物接觸氧化，水工作非常重視,在宏觀政策上加強(qiáng)法制建設(shè),強(qiáng)生物活性碳等。由于該公司熱電廠的循環(huán)排污水化管理,通過調(diào)整水價(jià),征收污水處理費(fèi),增強(qiáng)了社BOD值低至1mg/L左右,氨氮值也低至0.1mg/L會(huì)各界的節(jié)水意識(shí),同時(shí)也給工業(yè)企業(yè)增加了水費(fèi)以下,采用生化處理已無必要,主要處理工藝采用物的負(fù)擔(dān)，促使企業(yè)增加使用回用水的比例。因此，化處理相關(guān)技術(shù)。該工程在現(xiàn)有熱電公司化水車間適時(shí)建設(shè)污水回用工程，節(jié)約飲用水資源，降低企內(nèi)新建-套循環(huán)排污水回收和脫鹽處理系統(tǒng)，系統(tǒng)業(yè)生產(chǎn)成本,提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益,具有明顯的經(jīng)濟(jì)出水經(jīng)熱電廠原有離子交換系統(tǒng)處理后作為鍋爐補(bǔ)效益和社會(huì)效益。給水。為滿足鍋爐補(bǔ)給水的水質(zhì)要求,同時(shí)考慮到2工藝流程特點(diǎn)及實(shí)施方案熱電公司循環(huán)排污水的特性及原有的水處理工藝流目前應(yīng)用較多的污水回用技術(shù)一般分為物化程,該項(xiàng)目最終處理工藝流程采用DAFF加超濾加處理技術(shù)和生化處理I工藝”,在實(shí)際工程應(yīng)用中可兩級(jí)反滲透加原有離子交換系統(tǒng),流程示意如圖1采用兩者相結(jié)合的組合工藝。物化處理技術(shù)主要所示甲。.次氯酸鈉| 硫酸鋁反沖洗泵提升快混池絮凝池I一氣浮濾池(DAFF)-一DAFF產(chǎn) 品水池工業(yè)廢水收集水池).上清液回流至DAFF人口DAFF反洗排水浮渣廢水回沉降污泥. 排至廢水收水池中和池鹽酸氫氧化鈉非氧化性殺菌劑亞硫酸|阻垢劑| CIP清洗二級(jí)RO濃水CIP氫鈉花餐|清洗2-供水車間。UF.，!↑十-級(jí)RO(反滲透)- +二級(jí)RO(反滲透)- +陽床進(jìn)口產(chǎn)品水罐CIP廢水CEB廢水CIP廢水RO濃水排至廢水圖1循環(huán)排污水回用 處理流程示意2.1預(yù)處理工 藝方案是目前使用較為廣泛的除鹽水處理系統(tǒng)。在該系該工程采用氣浮濾池技術(shù)作為前處理工藝。統(tǒng)中,反滲透作為離子交換的預(yù)脫鹽系統(tǒng)，可以除氣浮濾池技術(shù)在國內(nèi)外的給水和污水深度處理領(lǐng)去原水中約95%的鹽分和絕大部分的其他雜質(zhì)，域應(yīng)用較為成功,目前有400多座氣浮濾池在穩(wěn)定如膠體、有機(jī)物、細(xì)菌等;反滲透處理后剩余的鹽分運(yùn)行。氣浮濾池經(jīng)國內(nèi)專業(yè)廠商進(jìn)-.步優(yōu)化和改則通過后續(xù)的離子交換系統(tǒng)除去。與單純的離子進(jìn)后,形成了規(guī)模化、設(shè)備化和高度自控的水處理交換除鹽水處理系統(tǒng)相比有以下特點(diǎn):系統(tǒng)對(duì)進(jìn)單元,可完全滿足該工程場地狹小和系統(tǒng)運(yùn)行全自水水質(zhì)的適應(yīng)范圍廣;出水水質(zhì)好(對(duì)膠體、有機(jī)控的需求。物、硅的去除率高);延長了離子交換設(shè)備的運(yùn)行周2.2除鹽工藝方案期;大幅度降低了離子交換樹脂的再生用酸堿消耗循環(huán)排污水經(jīng)預(yù)處理后必須進(jìn)行除鹽工序處量;酸堿廢液排放量減少。反滲透一離子交換聯(lián)合理,進(jìn)-.步去除循環(huán)排污水中的含鹽量,以達(dá)到高除鹽系統(tǒng)中國煤化工統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)、反壓鍋爐補(bǔ)給水的水質(zhì)要求。目前國內(nèi)已經(jīng)應(yīng)用的滲透裝置MHCNMHG水水質(zhì)確定的。水的除鹽工藝方法有化學(xué)除鹽(即離子交換除鹽水因此該項(xiàng)目在充分考慮了與原有鍋爐補(bǔ)給水相銜處理).、膜分離技術(shù)和蒸餾法除鹽水處理及膜法和接的前提下，采用的除鹽工藝方案:氣浮濾池出離子交換法結(jié)合的脫鹽工藝等。水一超濾一二級(jí)反滲透一原有離 子交換系統(tǒng)(陽離厲滲靉軀法與離子交換聯(lián)合組成的除鹽系統(tǒng)子交換一陰離子交換一 混合離子交換)。32石油化工自動(dòng)化.第47卷綜上所述,從方案組成內(nèi)容明顯看出該工藝流的OPCE]服務(wù)器與分公司的企業(yè)網(wǎng)連接,這里不程管理簡單、方便,且容易實(shí)現(xiàn)較高的自動(dòng)化水平，再詳述。將復(fù)雜的操作簡單化。3.3重要設(shè)備的控制3自 控系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.3.1氣浮濾池單元控制3.1總體原則氣浮濾池單元的控制由混合、混凝、絮凝單元根據(jù)工藝流程對(duì)控制功能的要求,該項(xiàng)目采用控制,氣浮單元控制和過濾單元控制完成，其中氣先進(jìn)的自動(dòng)控制系統(tǒng).可靠的儀表檢測系統(tǒng)(5-23、浮單元控制包括刮渣控制和溶氣控制,過濾單元控靈活方便的監(jiān)控界面、簡潔的控制線路來實(shí)現(xiàn)工藝制包括過濾和反沖控制。裝置全自動(dòng)運(yùn)行、重要工藝和電氣參數(shù)連續(xù)監(jiān)測和a)混合、混凝、絮凝的控制。分別通過調(diào)節(jié)快記錄、故障的隨機(jī)處理、應(yīng)急情況下的手動(dòng)運(yùn)行等速混合池和絮凝池反應(yīng)攪拌器的轉(zhuǎn)速來控制混凝功能。和絮凝反應(yīng)速度。投藥量可根據(jù)設(shè)定的量投加,也3.2自 控系統(tǒng)構(gòu)成可按進(jìn)水流量進(jìn)行比例投加,即根據(jù)污水流量計(jì)信污水處理PLC系統(tǒng)架構(gòu)分為三層:測量控制號(hào)調(diào)節(jié)PAC投藥計(jì)量泵的沖程或頻率,以達(dá)到良層、監(jiān)控操作層、生產(chǎn)管理層。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意如好的反應(yīng)效果。圖2所示。b)氣浮單元控制。刮渣控制主要是在設(shè)定行程和刮渣間歇時(shí)間T的條件下執(zhí)行刮除浮渣的操.原化學(xué)水水處理裝置1號(hào)-裝置2號(hào)服務(wù)器廣作。在初期可根據(jù)進(jìn)水SS(懸浮固體顆粒)含量、操作站」![操作站浮渣的含水率調(diào)整刮泥的間隔時(shí)間。根據(jù)實(shí)際需以太網(wǎng)要可調(diào)節(jié)刮渣機(jī)的運(yùn)行和停止時(shí)間。溶氣控制主原化學(xué)水裝要是空氣壓縮機(jī)、溶氣工作泵、溶氣釋放器的控制。置PLC系統(tǒng)空氣壓縮機(jī)的停止或開啟均由溶氣罐的液位計(jì)控制,最高液位開機(jī),最低液位關(guān)機(jī)。根據(jù)來水的ss污水處理PLC機(jī)柜1污水處理PLC機(jī)柜2含量,設(shè)定工作水的回流比,根據(jù)回流比控制溶氣工作泵的出水量,調(diào)節(jié)溶氣釋放器的開度,或者容圖2控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意器釋放器的個(gè)數(shù)。a)測量控制層主要由PLC[6]控制站構(gòu)成。c)過濾單元控制。過濾單元參與控制調(diào)節(jié)的PLC控制站直接與各種傳感器、變送器和執(zhí)行主要設(shè)備由五閥[凹(過濾水出水閥、反沖洗進(jìn)水閥，器°”等現(xiàn)場設(shè)備相連，系統(tǒng)中的全部數(shù)據(jù)采集、處反沖洗廢水排水閥、反沖洗進(jìn)氣閥、濾池配水空間理、信息傳送等任務(wù)均由其完成。在充分考慮了與排氣閥),二泵(反沖洗水泵、反沖洗空氣壓縮機(jī))，原有化學(xué)水裝置(離子交換)控制系統(tǒng)相銜接的前一液位(反沖洗儲(chǔ)罐液位),以及水質(zhì)濾池出水水質(zhì)提下,該項(xiàng)目采用一套GE 90-30[7]系列PLC作為(濁度),壓差,濾池砂面液位和濾池出水水位差等控制站,并將相關(guān)數(shù)據(jù)通過工業(yè)級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)傳遞到儀表組成?？捎芍行目刂剖易詣?dòng)控制或手動(dòng)控制。操作站。PLC控制站所有模塊都留有15%的余控制參數(shù)包括濾池進(jìn)出水壓差、出水濁度、反沖洗量，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可擴(kuò)充性。工作時(shí)間、反沖洗氣泵工作時(shí)間.各種閥的關(guān)、開時(shí)b)監(jiān)控操作層由控制室內(nèi)的操作站構(gòu)成，該間等。層是整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的中心,在結(jié)構(gòu)中起到了上整個(gè)濾池運(yùn)行包括正常過濾、濾池反沖工序。呈下達(dá)的作用。該項(xiàng)目采用一臺(tái)Dell工業(yè)控制計(jì)正常過濾程序主要監(jiān)測濾池的出水水質(zhì)和調(diào)節(jié)出算機(jī)，作為整個(gè)系統(tǒng)中人機(jī)信息交換的中心。負(fù)責(zé)水閥的開度,以保持濾池砂面液位穩(wěn)定。反沖洗程將工藝過程量的信息集中化,并通過簡單的操作完序依次控制氣沖、水氣混沖、水沖等過程和過程中成工藝過程的顯示及控制,同時(shí)負(fù)責(zé)進(jìn)行控制系統(tǒng)相關(guān)閥的關(guān)閉.開啟,全過程均可由PLC自動(dòng)程序組態(tài)生成等工作。為了節(jié)省投資并且考慮到生產(chǎn)控制,亦中國煤化工控制。的操作便利及系統(tǒng)可靠性,該項(xiàng)目通過工業(yè)以太3.3.2IYCNMHG網(wǎng),將原化學(xué)水裝置PLC系統(tǒng)的操作站與該項(xiàng)目當(dāng)泵正常運(yùn)行時(shí)，由流量計(jì)和流量調(diào)節(jié)閥[10]新增操作站配置成工作冗余模式,大大提高了該系調(diào)節(jié)泵出口流量。由穩(wěn)壓閥穩(wěn)定人膜系統(tǒng)壓力,在統(tǒng)的性價(jià)比。正常工作中兩者通過微調(diào)將流量和壓力穩(wěn)定在設(shè)萬另數(shù)據(jù)產(chǎn)管理層利用原化學(xué)水裝置PLC系統(tǒng)定參數(shù)。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí),通過閥系統(tǒng)自動(dòng)切除第4期李猛.PLC系統(tǒng)在污水處理裝置上的應(yīng)用33故障系列，并相應(yīng)調(diào)節(jié)泵出口流量和壓力。在膜系4結(jié)束語統(tǒng)運(yùn)行過程中當(dāng)某--系列出現(xiàn)阻堵進(jìn)人清洗狀態(tài)將污水作為第二水源是解決水危機(jī)的重要途時(shí),水泵亦能根據(jù)PLC指令自行調(diào)節(jié)泵的頻率,從徑。進(jìn)行污水再生利用,提高工業(yè)用水的重復(fù)利用而達(dá)到調(diào)流量和壓力的目的。通過除鹽工藝提升率,積極推行污水資源化,將處理后的污水作為第泵控制,準(zhǔn)確地為膜除鹽超濾系統(tǒng)提供所需要的壓二水源加以利用，是節(jié)約使用水資源的重大措施，力和流量,銜接好前處理和除鹽工藝的關(guān)系并保護(hù)對(duì)中國石油化工企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有著十分重要膜系統(tǒng)的安全正常運(yùn)行。的意義。3.3.3超濾及反滲透系統(tǒng)控制參考文獻(xiàn):UF膜(超濾系統(tǒng))成套設(shè)備、RO膜(反滲透系[1]張翼.林玉娟，范洪富.石油石化工業(yè)污水分析與處理[M].北京:石油工業(yè)出版社,2006.統(tǒng))成套設(shè)備及用于膜成套設(shè)備控制的儀表均由德[2]徐新附,于 鋒. 污水處理工程設(shè)計(jì)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出國引進(jìn),并將設(shè)備內(nèi)的閥門、液位開關(guān)、泵的工作狀版社,2003.態(tài),各種檢測儀表的參數(shù)送人控制室操作站,通過[3]陸德民 ,張振基,黃步余.石油化工自動(dòng)控制設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].操作站對(duì)UF膜、RO膜集中監(jiān)控。3版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,000.3.3.4動(dòng)力設(shè)備控制[4] 解懷仁.石化儀表與控制系統(tǒng)[M].北京:中國石化出版社,2009.動(dòng)力設(shè)備控制采用三種方式,操作人員可根據(jù)[5] 國家石油和化學(xué)工業(yè)局. HG/T20700- 2000 可編程挖制器實(shí)際情況進(jìn)行不同控制方式的切換。手動(dòng)控制方系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)定[S].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2001.式:將現(xiàn)場轉(zhuǎn)換開關(guān)置于手動(dòng)位置時(shí),可分別在[6]國家石油和化學(xué)工業(yè)局.SH3005-1999石油化工自動(dòng)化儀MCC柜或就地控制箱上手動(dòng)操作,控制設(shè)備的表選型設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國石化出版社,999.開/停;控制室軟操作方式:將現(xiàn)場轉(zhuǎn)換開關(guān)置于[7]袁任光.可編程序控制器選用與系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010.自動(dòng)位置時(shí)，操作站置于手動(dòng)方式,操作員在中央[8]王翊.利用OPC技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同監(jiān)控系統(tǒng)的互連[J].石油控制室通過計(jì)算機(jī)的鍵盤和鼠標(biāo)控制設(shè)備的化工自動(dòng)化,2007,(6): 59-61.開/停;自動(dòng)控制方式:將現(xiàn)場轉(zhuǎn)換開關(guān)置于自動(dòng).[9] SKOUSEN P L.閥門手冊(cè)[M].孫家禮，澤.北京:中國石位置時(shí),操作站置于自動(dòng)方式,PLC控制站根據(jù)預(yù)化出版社,2006. .先編制的控制程序及工藝參數(shù),實(shí)行自動(dòng)控制,無[10]何銜慶,邱宜振,楊潔，等.控制閥工程設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.需人為干預(yù)。臺(tái)達(dá)ES2系列PLC榮獲“包裝行業(yè)榮格技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)"2011年7月，“包裝行業(yè)榮格技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)”頒獎(jiǎng)典禮在PROPAKCHINA展會(huì)現(xiàn)場舉辦,臺(tái)達(dá)ES2系列PLC獲此殊榮。本屆包裝行業(yè)榮格技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)得到第17屆中國國際加工、包裝機(jī)印刷科技展覽會(huì)(PROPAKCHINA2011)官方支持,共同合作舉辦?；顒?dòng)旨在表彰在業(yè)界具有突出貢獻(xiàn)的創(chuàng)新產(chǎn)品和技術(shù)。臺(tái)達(dá)ES2系列PLC整體性能強(qiáng)大,擴(kuò)展靈活性，根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模不斷擴(kuò)展,不僅可以通過增加輸人輸出卡件增加點(diǎn)數(shù),通過擴(kuò)展單元擴(kuò)大容量和功能.也可以通過多臺(tái)PLC的通信來擴(kuò)大容量和功能。該產(chǎn)品還擁有達(dá)16K的超大程序容量,具有高速運(yùn)算、輕松聯(lián)網(wǎng)、精確控制的特點(diǎn),還可根據(jù)用戶的設(shè)備工藝需求靈活配置選型，能為用戶全力提升設(shè)備效能?！耢`活選型:主機(jī)點(diǎn)數(shù): 16/24/32/40/60,最大可擴(kuò)展到272點(diǎn)。超大程序容量:程序容量達(dá)16K,滿足用戶對(duì)大程序容量的需求?！窀咚龠\(yùn)算:基本指令執(zhí)行速度0.54μs,程序處理迅速,系統(tǒng)動(dòng)作響應(yīng)快、信號(hào)偵測準(zhǔn)確。快捷擴(kuò)展:最多可擴(kuò)展8臺(tái)模擬量模塊(16bit),EX主機(jī)自帶模擬量(4Al/2AO).快捷采集或輸出高精度的模擬量信號(hào)。輕松聯(lián)網(wǎng):內(nèi)置3個(gè)通信端口(1個(gè)RS-232、2個(gè)RS- 485),且均支持Master 功能,構(gòu)架更強(qiáng)大更高效的系統(tǒng)方案。精確控制:2點(diǎn)(路)高速脈沖輸入(100kH2)和2點(diǎn)(路)高速脈沖輸中國煤化工。脈沖信號(hào)或輸出高YHCNM HG頻脈沖。獲獎(jiǎng)后,臺(tái)達(dá)集團(tuán)表示,臺(tái)達(dá)一向珍惜用戶和同行給予的榮譽(yù),將再接再厲,努力以最貼近客戶需求的深度整合應(yīng)用方案.領(lǐng)先適用的創(chuàng)新產(chǎn)品、專業(yè)獨(dú)特的工控技術(shù)以及最全面貼心的服務(wù)來回報(bào)用戶、回報(bào)社會(huì)!中達(dá)電通股份有限公司