基于PLC的大型超濾污水處理控制系統(tǒng)的研究

環(huán)保網(wǎng)訊:1、引言：隨著水處理工藝流程的快速發(fā)展，其控制方法也越來(lái)越復(fù)雜，而對(duì)于大型超濾污水處理系統(tǒng)將存在更多的自動(dòng)控制難題。如何實(shí)現(xiàn)超濾污水處理系統(tǒng)高效、穩(wěn)定、可靠及安全的運(yùn)行，將成為大型超濾污水處理系統(tǒng)未來(lái)大規(guī)模發(fā)展所需研究的重點(diǎn)。

本文以北京市小紅門污水處理廠60萬(wàn)噸/天超濾污水處理系統(tǒng)為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)反洗和氣擦洗時(shí)廊道競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題的解決，不但保證了超濾膜的安全，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)量的最大化;針對(duì)于來(lái)水量的非穩(wěn)定性問(wèn)題，采用自適應(yīng)梯階進(jìn)水控制方法，實(shí)現(xiàn)了“按需控制”的理念，即根據(jù)當(dāng)前實(shí)際需要處理的水量去控制系統(tǒng)的處理能力，保證了整個(gè)超濾系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行.

水錘問(wèn)題一直是限制大型超濾控制系統(tǒng)發(fā)展的問(wèn)題之一，本研究通過(guò)采用變頻S曲線停泵及PWM閥門控制技術(shù)，較好的減少了水錘沖擊。為了實(shí)現(xiàn)高效產(chǎn)水，采用隊(duì)列調(diào)度算法，可以合理解決廊道競(jìng)爭(zhēng)的問(wèn)題。引入雙環(huán)網(wǎng)技術(shù)(大環(huán)+小環(huán))，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2、超濾污水處理系統(tǒng)

2.1超濾污水處理系統(tǒng)原理

超濾污水處理是一種與膜孔徑大小相關(guān)的篩分過(guò)程，以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動(dòng)力，以超濾膜為過(guò)濾介質(zhì)，在一定的壓力下，當(dāng)原液流過(guò)膜表面時(shí)，超濾膜表面密布的許多細(xì)小的微孔只允許水及小分子物質(zhì)通過(guò)而成為透過(guò)液，而原液中體積大于膜表面微孔徑的物質(zhì)則被截留在膜的進(jìn)液側(cè)，成為濃縮液，因而實(shí)現(xiàn)對(duì)原液的的凈化、分離和濃縮的目的。超濾污水處理系統(tǒng)是應(yīng)用大規(guī)模的超濾膜對(duì)大量污水的篩選最終達(dá)到凈化篩選的功能，從而實(shí)現(xiàn)污水處理的效果。本文研究的系統(tǒng)所采用的是碧水源超濾膜。

2.2超濾污水處理控制概況

超濾污水處理控制系統(tǒng)是通過(guò)采用自動(dòng)化控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)超濾污水處理系統(tǒng)的自動(dòng)控制及自動(dòng)生產(chǎn)的系統(tǒng)。本控制系統(tǒng)采用羅克韋爾自動(dòng)化PLC作為主控制器，以閥島作為遠(yuǎn)程I/O來(lái)控制系統(tǒng)中的廊道氣動(dòng)閥，通過(guò)“主環(huán)+子環(huán)”的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，將各個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行連接通訊。

圖1為本系統(tǒng)的硬件配置圖。本系統(tǒng)共由三個(gè)主站和48個(gè)子站構(gòu)成，三個(gè)主站都具有以太網(wǎng)通信功能，并自成一個(gè)大環(huán)網(wǎng)。每個(gè)主站下分別連接有16個(gè)子站，這16個(gè)子站自成為一個(gè)小環(huán)網(wǎng)。為了后續(xù)描述方便，我們將三個(gè)主站和48個(gè)子站分別作了編號(hào)和區(qū)域劃分命名。

具體分為1號(hào)主站和其下的16個(gè)子站，我們將其稱為超濾1系列，其內(nèi)16個(gè)子站我們將其按廊道號(hào)一一對(duì)應(yīng)成為1至16號(hào)子站。2號(hào)主站及其下的16個(gè)子站稱為超濾2系列，同理其子站編號(hào)為17至32號(hào)子站。3號(hào)主站及其下的16個(gè)子站稱為超濾3系列，同理其子站編號(hào)為33至48號(hào)子站與超濾的33號(hào)至48號(hào)廊道設(shè)備一一對(duì)應(yīng)。

每個(gè)子站是具有以太網(wǎng)口的，且每個(gè)系列的16個(gè)子站從地理位置來(lái)講，距離較近，因此系統(tǒng)中采用4組閥島子站共用一個(gè)交換機(jī)。交換機(jī)與交換機(jī)之間采用光纖鏈接。閥島與交換機(jī)之間采用雙絞線鏈接。超濾系統(tǒng)上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)位于大環(huán)網(wǎng)中，可對(duì)整個(gè)超濾系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。

3、超濾污水處理控制系統(tǒng)

本系統(tǒng)從控制功能上將分為進(jìn)水控制、產(chǎn)水及酸堿清洗控制、水錘及其他附屬控制三部分。

3.1進(jìn)水控制

進(jìn)水控制需要實(shí)現(xiàn)將集水池中的水注入超濾膜中。但是在注入過(guò)程中，考慮到超濾膜絲的耐壓性，因此應(yīng)使用恒壓的方式向超濾膜注水。集水池作為一個(gè)緩沖來(lái)水的容器，有一定的水量承載能力，但是不能進(jìn)行大量未為承載，只能應(yīng)變小水量的變化，因此在控制中需要考慮到來(lái)水量的變化對(duì)集水池沖擊的同時(shí)，還應(yīng)充分考慮超濾膜的處理水量的能力問(wèn)題。

本系統(tǒng)每個(gè)系列由8臺(tái)進(jìn)水泵，分別需要采用恒壓進(jìn)水的方式。壓力的設(shè)定與產(chǎn)水的流量是一一對(duì)應(yīng)，此參數(shù)由碧水源超濾膜的性能決定，可根據(jù)其產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中查詢參數(shù)對(duì)照表。在正常運(yùn)行過(guò)程中，集水池的液位應(yīng)保持在一個(gè)安全的液位范圍內(nèi)。但是集水池的來(lái)水量隨著每天人們生活排水量決定，而排水量又與人們的日常生活習(xí)慣有關(guān)。

二十四小時(shí)平均進(jìn)水量趨勢(shì)圖如圖2所示，從圖可以看出，在早上7點(diǎn)左右進(jìn)水量逐漸增大，當(dāng)?shù)竭_(dá)十一點(diǎn)左右到達(dá)第一次峰值。這是由于人們?cè)缟嫌盟吭龃?，通常情況下早上七點(diǎn)左右為用水高峰，而通過(guò)管網(wǎng)的延時(shí)，導(dǎo)致進(jìn)水量在十點(diǎn)左右到達(dá)高峰。同樣的十三點(diǎn)和第二天零點(diǎn)分別是兩次進(jìn)水高峰。第三次高峰段的延長(zhǎng)是由于這段時(shí)間人們生活所致，例如晚飯時(shí)間用水及洗澡時(shí)間的用水等造成水量的持續(xù)高峰。

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