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PLC在造纸废水处理SBR工艺中的应用
崔继仁la,张艳丽lb,肖雪飞2,李建辉la,王 鹍la,牟晓枫la
（1．佳木斯大学a．信息电子技术学院：b．机械工程学院,黑龙江 佳木斯154007;
2．汤原亚龙浆纸有限公司,黑龙江佳木斯154000）
[摘 要]根据造纸废水处理SBR工艺的实际需求,给出了监控系统的组成和PLC控制站的硬件组态及主机I/O配置,并设计出SBR池生化反应进程时序图和SBR池单个周期控制流程图.
[关键词]造纸废水：SBR; PLC；控制流程
doi: 10. 3969/i. issn. 1673 - 0194. 2017. 07.070
[中图分类号] TP311;X703 [文献标识码]A
[文章编号]1673 - 0194( 2017 )07- 0146- 04
0 SBR工艺
按照废水中污染物质去除的机理,造纸废水处理设施采取分段的设计形式,不同单元分别用于去除废水中以漂浮、悬浮及溶解形式存在的污染物质,将其转变可以分离的形式.现代典型的造纸废水处理系统包括预处理、一级处理、二级处理、处理、消毒处理、固体排放物处理.
二级处理中以活性污泥法处理系统的应用最为广泛,其原理是利用好氧微生物的新陈代谢作用,降解污染物质,产生的降解产物以活性污泥形式与水分离,达到净化的效果.见图1所示活性污泥法废水处理的典型流程.
SBR(Sequencing Batch Reactor)即序批式反应器,是一种间歇式活性污泥处理系统.它是一种经济高效、简单实用及功能灵活的生化处理工艺,已广泛应用于国内外市政污水处理和造纸废水处理等领域.
SBR系统中,所有活性污泥系统具备的流程,包括生物选择、曝气、沉降、污泥循环和澄清等都在一个池内完成.典型的SBR工艺通常包括4个阶段：进水阶段、反应阶段、沉淀阶段、排放阶段.这4个阶段都在SBR池内完成,从第一次进水到第二次进水称为一个工作周期.
1 监控系统
在本文研究的SBR法生化反应造纸废水处理监控控制系统中,选用工业以太网+现场总线的电气网络配置形式,由上位监控的工控机、主控PLC、远程I/O组成.通过PROFIBUS-DP总线链接鼓风机控制PLC、变频器以及工艺中应用的智能仪器仪表、智能传感器等.如图2所示.
系统的主要功能有：
(1)上位机系统实现对SBR法生化反应工艺流程设备运行状态的实时监控,将工艺流程以直观的画面显示出来,记录在线检测的参数,记录设备运行状态和过程,分析参数的变化趋势,及时发布和预报运行情况,实施诊断和报警.
(2)下位机系统主要完成数据采集、计算和逻辑运算,执行闭环控制输出.对SBR法废水处理工艺设备进行控制,能够根据实时处理情况和要求,控制设备的启停和工作强度,达到设备的最优化调度,保证处理效果.
(3)网络通讯系统将上下位机之间连接起来,使现场控制站数据能正确及时反映在上位机上,而上位机的控制信号也能及时传达到下位机,实现远程监控.
2 PLC控制系统
PLC控制系统负责生化反应、鼓风机房、二沉池及高低压配电室内设备的信号采集和控制,实现功能如下：
(1)控制鼓风机,实现对出风口总空气流量和压力的控制,并供给生化反应池压力和风量恒定的空气；
(2)控制空气调节阀,实现对生化反应池中溶解氧浓度的控制,以供给微生物增长及分解有机物所必须的氧气；
f31控制搅拌器,使活性污泥与有机物、氧气充分接触,帮助生化反应的进行；
(4)控制内回流泵组,完成生化反应池除磷脱氮的目的；
(5)采集高压配电间、低压配电间电参数信号,保证全厂供电系统安全运行；
(6)采集设备运行状况信息,便于设备管理.
如图3所示,主控PLC系统由1台SIEMENS S7-300CPU315-2DP PLC（主机）以及5台通过PROFIBUS-DP总线连接的分布式I/O ET200M（分机）组成.图4所示为主机I/O配置组态图,其中电源模块选用型号为PS 307 SA,主机CPU选用型号为CPU315-2DP,通信模块选用型号为CP 343-1,并且选用8只模拟量输入模块,型号为AI8x12Bit.
3 控制流程
依据整个SBR法生化反应造纸废水处理工艺,可以得到多个SBR池循环进程时序图,图5所示为4个SBR池组成的典型的生化反应工艺的时序图.
能够看出,每个SBR池按照进水、反应、沉淀、排水的秩序依次进入不同的工艺阶段,以此,可以设计出单个SBR池的一个循环周期的流程图,见图6所示.整个SBR法生化反应造纸废水处理工艺依据集水池的水位的高低来控制SBR池循环周期的第一个阶段,即进水阶段的开始,随后,再依据SBR池的水位的高低来控制SBR池循环周期的第二个阶段,即曝气反应阶段的开始,再依次依据设定时间来进行第三个和第四个阶段的开始,亦即沉淀和排水阶段的开始,排水阶段结束,又重新开始第二个周期的循环.
4 结语
本文提出采用工业以太网+现场总线的电气网络配置方案来对造纸废水处理SBR池进行控制,设计出主控PLC控制站的硬件组态及其I/O配置,并给出SBR池控制流程.从该控制系统在中小规模的造纸废水处理系统SBR池现场控制站中的使用情况来看,运行可靠并且经济高效.
废水处理论文范文结:
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