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1、引言:隨著水處理工藝流程的快速發(fā)展,其控制方法也越來越復(fù)雜,而對于大型超濾污水處理系統(tǒng)將存在更多的自動控制難題。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60萬噸/天超濾污水處理系統(tǒng)為研究對象,通過對反洗和氣擦洗時廊道競爭問題的解決,不但保證了超濾膜的安全,同時也實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)量的最大化;針對于來水量的非穩(wěn)定性問題,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,保證了整個超濾系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行.
水錘問題一直是限制大型超濾控制系統(tǒng)發(fā)展的問題之一,本研究通過采用變頻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爭的問題。引入雙環(huán)網(wǎng)技術(shù)(大環(huán)+小環(huán)),實(shí)現(xiàn)了整個系統(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)的篩分過程,以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動力,以超濾膜為過濾介質(zhì),在一定的壓力下,當(dāng)原液流過膜表面時,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)通過而成為透過液,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)是通過采用自動化控制技術(shù),實(shí)現(xiàn)超濾污水處理系統(tǒng)的自動控制及自動生產(chǎn)的系統(tǒng)。本控制系統(tǒng)采用羅克韋爾自動化PLC作為主控制器,以閥島作為遠(yuǎn)程I/O來控制系統(tǒng)中的廊道氣動閥,通過“主環(huán)+子環(huán)”的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò),將各個站點(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)共由三個主站和48個子站構(gòu)成,三個主站都具有以太網(wǎng)通信功能,并自成一個大環(huán)網(wǎng)。每個主站下分別連接有16個子站,這16個子站自成為一個小環(huán)網(wǎng)。為了后續(xù)描述方便,我們將三個主站和48個子站分別作了編號和區(qū)域劃分命名。
具體分為1號主站和其下的16個子站,我們將其稱為超濾1系列,其內(nèi)16個子站我們將其按廊道號一一對應(yīng)成為1至16號子站。2號主站及其下的16個子站稱為超濾2系列,同理其子站編號為17至32號子站。3號主站及其下的16個子站稱為超濾3系列,同理其子站編號為33至48號子站與超濾的33號至48號廊道設(shè)備一一對應(yīng)。
每個子站是具有以太網(wǎng)口的,且每個系列的16個子站從地理位置來講,距離較近,因此系統(tǒng)中采用4組閥島子站共用一個交換機(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,可對整個超濾系統(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。集水池作為一個緩沖來水的容器,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水量的變化對集水池沖擊的同時,還應(yīng)充分考慮超濾膜的處理水量的能力問題。
本系統(tǒng)每個系列由8臺進(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)品說明書中查詢參數(shù)對照表。在正常運(yùn)行過程中,集水池的液位應(yīng)保持在一個安全的液位范圍內(nèi)。但是集水池的來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)。
二十四小時平均進(jìn)水量趨勢圖如圖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。這是由于人們早上用水量增大,通常情況下早上七點(diǎn)左右為用水高峰,而通過管網(wǎng)的延時,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是由于這段時間人們生活所致,例如晚飯時間用水及洗澡時間的用水等造成水量的持續(xù)高峰。
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