自動(dòng)化儀表在生活垃圾處理中的應(yīng)用

邱才文

（通鋼集團(tuán)吉林鋼鐵焦化項(xiàng)目部，吉林 吉林 132104）

目前，國(guó)家對(duì)城市生活垃圾的衛(wèi)生填埋處理十分重視，而衛(wèi)生填埋中的所產(chǎn)生的滲濾液的處理十分關(guān)鍵，污水處理站自控系統(tǒng)可采用由工業(yè)計(jì)算機(jī)(IPC)+可編程序邏輯控制器(PLC)+自動(dòng)化儀表組成的多級(jí)分布式計(jì)算機(jī)測(cè)控管理系統(tǒng)。

1 自動(dòng)化儀表在滲濾液處理系統(tǒng)中的重要地位

在現(xiàn)代化的污水處理廠中，每一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程總是與相應(yīng)的儀表及自控技術(shù)有關(guān)。儀表能連續(xù)檢測(cè)各工藝參數(shù)，根據(jù)這些參數(shù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)控制，從而協(xié)調(diào)系統(tǒng)各組成部分之間、各水處理工藝之間的關(guān)系，以便使各種設(shè)備與設(shè)施得到更充分、合理的使用。同時(shí)，由于檢測(cè)儀表測(cè)定的數(shù)值與設(shè)定值可連續(xù)進(jìn)行比較，發(fā)生偏差時(shí)，立即進(jìn)行調(diào)整，從而保證水處理質(zhì)量。根據(jù)儀表檢測(cè)的參數(shù)，能進(jìn)一步自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制藥劑投加量，保證設(shè)備機(jī)組的合理運(yùn)行，使管理更加科學(xué)化，達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。由于儀表具有連續(xù)檢測(cè)、越限報(bào)警的功能，便于及時(shí)處理事故。儀表還是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制的前提條件。所以在先進(jìn)的水處理系統(tǒng)中，自動(dòng)化儀表具有非常重要的作用。

2 滲濾液處理系統(tǒng)常用儀表的分類

處理工程所用儀表大致可分為兩大類：一類屬于監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過(guò)程物理參數(shù)的儀表，如檢測(cè)溫度、壓力、液位、流量等。這類儀表采用國(guó)產(chǎn)表，其性能和質(zhì)量基本能滿足要求。另一類屬于檢測(cè)水質(zhì)的分析儀表，如檢測(cè)水的濁度、pH值、COD值、BOD值等。這些專用儀表在我國(guó)發(fā)展比較晚，因此，通常選用國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品，從長(zhǎng)遠(yuǎn)觀點(diǎn)看是比較經(jīng)濟(jì)、可靠的。

檢測(cè)儀表的好壞直接關(guān)系到自動(dòng)化水處理的效果。在工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，從儀表的性能、質(zhì)量、價(jià)格、備件情況、售后服務(wù)等方面進(jìn)行反復(fù)比較，一般可采用進(jìn)口儀表和國(guó)產(chǎn)儀表相結(jié)合的方法。

3 污水處理廠監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成模式

監(jiān)控系統(tǒng)一般由水廠管理層和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控層兩級(jí)系統(tǒng)構(gòu)成（小型工廠多采用一級(jí)，即現(xiàn)場(chǎng)控制層），按集中管理、分散控制的原則進(jìn)行監(jiān)控。在工程設(shè)計(jì)中，將廠級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(即主站)設(shè)在廠中心控制室，各現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控站(即分站)的數(shù)量和位置按工藝流程及構(gòu)筑物的位置、分散程度來(lái)定。一般地，現(xiàn)場(chǎng)分站的設(shè)置是（以我公司達(dá)州滲濾液處理站為例）：集液池分站、調(diào)節(jié)池分站、脫氮分站、水水解氧化分站、污泥處理分站等。各監(jiān)測(cè)儀表的數(shù)據(jù)均送到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可在監(jiān)控站的工控機(jī)上顯示、控制并打印、記錄、報(bào)警。

4 水處理系統(tǒng)常用儀表在選型及設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題

4.1 儀表選配的一般要求

4.1.1 精確度：是指在正常使用條件下，儀表測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確程度，誤差越小，精確度越高。

生產(chǎn)過(guò)程物理檢測(cè)儀表的精確度為±1%，水質(zhì)分析儀表的精確度為±2%(測(cè)高濁水的濁度儀的精確度為±5%)。

4.1.2 響應(yīng)時(shí)間：當(dāng)對(duì)被測(cè)量進(jìn)行測(cè)量時(shí)，儀表指示值總要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間才能顯示出來(lái)，這段時(shí)間即為儀表的響應(yīng)時(shí)間。一只儀表能不能盡快反應(yīng)出參數(shù)變化的情況，是很重要的指標(biāo)。對(duì)水質(zhì)分析儀表要求的響應(yīng)時(shí)間應(yīng)不超過(guò)3min。

4.1.3 輸出信號(hào)：儀表的模擬輸出應(yīng)是4~20mA DC信號(hào)，負(fù)載能力不小于600Ω。

4.2 水位測(cè)量

選擇液位計(jì)時(shí)應(yīng)考慮以下因素：

測(cè)量和控制要求，如測(cè)量范圍、測(cè)量(或控制)精確度、顯示方式、現(xiàn)場(chǎng)指示、遠(yuǎn)距離指示、與計(jì)算機(jī)的接口、安全防腐、可靠性及施工方便性。

4.3 流量測(cè)量

流量測(cè)量分為兩種，一種用于流量檢測(cè)，參與過(guò)程控制，以達(dá)到提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平，改善生產(chǎn)工藝條件，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的目的。另一種用于流量的計(jì)量，不僅計(jì)量滲濾液的處理量，還是主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算的依據(jù)。在供水企業(yè)最主要的8項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)中，有3項(xiàng)指標(biāo)是以流量計(jì)測(cè)量的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的。在測(cè)量中，液體本身為導(dǎo)體，磁場(chǎng)通過(guò)安裝在管路中的兩個(gè)線圈產(chǎn)生。線圈由交流或直流電源勵(lì)磁，磁場(chǎng)作用于管道內(nèi)流動(dòng)的液體，在管道中產(chǎn)生一個(gè)與被測(cè)流體平均流速V相對(duì)應(yīng)的電壓，且該電壓與流體的流速分布無(wú)關(guān)。與管道絕緣的兩個(gè)電極監(jiān)測(cè)液體的感應(yīng)電壓。磁場(chǎng)方向、流體流向及兩個(gè)檢測(cè)電極的相對(duì)位置三者互相垂直。

為使儀表可靠地工作，提高測(cè)量精確度，不受外界寄生電勢(shì)的干擾，傳感器應(yīng)有良好的單獨(dú)接地線，且接地電阻應(yīng)小于10Ω，尤其是安裝在陰極保護(hù)管道上時(shí)。如在天津水源廠出廠干管上安裝的電磁流量計(jì)，由于管道采用了陰極保護(hù)，防護(hù)電解腐蝕的管道內(nèi)壁和外壁之間是絕緣的，被測(cè)介質(zhì)沒(méi)有接地電位，所以，將傳感器接地環(huán)裝在傳感器的兩個(gè)端面上，與連接管道的法蘭絕緣。傳感器與接地環(huán)用接地線相連，并引至接地極。管道法蘭之間用電纜相連但不連到傳感器上。法蘭連接螺栓用絕緣襯套和墊圈隔離。該電磁流量計(jì)自投產(chǎn)使用以來(lái)，效果一直較好。

轉(zhuǎn)換器應(yīng)安裝在符合其防護(hù)等級(jí)要求的場(chǎng)所，在滿足安裝環(huán)境、使用要求的前提下，轉(zhuǎn)換器與傳感器之間的距離和連接電纜越短越好，以節(jié)約投資，減少可能產(chǎn)生的強(qiáng)電信號(hào)的干擾。

4.4 濁度的測(cè)量

濁度是水體渾濁程度的度量，也就是水體中存在微細(xì)分散的懸浮性粒子，使水透明度降低的程度。濁度儀是測(cè)量水體渾濁程度的儀器，主要用于對(duì)水質(zhì)的監(jiān)測(cè)和管理。

濁度是一項(xiàng)很重要的水質(zhì)指標(biāo)，尤其是對(duì)處理后的水質(zhì)檢測(cè)，因此對(duì)濁度儀的選擇顯得尤為重要。濁度儀可分為目視濁度儀和光電濁度儀兩大類。光電濁度儀就其用途可分為工藝監(jiān)控(連續(xù)測(cè)定)濁度儀和實(shí)驗(yàn)室(包括便攜式)濁度儀，就其設(shè)計(jì)原理又可分為透射光濁度儀和散射光濁度儀。

在濾后水及出廠水的測(cè)量中，一般采用1720D(原為1720C)系列濁度儀。使用時(shí)水樣連續(xù)流入濁度儀，流經(jīng)脫泡器以排空水流中的氣泡，然后進(jìn)入濁度儀的中柱內(nèi)，上升至測(cè)量室并溢過(guò)其邊緣進(jìn)入排放口。聚光束從傳感器頭部組件中向下投射到濁度儀主體內(nèi)的水樣中，浸在水樣中的光電管測(cè)量水中懸浮固體90°方向的散射光，散射光的量與水樣的濁度成正比。1720D不需采用樣品池，這樣可減少雜散光，提高測(cè)量準(zhǔn)確度。1720D的準(zhǔn)確度為：0~40NTU范圍內(nèi)為±2%，40~100NTU范圍內(nèi)為±5%，分辨力為0.001NTU，響應(yīng)時(shí)間為75s。

測(cè)量濾后水的濁度儀多安裝于濾站管廊內(nèi)，可采用壁掛或柜裝，出廠水的測(cè)量一般在送水泵房設(shè)置水質(zhì)儀表間，將濁度儀及其他水質(zhì)檢測(cè)儀表置于儀表間內(nèi)，再將信號(hào)引至監(jiān)控站。

雖然1720D的測(cè)量范圍為0~100NTU，但最好不用其測(cè)量濾前水，因?yàn)殡m然光學(xué)上能測(cè)到100NTU，但在生產(chǎn)使用上會(huì)帶來(lái)許多不便。測(cè)量源水及濾前水多使用SS6系列表面散射式濁度儀，它是將光束射在液體表面，測(cè)定來(lái)自液面的散射光，避免了光學(xué)系統(tǒng)與水樣直接接觸。

4.5 顯示儀表的選用

一般凈水廠工程多選用智能化顯示儀表，其功能齊全，能進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，實(shí)現(xiàn)控制功能，而且測(cè)量值以液晶顯示，操作方便，可以保存數(shù)據(jù)，具有自診斷功能。雖然與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)后，它的優(yōu)勢(shì)沒(méi)有完全發(fā)揮出來(lái)，而被計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所取代，但在目前凈水廠的建設(shè)中，使用智能化的顯示儀表作為在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)未調(diào)試投運(yùn)階段或發(fā)生故障時(shí)的輔助儀表，也能滿足現(xiàn)場(chǎng)控制、顯示的要求。

在某些情況下，同時(shí)需要本地顯示與遠(yuǎn)程傳送，此時(shí)不宜采取信號(hào)串聯(lián)方式，而應(yīng)采用信號(hào)分配器，即1路輸入，兩路輸出，一路輸出送顯示儀表，另一路輸出可輸入PLC。

5 總結(jié)

要實(shí)現(xiàn)滲濾液處理的現(xiàn)代化管理，必須使用自動(dòng)化儀表；設(shè)計(jì)人員應(yīng)站在用戶的角度上，為用戶著想，在設(shè)計(jì)與選用儀表時(shí)，應(yīng)做到：穩(wěn)定可靠，操作簡(jiǎn)單，安裝方便，物美價(jià)廉，連續(xù)測(cè)量，反應(yīng)靈敏，互換性強(qiáng)，便于維護(hù)；設(shè)計(jì)人員平時(shí)應(yīng)注意技術(shù)資料的收集、整理，以便于消化吸收。由于現(xiàn)行儀表的標(biāo)準(zhǔn)側(cè)重用于城市供水，必須注意污水處理的，特別是滲濾液處理工程中使用的特殊性；儀表正確投入使用后，設(shè)計(jì)人員應(yīng)多下現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)儀表的使用情況做跟蹤調(diào)查，了解儀表的工作情況，及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，以利于今后的設(shè)計(jì)工作日趨完善。