固定床-流化床廢水處理工藝監控系統的設計與實現＊

沈 潔，余海晨，楊 濤

（1.天津輕工職業技術學院電子信息與自動化系，天津 300350；2.天津市環境保護科學研究院，天津 300191；3.西門子（中國）有限公司水處理技術部，北京 100102）

1 固定床-固化細胞流化床耦合工藝簡介

流化床-固定床耦合工藝是結合流化床和固定床的特點，設計出的一體化耦合反應器能夠在控制生產和運行成本的基礎上，具有較好的CODCr、SS去除性能及脫氮除磷的能力，并且構造簡單、結構緊湊、運行管理方便，在鄉鎮分散式小型綜合廢水處理方面具有良好的實用前景。

反應器分為5個單元，從左到右的反應單元依次是固定床#1-流化床#1-固定床#2-流化床#2-固定床#3，如圖1所示。在系統運行過程中各單元的運行時間、水溫、曝氣量、水位及運行狀態等都可以根據污水的性質、出水水質與運行功能要求靈活變化。

圖1 固定床-固化細胞流化床耦合工藝設備結構圖

2 系統設計

2.1 主電路設計

本系統主要執行機構采用三相交流電供電，三相空氣開關控制整個系統的電源通斷。FU1至FU6熔斷器起過流保護作用，防止各回路發生短路現象；熱繼電器對負載電機M1至M3起過載保護作用，消除了主要的安全隱患。3個接觸器（KM1-KM3）控制1個水泵、2個氣泵獨立啟／停具體電路及控制電路設計，如圖2所示。

控制回路使用220V交流電對接觸器KM1-KM3供電，由中間繼電器J1-J6控制水泵、氣泵、加熱器的工作，DC 24V電源對水泵、氣泵及攪拌機的指示燈，電磁閥供電，通過PLC輸入端的開關信號邏輯控制執行機構的動作，同時通過模擬量模塊接溫度傳感器和液位傳感器的輸入控制系統的溫度和水位。

2.2 控制系統設計及軟件設計

為按照設計要求完成本工藝操作，本系統采用S7-200-CPU224控制器。啟動按鈕按下后反應系統左端進水口進水，依次經過各個反應單元，反復交替經歷好氧-缺氧／厭氧的環境，最終從右側溢流口出水。在此過程中對水位溫度進行檢測，當最低液位傳感器處時，系統自動閉合出水電磁閥，控制進水泵工作；當液位達到2號液位傳傳感器處時，固定床單元中，水流總體上沿著折流板流動，形成推流式，保證流化床單元中，污水從其下部和左、右側流過，使水流與載體上固著的生物膜充分接觸，防止發生生物膜堵塞，同時氣泵開始工作，對處于第二、第四單元的污水進行處理；當液位超過3號液位傳感器時，進水泵關斷，保證水位安全運行。整個過程溫度傳感器對水溫進行監控，系統溫度在所需環境溫度范圍變化。

圖2 系統電路圖

3 監控系統設計

3.1 監控系統界面

本設計使用kingview6.52實現對系統的監控，對系統中溫度、液位、泵啟停按鈕等輸入信息進行采集，實時監控執行機構水泵、氣泵、加熱裝置等當前狀態。同時能顯示、打印歷史數據報表、監控數據趨勢圖、彈出報警畫面等功能監控系統主畫面如圖3所示。

圖3 監控系統主畫面

圖4 監控系統數據庫

3.2 監控系統數據庫

在實時采集輸入輸出變量的同時，為了保證畫面的流暢顯示，數據庫除了需要建立與下位控制器的連接建立I／O變量，還需要在內存系統中建立控制畫面動作的內存變量。有數字量、模擬量兩種變量類型，監控系統數據庫如圖4所示。

4 結束語

固定床-流化床耦合工藝能有效解決小型綜合廢水處理過程中生物降解水問題。本系統利用PLC對化工污水進行處理，處理過程變得簡單高效。設計了PLC硬件電路圖和相應軟件流程圖，并實現了遠程監控畫面和程序的開發。系統能安全穩定運行，滿足水處理的要求。

［1］余海晨.固定床-固化細胞流化床耦合工藝處理鄉鎮園區綜合廢水研究［J］.安徽農業科學，2011，39（16）.

［2］敖章洪.基于PLC的城市污水處理系統設計［J］.湖南文理學院學報（自然科學版），2011，23（2）：69-72.

［3］郭永君.SBR在污水處理工藝的控制系統設計［J］.山西科技，2009（5）：133-134.

［4］郭冀峰，李 勝.水環境綜合治理技術在農村地區的應用［J］.安徽農業科學，2010，38（20）：10868-10869，10890.