一個PLC梯形圖程序控制剩余污泥泵排放量方法

王明軍

（淮安同方水務有限公司 江蘇淮安）

一、問題提出

城市污水處理廠生化池在工藝正常運行過程中新的微生物不斷產生，老的微生物按一定的周期不斷死亡，這些死去了的、無凈化水質能力的微生物必須及時清理，否則嚴重影響污水處理效果和出水水質。通常將生化池底部沉下來的污泥先靠重力排放到污泥泵房，這些排放到污泥泵房的污泥中既有具有凈化水質能力的活性微生物，也有無凈化水質能力的死去的微生物。然后將污泥泵房一部分污泥（回流污泥）再用水泵送回到生化池的進水口，與新進的、來自初沉池污水相混合。污泥泵房中另一部分污泥（剩余污泥）用水泵抽到貯泥池，經一段時間反應后用脫水機脫水。只有根據工藝運行情況，每日抽取一定量的剩余污泥脫水并將脫水的干污泥外運填埋，才能保證生化池中死去的微生物及時得到清理，保證污水處理工藝正常運行。圖1為四季青污水處理廠回流污泥及剩余污泥控制部分示意圖。

圖1 污水處理示意圖

污水處理廠正常運行時，需要根據工藝運行情況對回流污泥流量及剩余污泥日排放總量進行控制。回流污泥的流量控制一般要求比較嚴格精確，通常在上位機做一個人機交換接口參數：污泥回流比，即回流污泥的流量與全廠進水流量的比，以百分比的形式輸入供工藝控制操作人員設置。而剩余污泥排放一般不需要精準的瞬時流量控制，只要每日從污泥泵房抽出一定立方的污泥去貯泥池，保證生化池中死去的微生物得到及時清理即可。

四季青污水處理廠污泥泵房有2臺回流污泥泵，回流污泥管道安裝有電磁流量計，其中1臺回流污泥泵安裝有變頻器，上位機剩余污泥泵自動模式運行時人機接口參數為：污泥回流比。以回流比為目標設定值，電磁流量計為反饋值作閉環控制，控制回流污泥流量。污泥泵房有1臺剩余污泥泵，自動運行模式下上位機人機接口參數為：工作時間及停止時間。

操作人員經常反映，這種控制方式非常不直觀，也很不精確、難于掌握。于是于2015年1月6日，在沒有增加任何硬件、剩余污泥管道上沒有安裝流量計、剩余污泥泵未加裝變頻器的前提下對四季青污水處理廠剩余污泥排放控制進行了改造，改造后剩余污泥泵在自動模式運行時上位機人機接口參數為：每日排放的剩余污泥立方米數，只要操作人員輸入需要每日排放剩余污泥的立方數，剩余污泥泵就自動運行達到日排放總量的要求。

二、四季青污水處理廠剩余污泥排放量PLC梯形圖程序控制改造

1.剩余污泥排放量PLC梯形圖程序控制改造思路

在全廠工藝正常運行過程中，生化池中的污泥通過重力流向污泥泵房，生化池的水位高度是一定的，污泥泵房水位變化很小可以看成恒定不變，剩余污泥管道在貯泥池的出口高度也是固定的，因此剩余污泥泵在運行過程中泵的凈揚程固定不變，剩余污泥管道阻力特性也是一定的，可以認為剩余污泥泵在運行時流量就是額定流量。本次改造項目中剩余污泥泵額定流量100 m3/h。

假設上位機設定剩余污泥日排放量xm3，則每小時的排放量為x/24 m3，x/24 m3/h再除以剩余污泥泵額定流量100 m3/h就得出了一個無量綱的0～1.0的數字。將1 h化成3600 s，用這個無量綱的0～1.0的數字乘以3600 s就是在每小時內剩余污泥泵運行的時間（s）。剩余污泥泵在一天內的每1個小時內按這個時間運行，超過這個時間后就停機，在24 h抽出的污泥剛好就是上位機設定的xm3。

將剩余污泥泵運行時間等分在一天內的每個小時內，顯然比較合理。假如上位機設定剩余污泥排放量為1200 m3/d，污泥泵一天運行12 h就可以滿足這一總量要求。一種方法是連續運行12 h然后停止12 h，另外一種方法是每小時運行30 min，24 h共運行12 h，顯然從有效清理死去微生物的角度來說，第二種方法更加合理有效，因為生化池中微生物的死去是一個連續過程，如果用第一種方法，則可能會出現剩余污泥泵連續運行的12 h內剩余污泥排放過度，將部分有活性的微生物排放掉，而泵未運行的12 h內死去的微生物得不到及時清理。

圖2 剩余污泥排放量PLC梯形圖

2.PLC（AB RSLOGIX500）梯形圖（圖2）

在PLC梯形圖中，梯級0001中的I:1/0是剩余污泥泵控制柜中現場/遠程轉換信號，將其轉換在遠程位置時I:1/0為1，允許泵遠程手動或者自動控制；I:1/1是控制柜中剩余污泥泵故障信號，如泵無故障則I:1/1為0，反之為1；B:3/0與上位機組態軟件相連，是剩余污泥泵工作模式選擇，當在上位機選定該泵為遠程手動模式時，B:3/0為0，自動時為1；B:3/1與組態軟件相連，當操作人員在上位機點動手動啟動時為1，點動手動停止時為0；B:3/2是剩余污泥泵自動運行模式時啟停命令，由梯形圖邏輯計算得出。

梯級0002當剩余污泥泵現場/遠程開關選定在現場位置或者剩余污泥泵有故障時，復位工作模式、復位手動啟動命令、復位自動啟動命令。

梯級0003當選定在自動工作模式時，復位手動啟動命令。

梯級0004當選定在手動工作模式時，復位自動啟動命令。

梯級0005定時器T4:0與梯級0011中的定時器復位指令一起構成了一個1 h循環，每當1h（3600 s）時其完成位T4:0/DN接通一個掃描周期并復位定時器，然后又開始定時，以此周期循環。

梯級0006中F8:0與組態軟件相連，為上位機設定的每日剩余污泥排放立方數，為實數，F8:1為計算出的每小時排放立方數。

梯級0007、0008將每小時排放的立方數限定在0～100.0，因為剩余污泥泵的額定流量只有100m3/h，然后送到F8:2中。

梯級0009、0010 F8:2除以100.0（泵的額定流量）就得出了一個無量綱的0～1.0的數字，這個數字乘以3600后結果送到N7:0，N7:0中的數字就是剩余污泥泵每小時內運行的時間，是0～3600的整數。

梯級0011、00012如果N7:0不為0，則1 h循環開始時將B:3/2置位為1，泵開始運行，如果在1 h循環過程中定時器的定時累計值T4:0/ACC大于N7:0中的值，則復位啟動命令B:3/2，剩余污泥泵就停止運行，以此循環。

三、結束語

四季青污水處理廠剩余污泥泵排放量控制經過上述改造后，工藝操作人員操作控制感覺到非常直觀、容易理解、易于掌握，排放量也更加精確了。