PLC在煤礦礦井水回收利用工程中的應用

張利

（山西晉神沙坪煤業有限公司 山西省忻州市 036500）

現階段，我國經濟發展速度較快，且已經在世界占據了一個重要的地位，而隨之出現了大量的工業化企業，其廢水、廢氣的排放與國家相關標準間存在著一定的差異性，但是較多情況下并未獲得專業人士的關注與重視，所以為我國環境保護帶來了嚴重的影響。但是，傳統的廢水處理方法不僅步驟較多且方法復雜，最終處理的效果與預期間也未達到一致化。針對這一問題，本文嘗試從PLC技術在煤礦礦井水的回收利用的應用策略角度入手，探討了PLC技術在礦井水回收利用工程中的具體應用方向及應用流程。

1 PLC概述

1.1 PLC定義

PLC 技術全稱為可編程控制器技術，他主要通過預先編寫程序，在內部儲存中按照制定的規則執行預先編輯好的邏輯運算程序，并向于其產生通訊聯系的相關設備接收獲輸出數據或指令。一般情況下，在煤礦礦井水回收處理工程中所指的PLC 技術主要是自動化污水分離技術處理技術，使各類來源不同的污水通過自動化的分離、處理，實現對煤礦污水的科學回收利用安置。因為我國大量工業化企業的出現，使得廢水種類較多，且內部含有的微生物、污染體的形態并不固定，這便使得單純的某一種分離技術無法滿足對各類廢水處理的需求。所以在這種情況下，包含了多種煤礦井水處理方法的PLC 其既能夠保障所回收的水純度，并實現了水資源的回收再利用。并且，多數情況下，PLC 應用于煤礦礦井水處理當中，對于我國環境保護有著重要的作用。與此同時，PLC 也被稱之為第三代處理工藝，即根據回收的流程來對污水進行處理，從根本上解決了鹽分物質分離需求，這對于我國環境保障戰略的實現具有重要的作用[1]。

1.2 PLC運用的優勢

（1）不存在二次污染。相較于傳統的污水處理方法，PLC 其并不會產生二次污染，且經由該技術方法所處理的污水能夠達到標準凈化需求，同時實現水資源的處理回收與再利用，為工業化企業的生產再次提供凈水資源，從根本上降低工業企業生產成本的支出，提高企業經濟效益。與此同時，PLC 在污水處理過程中還能夠對不同種類污水進行針對性處理，從根本上消除污水中所存在的各種雜質，對污染物的凈化處理效果十分明顯，而且不會出現重復污染的問題。

（2）操作便捷。從這一技術的實際使用來看，其操作起來十分便捷，這一便捷性主要體現在其在處理污水是對相關技術水平和設備精度的要求上都不是很高，單單只需要布置煤礦井水回收再利用等結構就能實現對煤礦水的高效凈化，而且在凈化的工作中，不需要使用較大的工作場地，這樣既能有效節省工作空間，又能大量地對污水實行凈化處理。

（3）安全經濟。PLC 對于我國環境保護戰略目標的實現有著重要的作用，同時其所實現的水資源回收再利用也同樣提高了生產效益與社會效益的提升。因為PLC 施工技術可以保證污水在進行凈化處理時減少對操作人員的身體損害，該工藝在實際使用時不存在有害物質，所以能夠安心使用。

1.3 煤礦礦井水處理中的應用流程

一般情況下，PLC在煤礦礦井水中應用時，主要按照嚴格的流程來完成這一操作，具體流程包括：首先，將煤礦礦井水利用地下排水泵進行提升；然后將煤礦礦井水緩沖并預沉至調節池中，以方便后續進行處理；之后則將絮凝狀斜管放置到沉淀池中，將煤礦礦井水中多余顆粒物質漂浮起來；將水流入無閥濾池，并利用瓷砂過濾器將煤礦礦井水進行過濾，以保障處理后水中細小顆粒與膠體物被過濾出來；最后，則是利用反滲透裝置將所過濾并消毒之后的水進行收集，然后完成再次利用。

1.4 PLC系統在煤礦礦井水處理中的主要功能

PLC 系統應用于煤礦礦井水處理中，其主要包括了自動加藥功能、設備自動運行、聯鎖控制以及反滲透裝置自動運行等多項功能。具體如下所示：

（1）自動加藥功能。這主要是指PLC 系統可通過自動控制來完成對煤礦礦井水處理過程中藥物投放量的設置，通過自動控制干粉藥劑與水的混合比例，使得干粉藥劑與水能夠充分混合，避免干粉藥劑結塊、結粒，通過原先編程好的PLC 系統，實現對藥液混合裝置以及加藥裝置的自動化控制，混合箱體通過溢流隔板的高低變化，將混合箱體內的預先混合腔與均勻攪拌腔分離，在特定的水中加入設定好的藥粉以后，經過均勻攪拌的藥液再進入藥液存儲腔保存。在這一過程中，通過在加藥裝置的藥斗上方儲料腔以及下放的輸料腔安裝稱重傳感器來自動控制加藥量。通過PLC 技術對加藥裝置以及藥液混合裝置的自動化控制，在一定程度上減少了藥物的投放總量，同時也節約了大量的人工，整體提高了煤礦礦井水處理的經濟效益。

（2）備自動運行功能。這一功能主要指PLC 能夠滿足工作人員自動操作與手動操作運行的兩種形式。一方面，當工作人員在室內需要對煤礦礦井水進行處理時，便可打開PLC 系統的自動裝置，使其能夠自行完成對煤礦礦井水的處理。而當工作人員在水處理現場時，便可利用手動模式來完成對煤礦礦井水的處理與再利用。通常情況下，手動操作主要是應用于對現場煤礦礦井水處理設備的維護、管理以及維修。

（3）聯鎖控制功能。這一功能主要指PLC 系統具備水泵的啟停與相應水池液位實現聯鎖控制功能，同時，其還能夠保障水泵與進出水端電動閥門實現聯鎖。除此之外，還能夠滿足液位報警上下限和液位聯鎖上下限可在工控機上任意修改。

（4）反滲透裝置的自動運行功能。這一功能主要是利用壓力變動器來提高PLC系統對壓力信號地了解，并自動調整變頻器頻繁，進而將反滲透裝置引進到提前設計好的產水量中。

2 PLC在環境保護中運用的有效性措施

2.1 重視理論研究的完善

為了能夠深化PLC 在環境保護中的應用，必須要找到全面發揮該技術的方法。而這便要求各大工業化企業及生產煤礦礦井水處理人員需要學習關于PLC 的運用理論知識，同時經過反復操作掌握運用技術技巧，并嚴格根據PLC應用過程中的原則與標準來實施，以此實現煤礦礦井水處理與排放管理水平的提升，并積極響應我國環境保護政策。除此之外，多數工業化企業還可通過學習成功的案例來獲得PLC運用的經驗，以此實現對污水處理方法的完善與優化。

2.2 構建完善的PLC運用規章制度

對于工業化企業來說，為了能夠從根本上實現對污水的處理與再利用，并將PLC 貫徹落實到實際工作當中，便必須要構建完善的PLC 運用規章制度，以此強化該技術的運用管理。

（1）可通過完善監督管理制度來構建一支專業化的PLC 水處理監督隊伍，不定時對煤礦礦井水處理方法與處理結果進行核查，一旦發現污水處理不合格，或者是PLC 運用的效果與預期存在差異性，便需要及時上報管理部門，并采取相應懲處措施，從根本上保障污水處理技術運用科學合理性。

（2）則是需要從污水處理設備的日常維護與保養入手，定期對PLC 設備運行情況進行檢查，做好設備維護與保養，及時發現設備所存在的問題并進行檢修，減少因設備問題而影響到PLC 在污水處理過程中的應用效果。例如，一些半導體生產企業也開始將PLC 水處理工藝應用到生產給水處理環節。據相關研究顯示，在25℃的溫度條件下，應用PLC能將水中的電阻率穩定在18MΩ以上。一些企業在應用電去離子技術和反滲透技術時，為了避免出現污染的問題，往往會增添一些滅菌劑和防氧化裝置。這樣既能提升PLC裝置利用效率，同時又能保證其過濾效果。

3 PLC控制系統在煤礦礦井水回收利用工程中的應用

3.1 PLC控制系統硬件配置在煤礦礦井水回收利用工程中的應用

在整個PLC 控制系統當中，其主要包含了上位機系統、PLC主控單元、傳感器以及執行機構等多個部分，在對煤礦礦井水回收利用工程進行管理時，多采用集中控制與管理的形式。與此同時，PLC 控制系統的硬件元件少，不易出現故障，便于技術人員進行管理。將PLC 控制系統應用于煤礦礦井水回收利用工程中之后，其利用模塊化、無排風扇結構設計等特點來提高了對整個煤礦礦井水回收利用工程的管理，可從根本上保障整個控制系統按照工藝流程進行自動運行，提高對煤礦礦井水回收利用工程的管理。如圖1所示。

圖1：PLC 控制系統硬件配置圖

3.2 PLC控制系統軟件在煤礦礦井水回收利用工程中的應用

PLC 控制系統軟件中包括了上位機管理程序、PLC 控制與檢測程序以及各類通訊程序等。其中，PLC 軟件系統中的上位機管理程序通過將整個煤礦礦井水回收的程序直觀顯示出來，提高了技術人員對整個工程的管理與維護；而且整個系統獨有的智能化也能夠完成脫離上位機獨立工作的功能，使得整個PLC 控制系統軟件運行的安全與穩定，并且還可有效提高煤礦礦井水回收利用工程運行期間信號的傳輸與控制管理，從根本上降低了人力與財力的浪費，進而提高了整個煤礦作業的效率性。

以神華寧煤礦井水回收利用工程為例，神華寧煤礦井水回收利用工程是國家能源寧煤集團公司履行國企責任，倡導“綠水青山就是金山銀山”環保理念，為保護寧東地區生態環境，實現工業園區廢水不外排、回收產品鹽再利用的重要舉措。該項目的建成投運標志著寧東煤化工園區將成為全國甚至全世界第一個實現礦井水零排放的大型綜合性煤炭化學工業園區，對國內工業零排放具有重要的借鑒和示范作用。其將PLC 控制系統應用于礦井水的回收工程當中，主要借助于PLC 系統構建了礦井水處理工程的控制監控系統。具體步驟如下所示：

（1）采用SUEZ-WTS（浸沒式超濾膜）技術篩濾污水中的鹽分，能有效進行硫酸鈉等二價鹽與氯化鈉的分離，納濾產水NaCl 在鹽分中占比達到90%以上。

（2）采用PLC 系統中SUEZ-WTS（浸沒式超濾膜）獨特的高壓膜濃縮工藝，減少蒸發結晶規模，并大幅節約投資運行成本。

（3）通過PLC 系統控制高效蒸發裝置，確保得到純度在95%以上的硫酸鈉與氯化鈉鹽。其中氯化鈉鹽品質滿足GB/T5462-2015精制工業鹽，工業干鹽一級要求。神華寧煤礦井水經初步濃縮后，使進入蒸發結晶側的濃度提高，水量減少，大大節約了投資和運行成本。與傳統的方法相比，PLC 控制自動控系統前期的投入成本較高，但是去能有效的降低水處理的運行成本和職工的勞動強度，同時能提高整個水處理站的自動化管理水平。從實際運行情況來看，每年運行成本可降低30%，可節省電費約300 萬元。

4 結語

綜上所述，PLC 應用于煤礦礦井水回收再利用當中，其因易于操作、處理效率高且實現了水資源回收再利用等多種需求而受到大量關注。同時，為了能夠切實發揮PLC 在環境保護中的作用，可通過做好理論性研究、完善PLC 運用的規章制度以及加強專業技術人員培養等多種方式達成這一目的，這對于我國環境戰略落實以及我國環境友好型社會的構建均具有非常現實的意義。