引言

隨著環(huán)境問題對(duì)人類生存的影響日趨加重，人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的意識(shí)也日益重視。特別是近10多年來，我國(guó)在環(huán)保方面的工作取得了一定的成績(jī)，使環(huán)境污染得到了一定的遏制。與此同時(shí)，環(huán)保產(chǎn)業(yè)也取得了很大的發(fā)展，許多地區(qū)競(jìng)相將其作為重點(diǎn)發(fā)展的領(lǐng)域之一。其中城市污水處理和工廠廢水處理，控制污水排放，都得到高度重視，污水處理行業(yè)已成為一個(gè)新興、熱門的行業(yè)。

我國(guó)在《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978－88）中規(guī)定了各種工業(yè)廢水排入城市排水管網(wǎng)時(shí)，各類污染物的最高允許排放濃度，以保證城市污水處理廠的正常運(yùn)行。由于各地城市污水的水源水質(zhì)不同，因此相應(yīng)采用的污水處理工藝方法也不同。

1工藝介紹

1.1啤酒廠廢水翠的主要工藝

一般啤酒廠的廢水處理主要采用好氧處理、水解－好氧處理和厭氧－好氧聯(lián)合處理等幾種工藝技術(shù)。

好氧處理工藝主要采用活性污泥法、高負(fù)荷生物過濾法和接觸氧化法等。水解－好氧處理主要利用水解反應(yīng)器使啤酒廢水中的大分子難降解有機(jī)物被轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿右捉到獾挠袡C(jī)物，出水的可生化性能得到改善。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，水解和好氧處理相結(jié)合，比完全好氧處理更為經(jīng)濟(jì)。厭氧－好氧聯(lián)合處理技術(shù)是一種能有效去除有機(jī)污染物并使其礦化的技術(shù)，它將有機(jī)化合物轉(zhuǎn)變?yōu)榧淄楹投趸?，該處理技術(shù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占地面積小、便于運(yùn)行管理。

目前，啤酒的廢水處理，一般采用厭氧－好氧處理技術(shù)，這是一種在處理效果、投入成本和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方面都較為合理、經(jīng)濟(jì)的方案。

南京英特布魯啤酒廠廢水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)為：日處理能力為5000/天，進(jìn)水指標(biāo)為：COD2500、、及～12；經(jīng)過處理后，其排放指標(biāo)為：COD、、及。處理后的水質(zhì)達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。

整個(gè)污水處理系統(tǒng)主要由集水井、調(diào)節(jié)池、預(yù)酸化池、IC塔、二沉池等設(shè)備和建筑物構(gòu)成，自動(dòng)控制系統(tǒng)配置一套SiemensS7－300PLC系統(tǒng)和一套上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。

1.2工藝流程

啤酒廠廢水處理的工藝過程如圖1所示。啤酒生產(chǎn)過程中的麥糟水、洗滌水等排放廢水，首先進(jìn)入集水井并流入調(diào)節(jié)池，進(jìn)行初步的物理處理，去除污水中的雜質(zhì)，在必要時(shí)進(jìn)行降溫處理。隨后進(jìn)入預(yù)酸化池進(jìn)行pH值等指標(biāo)調(diào)整，使其滿足在IC塔處理過程，在其處理過程中產(chǎn)生的沼氣，目前主要采用燃燒排放的方式（以后可以進(jìn)行沼氣利用處理）。在IC處理過程中，當(dāng)污水水質(zhì)達(dá)到一定要求后，廢水排放到曝氣池進(jìn)行好氧處理，隨后在二沉池進(jìn)一步沉淀、分離污泥，使排放水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，最后才排放至附近河流或經(jīng)消毒后進(jìn)行2次利用。

圖1工藝流程示意圖

2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

本控制系統(tǒng)采用Siemens公司的S7－3000系列CPU315－2DPPLC，配置輸入輸出點(diǎn)：DI32×6＝192點(diǎn)、DO32×3＝96點(diǎn)、AI8×4＝32點(diǎn)、A04×1＝4點(diǎn)；配置CP343－1以太網(wǎng)通信模塊及TSAdapter與上位機(jī)監(jiān)控計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信。上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)采用Siemens工控機(jī)。

2.2系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

本控制系統(tǒng)由1個(gè)主站和1個(gè)遠(yuǎn)程站構(gòu)成，主站與遠(yuǎn)程站間采用Profibus-DP通信，通信速率最高可達(dá)12Mbps。PLC通過以太網(wǎng)和上位機(jī)進(jìn)行通信，其通訊速率可以到10Mbps，并為其它計(jì)算機(jī)訪問本控制系統(tǒng)預(yù)留接口。為了方便工藝工程師對(duì)工藝參數(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控以及自控工程師對(duì)本PLC系統(tǒng)的遠(yuǎn)程維護(hù)，本系統(tǒng)配備了遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，通過公共電話網(wǎng)，工藝工程師及自控工程師可在異地監(jiān)控運(yùn)行參數(shù)及設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況，極大地提高了快速處理現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生故障地能力，節(jié)省了維護(hù)的費(fèi)用和企業(yè)的成本。PLC和變頻器在污水處理中的應(yīng)用（2）2004年9月

3A/D和D/A模塊初始化程序

PID指令所涉及到的24個(gè)數(shù)據(jù)寄存器也需要設(shè)定，如采樣時(shí)間、濾波常數(shù)，積分時(shí)間、微分增益等。這些數(shù)據(jù)需要根據(jù)被控對(duì)象的實(shí)際情況來定量，如pH值的存在范圍、污水的流量大小、加入中和藥水的品質(zhì)、中和速度等。通常工廠的生產(chǎn)工藝相對(duì)較為穩(wěn)定，污水的pH值和流量基本穩(wěn)定，即使有些變化，只要控制參數(shù)設(shè)置合理一般不會(huì)有太大出入，而其它的影響因數(shù)比較容易控制，所以這些參數(shù)可以定值設(shè)置，并在PLC上電工作時(shí)就調(diào)入并在控制過程中使用。

3.2采樣過程

采樣的間隔時(shí)間可以根據(jù)實(shí)際情況定置，時(shí)間因子可以采用PLC內(nèi)部的時(shí)間基準(zhǔn)，如圖4中M8013為秒脈沖的時(shí)鐘繼電器。

圖4所示的A/D轉(zhuǎn)換程序可以每秒鐘完成一次pH值的采樣。

圖4A/D轉(zhuǎn)換程序

3.3分析、計(jì)算過程

采樣完成后，利用PID指令進(jìn)行分析和計(jì)算。

圖5PID指令程序

在圖5所示的PID指令程序中，目標(biāo)值是指用戶希望被控對(duì)象應(yīng)穩(wěn)定在哪一個(gè)模擬值所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量。如pH值0～14的模擬量4～20mA對(duì)應(yīng)的數(shù)值為0～1000，若被控對(duì)象的pH值需要穩(wěn)定在7，那么目標(biāo)值數(shù)字量就應(yīng)設(shè)定為500。測(cè)定值是指A/D采樣所得到的pH值的數(shù)字量。參數(shù)D20表示PID指令在執(zhí)行時(shí)所需的24個(gè)參數(shù)的第一個(gè)參數(shù)，同時(shí)也指明了這24個(gè)參數(shù)的首地址指針。從D20至D43應(yīng)專門留給PID指令用于存儲(chǔ)參數(shù)，通常需要在系統(tǒng)上電初始化時(shí)完成參數(shù)的輸入，或者還可以使用編程器輸入到受電池保護(hù)的D200以后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這樣就不需要在每次上電時(shí)都把參數(shù)調(diào)入了。由PID指令分析后所得到的輸出值存儲(chǔ)在D50中。

在FX系列中，F(xiàn)X是首次在內(nèi)部固化了PID指令的PLC，它使用戶在面對(duì)復(fù)雜控制時(shí)編程更加方便、程序量可以大大減少，控制的準(zhǔn)確性和反應(yīng)速度得到了很大的提高。

3.4輸出程序

在PID指令執(zhí)行后，所得數(shù)據(jù)將送至D/A模塊，由它轉(zhuǎn)換成4～20mA信號(hào)來控制變頻器的輸出，調(diào)節(jié)加藥量，控制pH至。輸出語(yǔ)句如圖6所示。

圖6D/A轉(zhuǎn)換程序

4結(jié)束語(yǔ)

以PLC和變頻器為核心的自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)用于pH值的控制，在工廠污水治理中取得了很好的效果。在以太湖流域?yàn)橹饕卫韺?duì)象的“零點(diǎn)行動(dòng)”中，許多污水處理廠采用這種自動(dòng)控制系統(tǒng)都能很好地控制排放污水地pH值，提高了工作效率，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提升了污水處理廠的現(xiàn)代化水平。