再生水处理工程自动化控制系统应用探讨

再生水处理工程自动化控制系统应用探讨

杨晶晶

天津泰达津联自来水有限公司 300457

摘要：近年来，在环境污染及水资源紧缺的大背景下，城市生活污水经过深度处理，作为再生水回用越来越 受到关注。膜处理作为最有前景的再生水处理工艺，涉及到较为复杂的处理工艺流程和大量的设施、设备， 在其控制过程中自动化的应用尤为重要。文章对再生水处理工程自动化控制系统应用进行了探讨。

关键词：自动化控制系统；污水处理；再生水处理工程；双膜法；环境污染；水资源

1概述

污水处理厂再生水处理工程旨在实现城市生活污水回用。其将经前期处理达到《城镇污水处理厂污 染物排放标准》一级A类标准的处理 水，通过再生水车间处理，使水质指标进一步提升，满 足再生水用户的水质需求。 再生水处理工程采用连续微滤（CMF）和反渗透（RO）结 合的“双膜法”处理工艺，经过反渗透膜处理后，可将 原水电导率从2000µs/cm降至反渗透产水电导率30µs/cm 左右，同时降低CODcr、NH3-N等其他指标。反渗透产水 与原水或微滤产水混合配置后，将电导率控制在600µs/ cm，供给再生水用户使用。 为了保证再生水生产的稳定和高效，同时提高再生 水车间的现代化生产管理水平，在充分考虑再生水处理 工艺特性的基础上，建设了完备的自动化控制系统。

再生水处理工艺 2.1　再生水处理流程 本工程再生水处理工程采用了“双膜法”处理工艺，连续微滤作为反渗透的高级预处理设备，能有效去除大部分 胶 体、大分子化合物和微生物，确保了反渗透等设备的长 期安全连续运行。反渗透系统可有效去除无机盐类物 质，系统回收率为75%以上，反渗透系统对无机离子的 去除率可达98%以上。微滤系统和反渗透系统分别由进 水系统、膜组系统、反冲洗系统、化学清洗系统和压缩 空气系统等系统组成。其工艺流程图如图1所示：

2.2　再生水处理工艺概述 再生水处理工艺所用原水为污水处理厂一级A出 水，原水一部分进入处理系统，作为微滤进水和配水； 多余一级A出水排放水体。调节池作为微滤进水取水 点，具有水量缓冲调节作用。CMF进水系统包含进水泵和保安过滤器，其作用是将原水过滤后进入CMF膜组 系统。 CMF膜组系统由两列模组组成，每列包含10组设备，每组设备包含50只连续微滤膜，共20组（1000支），其主要去除水中的 胶体、大分子化合物和微生物，微滤出水用于补充反渗透进水储水罐水量。反渗透进水取自反渗透进水储水罐，其通过反渗透进水泵和反渗透高压泵提升进入反渗 透膜组，RO膜组系统包含4组反渗透膜，其主要去除原 水中的无机盐离子。RO出水经配制后，一部分供给再生水用户 使用。另一部分，经过二级反渗透膜将反渗透产水进行深度脱盐处理，供给对水质标准要求更高的用户。 与处理工艺相配套的有微滤反冲洗系统、微滤化学 清洗系统、反渗透化学清洗系统、反渗透药剂投加系 统、在线水质检测系统等。微滤反冲洗系统每间隔设定 时间进行一次冲洗，将膜上附着物清除；化学清洗系统 主要是在膜元件发生堵塞情况下或定期进行清洗，用以 恢复膜元件性能；反渗透加药系统通过投加阻垢剂、还 原剂、杀菌剂等防止膜污染的发生；在线水质检测系统 实时检测水质情况，为运行参数调整提供参考。

3　计算机监控系统的构成

监控系统分三级控制系统，负责再生水处理生产过 程监视、控制和数据采集。生产管理监控级是工业控制 PC机，位于综合楼中心控制室；现场监控级是工业控制 PC机和可编程控制器，其位于再生水处理车间控制室；现场设备级为七套PLC控制主站，其中CMF微滤系统每一套模组和CMF公共系统都就近配有一套ET200分布式I/O控制柜，；四套RO反渗透系统和RO公共系统也分别就近配有一套ET200分布式I/O控制柜，一共二十六套ET200分布式I/O控制柜，MCC柜、就地电控柜和各种检测仪表。其中二十一套分布式 I/O控制柜分别安装在CMF微滤系统每一套模组附近和五套分布式 I/O控制柜分别安放在每一套反渗透 系统附近。自控 系统结构图如图2所示。

系统的配置和功能

4.1　中央控制室监控管理级 中央控制室设置三台工业控制计算机,一套工业光纤以太网网络设备、一套UPS电源，通过Windows 7操作平台，配以控制系统软件、应用软件，可实现以下功能：一是通过光纤以太网 数据总线，可远程监视再生水处理车间运行工况，对工艺流程中的各重要参数、运行工况进行在线实时监控；二是建立 各参数/状态数据库，储存主要参数的历史数据，显示 各操作画面、工艺流程图，进行事故和异常情况报警；三是进行数据管理、报警管理、事件处理、报表及 打印输出。

4.2　现场控制级 现场控制级位于再生水车间内，再生水处理车间控制站设有7个PLC主站，分别为空压机系统控制站、加药控制系统、进水泵房、一级产水泵房、二级产水泵房、CMF微滤控制系统、反渗透系统,主站之间通过光纤以太网进行数据交换，其中CMF微滤PLC控制柜下设有21套ET200分 布式I/O，分别对应的CMF公共设备（包含进水泵、产水泵、化学清洗系统）、第一列和第二列20套模组。反渗透系统PLC控制柜下设有5套ET200分 布式I/O，分别对应的是4套RO反渗透设备和RO公共设备（包含过渡水泵、化学清洗系统）。主要功能为集中监视、管理、控制 整个再生水处理的全部生产工艺流程。

4.3　报警和保护 系统中央控制室还设有各种工艺参数报警功能，如 液位高低报警、水质参数报警、泵过载和高压泵进出口 高低压力报警等，以实现系统的自我诊断能力，同时保 证系统运行的安全性。MCC柜、MNS柜上主要有用电设备 的缺相保护、过载保护、短路保护等。

5　设备的操作控制方式

5.1　系统设备控制方式的种类 系统设备的控制方式分为本地手动和远程自动两种 方式，可通过就地按钮箱上的“本地/停止/远程”转换 开关进行切换。 5.1.1　本地状态是由就地按钮箱上的按钮进行就 地手动操作，一般只作为设备检修或调试试车时使用。 5.1.2　远程状态是通过PLC控制器依据内部设定程 序所进行的自动控制。

5.2　工艺设备的控制方式 工艺设备的控制方式按照处理工艺的要求与监测仪 表构成连锁控制。 5.2.1　微滤系统和反渗透系统采用液位控制。根据原水池液位控制微滤系统的启停和待机，根据中间水 池的液位控制反渗透系统的启停和待机，保护水泵和系 统安全。 5.2.2　微滤进水泵采用变频调速闭环控制，通过 调节进水泵转速，实现微滤系统恒压进水方式。 5.2.3　反渗透高压泵采用变频调速闭环控制，通 过调节高压水泵转速，实现反渗透膜的恒压进水方式。

5.3　保护控制 反渗透高压泵的进出口分别设置了压力开关，高压 泵前压力过低或泵后压力过高，都会联锁停车。RO机组 上设置了进口水压力传感器，对反渗透系统的进口水压 力实时检测，同时控制上增加了高压联锁保护，防止压 力过高损坏RO膜组件。

6　结语 本工艺设备采用了德国进口水泵，RO膜组系统 采用了日本东丽公司TM抗污系列膜元件。仪表采用了哈 希、E+H等品牌产品。系统可靠性高、扩展灵活、操作 维护简便，人机界面操作简便、直观，同时再生水处理 车间自控系统通过工业以太网与污水处理厂自控 系统融为一体，实现了资源共享，方便合理调度。