摘 要 : 通過對進口 AQUA 濾布濾池的 PLC 控制程序進行巧妙修改 , 可在濾布濾池液位計損壞后繼續(xù)實現(xiàn)濾池定時反沖洗功能 ,從而盡可能的保證污水廠出水的穩(wěn)定達標排放。而之后我們采用超聲波液位計替代原先的靜壓式液位計避免發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的故障。這個在文章結(jié)尾我們會有說明。

 

1 引言

        隨著國家治污力度的不斷加強,目前江浙地區(qū)新、改、擴建的大中型城市生活污水處理廠均已開始全面執(zhí)行國家 GB18918-2002 一級 A 類排放標準。該標準對主要污染物排放濃度的限制如表 1 所示。一般污水處理廠的二級出水已經(jīng)可以保證 COD、BOD5、氨氮、總氮等污染物的達標排放 , 而對 TP、SS 的進一步去除則需要依賴深度處理工藝,因為纖維轉(zhuǎn)盤濾布濾池具有占地面積小、對 TP 和 SS 有較強的去除能力這些優(yōu)點 , 所以許多污水廠均采用了在二沉池后串聯(lián)纖維轉(zhuǎn)盤濾布濾池的方法來進一步削減降低水中 TP 和 SS 的含量 , 保證出水達標。

        濾布濾池處理工藝通常采用外進內(nèi)出的方式 , 如圖1 所示 , 即外部進水經(jīng)纖維轉(zhuǎn)盤濾布過濾后 , 再從濾布濾池內(nèi)部中心筒出水。

        當濾布上粘附 SS 過多時 , 其過濾能力會下降 , 導(dǎo)致濾池水位上漲 , 此時 , 濾布濾池會自動反沖洗 , 吸除濾布外表面的 SS, 恢復(fù)濾池處理能力。如濾布濾池不及時反沖洗 , 會導(dǎo)致進水水位過高 , 部分進水溢流 , 嚴重影響出水的 SS 和 TP 等指標。濾布濾池自帶液位計 , 根據(jù)液位高低會自動啟動反沖洗 , 當液位計出現(xiàn)故障時 ,會導(dǎo)致自動控制系統(tǒng)出現(xiàn)異常 , 影響正常的反沖洗。本文以無錫市太湖新城污水處理廠為例 , 介紹當濾布濾池液位計損壞后的應(yīng)急處置辦法及實際效果。

 

2 太湖廠 AQUA 濾布濾池及自動反沖洗控制邏輯

        太湖新城污水處理廠二期工程于 2010 年 1 月正式投運 , 工程處理規(guī)模為 10 萬噸 / 天。該工程深度處理車間共設(shè)有 8 組纖維轉(zhuǎn)盤濾布濾池 , 其中 4 組為美國AQUA公司的產(chǎn)品,單組濾布濾池的日處理能力為1.25萬噸 / 天。

 

        AQUA 濾布濾池設(shè)有自動和手動兩種反沖洗模式 ,其中手動反沖洗主要在設(shè)備檢修時使用 , 正常運行時均采用自動反沖洗模式。自動反沖洗需要設(shè)定兩個主要參數(shù)——反沖洗液位和定時反沖洗間隔 , 筆者根據(jù)廠家現(xiàn)場培訓(xùn)時的講解制作控制流程圖如圖 2 示 :

        由流程圖可見 , 液位信號在控制系統(tǒng)中的作用非常關(guān)鍵 , 一旦液位計出現(xiàn)故障 , 將導(dǎo)致自控系統(tǒng)控制邏輯紊亂 , 進而出現(xiàn)一些不可控的情況。

 

3 故障現(xiàn)象及解決辦法

3.1 故障現(xiàn)象

        2015 年 7 月 , 太湖廠水處理班發(fā)現(xiàn)有 2 組 AQUA濾布濾池在自動模式下連續(xù)不停的循環(huán)反沖洗。筆者到現(xiàn)場后觀察 , 發(fā)現(xiàn)濾布濾池觸摸屏上液位顯示 5.0 米 ,遠超過正常液位。用萬用表檢測 , 發(fā)現(xiàn)液位信號回路的電流為23mA,超過了AI模塊20mA的上限。經(jīng)過拆檢,發(fā)現(xiàn)液位計密封圈老化后內(nèi)部進水 , 繼而損壞。由此可以判斷 , 濾布濾池自控系統(tǒng)根據(jù)錯誤的液位信號認為目前濾池液位過高 , 所以才會自動連續(xù)反沖洗。

 

        因為進口液位計采購周期較長 , 短期內(nèi)難以修復(fù) ,如果關(guān)停故障濾布濾池,會造成污水處理廠長時間減產(chǎn),將會對管網(wǎng)運行和防汛工作造成重大影響 ; 如果任由系統(tǒng)連續(xù)不停反沖洗 , 對設(shè)備 , 特別是昂貴的進口濾布會造成很大的損耗 ; 如果將液位信號切斷 , 又會觸發(fā)低液位報警 , 系統(tǒng)不反沖洗 , zui終導(dǎo)致進水直接溢流 , 影響出水 TP 和 SS 等指標。因此為了保證污水處理廠出水的達標排放,必須尋找一種較為可行且快捷的應(yīng)急辦法,在缺少液位計的情況下盡可能保證濾布濾池穩(wěn)定運行。

 

3.2 解決辦法

        那究竟有沒有辦法 , 使濾池在液位計損壞后能臨時性不依靠液位信號進行定時反沖洗呢 ? 筆者認為 , 要解決問題 , 只能從濾布濾池的自控程序入手。AQUA 濾布濾池自控系統(tǒng)采用了西門子公司 S7-200 的 PLC,CPU 型號為 226 CN, 筆記本電腦通過專用 PPI 電纜 , 可以直接在線下載源程序 , 這為筆者修改PLC 程序提供了很大便利 , 本文接下來針對 PLC 程序提出解決方案。

 

3.2.1 AQUA 濾布濾池 PLC 程序修改方案

        從程序結(jié)構(gòu)上看 ,PLC 程序主要是由主程序和數(shù)個子程序構(gòu)成 , 其中光主程序就有 46 段 , 通過對程序運行過程進行在線監(jiān)控 , 筆者對整個反沖洗控制邏輯有了些許了解 , 限篇幅所限 , 筆者僅對啟動反沖洗的關(guān)鍵程序段 ( 如圖 3 所示 ) 進行說明。

        在圖 3 中 ,M16.1 為反沖洗啟動標識 , 相關(guān)觸點及線圈作用描述如表 2:

根據(jù)梯形圖可見 ,M16.1 線圈若被置位 , 即啟動反沖洗程序 , 這需滿足以下任意一個條件 :

        1、系統(tǒng)剛上電 , 所有軟、硬件開關(guān)均被切到自動時 ,M20.7 瞬時導(dǎo)通一次 ;

        2、系統(tǒng)處于待機狀態(tài) ( 既不在反沖洗也不在排泥 ),且濾池水位高于設(shè)定的反沖洗液位 ;

        3、系統(tǒng)處于待機狀態(tài) , 且定時反沖洗時間到 ;

        4、系統(tǒng)處于待機狀態(tài) , 且浮球開關(guān)導(dǎo)通。

 

根據(jù)以上分析不難發(fā)現(xiàn)液位計損壞引起系統(tǒng)不停反沖洗的問題癥結(jié)所在 :

        1、M20.3 常開觸點因為液位計損壞而始終導(dǎo)通 ;

        2、反沖洗結(jié)束后 M16.1 線圈被復(fù)位 ,M16.1 常閉觸點再次導(dǎo)通 , 進而回路出現(xiàn)上升沿信號 ,M16.1 線圈又被置位 , 反沖洗再次啟動。

如此一來 , 要解決問題就比較容易了 , 只需將M20.3 常開觸點刪除 , 如圖 4 所示 , 濾布濾池自控系統(tǒng)就能在液位計損壞的情況下 , 定時進行反沖洗了。

3.3 實際使用情況

        經(jīng)過了近一個月的反復(fù)觀察 , 濾布濾池取消液位信號而由人工設(shè)定時間間隔定時反沖洗,其運行效果如下:1、在濾布濾池進水水量保持穩(wěn)定的情況下 , 通過合理設(shè)定反沖洗時間間隔 , 濾池zui高液位距離溢流口約20cm, 濾池反沖洗前后液位差可控制在 35cm 左右 , 濾池運行較穩(wěn)定 , 不會發(fā)生進水從溢流口溢流的情況 , 因此出水各項指標也均處于正常范圍內(nèi)。

 

        2、如果進水水量波動大而反沖洗時間間隔不及時調(diào)整的話 , 可能會出現(xiàn)反沖洗會不及時 , 濾布濾池進水直接溢流的情況 , 這會導(dǎo)致出水水質(zhì)出現(xiàn)一定的波動。針對這一問題 , 一方面可以要求水處理加強巡視 , 及時調(diào)整反沖洗時間間隔 ; 另一方面可以適當降低故障濾布濾池的進水量。通過以上兩個措施 , 能夠有效避免發(fā)生進水溢流情況。

 

        3、進口液位計訂貨周期一般在 6-8 周。通過以上應(yīng)急辦法 , 污水處理廠在液位計恢復(fù)前的這段時間內(nèi) ,能夠避免長時間減、停產(chǎn) , 同時又基本能夠保持穩(wěn)定運行 , 達標排放 , 可以說是零投入 , 但獲得了比較可觀的環(huán)境效益與社會效益。

 

4 結(jié)束語

        通過對 PLC 程序進行以上修改 , 太湖廠完美實現(xiàn)了濾布濾池根據(jù)用戶設(shè)定的反沖洗時間間隔定時自動反沖洗功能 , 這對其它采用濾布濾池工藝的污水處理廠具有一定的借鑒意義。但平心而論 , 這只能作為液位計損壞時的應(yīng)急解決方案 , 因為若濾池進水水質(zhì)和水量波動較大 , 需要經(jīng)常性對反沖洗間隔進行調(diào)整 , 同時對巡視工作也提出了更高的要求 , 否則可能出現(xiàn)濾布濾池進水直接溢流的情況 , 影響出水水質(zhì)。

 

        另外 , 設(shè)備廠家可能是出于成本考慮 , 所以采用的液位計都是靜壓式液位計 , 其傳感器位于 2 米多深的池底 , 密封圈老化而進水導(dǎo)致?lián)p壞的可能性較大。筆者嘗試采用超聲波液位計代替靜壓式液位計 , 并試用了大半年 , 效果良好。鑒于超聲波液位計故障率低 , 且易于維護 , 因此建議廠家從提高設(shè)備可靠性角度出發(fā) , 采用超聲波液位計替代原靜壓式液位計。