自控技术在工业废水处理中的应用浅析
1引言
水污染是我国面临的最主要的环境问题之一，随着我国工业的发展，工业废水也在大量增加，那些没有达到排放标准的废水排入水体后，会使地表水和地下水受到污染，而水体一旦受到工业废水污染，则很难恢复。为保证人们的宜居环境，工业废水的处理就显得尤为重要。但由于各工厂所生产的产品不同，排出的废水所含的有毒有害物质也各不相同，这就给废水的处理增加了技术难度。下面就以某能源厂为例，介绍自控系统在其处理过程中的应用。
2工艺说明
该能源厂排放两种工业废水，分别是含氟、有机废水和含酸废水。其中含氟废水的含氟量达到200-1000mg/L;含酸废水的PH值不到1.
含氟、有机废水处理设施包括事故调节池、一级反应池、一级沉淀池、二级反应池、二级沉淀池、沉淀调节池、混合絮凝池、沉淀池、水解池、一级AO生物池、二级AO生物池、贮泥池、均质池和脱水机房。
调节池主要用于对含氟废水的存储及水量的调节，由耐腐蚀污水提升泵将废水提升至一级反应池。若厂家由于意外原因暂停生产，可将部分生产废水储存于调节池中，此时调节池为事故池使用。一级反应池主要去除废水中的氟离子，反应池中设有搅拌机，在反应池下端设有排污口，可将大颗粒固体沉淀物质或放空池中废水排至污泥池，小固体颗粒和悬浮物进入一级沉淀池。一级沉淀反应池中形成的大量难溶物质，汇入贮泥池，沉淀上清液由竖流沉淀池边缘入二级反应池。二级反应池分为中间池与混凝反应池。一级反应池中投加的药剂呈碱性，所以其出水呈碱性。利用中间池调节PH值，保证一定PH范围。混凝反应池内进行废水的化学混凝反应，通过投加药品后，去除水中色质SS, COD, BOD及砷、铅、汞等重金属离子。二级沉淀池负责将混凝物质与水分离，水进入沉淀调节池，混凝物质进入贮泥池。沉淀调节池主要用于对有机废水的存储及水量的调节，其作用与事故调节池相同。混合絮凝池主要用于加药反应，去除水中的固体悬浮物，并流入沉淀池。沉淀池中的上清液进入水解池，沉淀的其它大量难溶物质排入贮泥池，并通过均质池进入脱水机房。该厂水质中有机物主要为聚乙二醇等难降解有机物，水解酸化池的作用就是将大分子的有机物降解为小分子有机物。一级AO生物池，通过厌氧，好氧反应，对水中的有机物、N, P进行去除，二级AO生物池通过同样的方法将水中的有机物、N, P进一步去除。
根据上图，含酸废水处理设施包括含酸废水间、一级反应池、二级反应池、二级沉淀池、贮泥池和脱水机房。
含酸废水间主要用于对含酸废水的存储及水量的调节，由耐腐蚀污水泵将废水输送至一级反应池，一级反应池和二级反应池主要通过多次加药和搅拌混合，提升废水的PH值。二级沉淀池负责将混凝物质与水分离，水进入沉淀调节池，混凝物质进入贮泥池。泥液通过脱水干化处理后外运。
3系统结构
工业废水自控系统由监控计算机、交换机、可编程控制器和自动化仪表等组成。该系统分为三层结构，从上到下依次为信息管理层、控制层和设备层的金字塔结构，实现系统集中管理、分散控制的理念。
管理层在中控室设置两台工控机;控制层设置两套PLC;设备层安装了氟离子浓度计、PH计、溶解氧、污泥浓度计、COD和氨氮等仪表及工业控制设备。每组PLC可单独作为一个分控站，分控站对处理工艺过程进行分散控制。PLC与中控室之间以光纤为介质，采用环形以太网进行通讯，保证了数据传输的可靠性。中央控制室对全厂集中管理。
4控制技术及特点
在含氟废水处理工艺中，事故调节池安装了超声波液位计、PH计和氟离子浓度计。系统通过超声波液位计对池内的液位高度测量，控℉制提升泵的运行状态，并在上位软件中设置了高、低液位的报警，防止调节池内液位过低导致的潜污泵无水运行，造成设备损坏，或液位过高导致的污水外溢而发生危险。同时，系统通过氟离子浓度计测量的☮水体氟离子含量值和PH计测量的水体PH值，对一级反应池的药品投加量进行控制。一级反应池入口、二级反应池的入口和二级沉淀池出口分别安装了PH计，用于调节碱性药剂的☭投加量，将PH值控制在一定范围内，保证后续分别投加的絮凝剂与助凝剂能够进行较好的混凝反应。沉淀调节池安装了超声波液位计，用于水位观测及水泵的运行控制。混合絮凝池根据入口安装的PH计，控制絮凝剂及助凝剂的投加量。一级AO生物池和二级AO生物池中安装了溶氧仪，用于测量AO池中曝气溶氧值，通过该溶氧值控制两个AO生物池的曝气量。贮泥池和均质池分别安装超声波液位计，实时监测泥位变化，防止污泥外溢。出水口安装PยH计、SS计、COD和氨氮检测仪，用于测量出水水质。
在含酸废水处理工艺中，系统实时监测安装在含酸废水间的PH计、氟离子浓度计及安☏装在二级沉淀池的氟离子浓度计的数据，并将这三组数据与设定数据进行比对、分析。系统根据其比对、分析结果，控制一级反应池和二级反应池的搅拌器的工作状态，并通过变频器控制药品投加设备，实时调节药品投加量，保证出水水质合格。含酸废水处理后所产生的污泥与含氟、有机废水产生的污泥同时进入脱水机房，进行脱水处理后泥饼外运。
该系统同时对多种废水处理工艺进行监测和控制，PLC分控站实时将各分析仪表的监测数据上传至控制中心。中心根据各工艺段预设的报警及工艺参数对数据进行分析。对超出报警界限的设备，系统将进行报警提示并对报警信息进行记录，同时，对各设备进行联动控制。
5结论
在该系统中，多种工业废水的处理是实现系统的一个难点。系统同时对多种工业废水处理的工艺过程进行监测和控制，由于其进水水质的复杂性和不确定性，药品的投加类型和投加量就成了整个处理过程的重要控制点。本系统由于采用了先进的自动控制技术，使出水水质达到了设计要求，该系统可在其它工业废水处理中广泛应用。
