冶煉總廠原來(lái)的污水處理工藝較簡(jiǎn)單，基本由人工操作控制，隨著企業(yè)污水種類的增多，水質(zhì)復(fù)雜且不穩(wěn)定，采用人工操作控制污水很難達(dá)標(biāo)排放。近兩年此冶煉總廠對(duì)污水處理站的工藝和儀表進(jìn)行了技術(shù)改造，污水處理已基本實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化操作控制。
1.
自動(dòng)化儀表在污水處理中的重要性
在現(xiàn)代化污水處理過(guò)程中，無(wú)論采用何種工藝，其工藝過(guò)程都存存大量需要檢測(cè)的參數(shù)，因此目前大型生活污水處理廠或者工藝污水處理廠一般都設(shè)有液位、液位差、流量、壓力、PH值、溫度、溶解氧、污泥濃度、氧化還原電位、污泥界面、在線BOD、在線COD、在線氨氮、在線總磷等自動(dòng)化儀表。通過(guò)這些檢測(cè)儀表獲取的各種上藝檢測(cè)參數(shù)從而對(duì)工藝過(guò)程中的各種工藝設(shè)備進(jìn)行控制，協(xié)調(diào)供需之問(wèn)、系統(tǒng)各組成部分之間、各污水處理工藝之間的關(guān)系，以便使各種設(shè)備與設(shè)施得到更充分、合理的使用。其中工藝過(guò)程中的一些重要工藝參數(shù)例如溶氧值、曝氣量等都是保證工藝自動(dòng)控制的重要保證，通過(guò)這些儀表檢測(cè)值來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制工藝設(shè)備的合理運(yùn)行。這些自動(dòng)化儀表不僅對(duì)于污水處理工藝過(guò)程起著指導(dǎo)作用，同時(shí)也可以對(duì)工藝處理過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控報(bào)警，保障生產(chǎn)和設(shè)備安全，而且還起著向相關(guān)管理部門提過(guò)檢測(cè)指標(biāo)的重要作用。綜上所述，可以看到自動(dòng)化儀表對(duì)于污水處理過(guò)程起著重要的作用，是計(jì)算機(jī)控制的前提條件和自動(dòng)化控制的基礎(chǔ) 。
2.
主要儀表設(shè)計(jì)與應(yīng)用
在污水處理中的自動(dòng)化儀表主要分為熱工儀表和成分分析儀表。熱工儀表主要包括溫度、壓力、液位、流量這些物理量檢測(cè)儀表，熱工儀表大致都由測(cè)量元件(傳感器)部分、中間傳送部分和顯示部分(包括變換成其他信號(hào))構(gòu)成。成分分析儀表存污水處理過(guò)程中常常稱之為水質(zhì)分析儀表，例如溶解氧儀、在線BOD儀、在線COD儀等。這部分儀表的主要特點(diǎn)是專用性強(qiáng)，形式多樣，但每種成分分析儀的適用范圍往往都限于某種介質(zhì)成分分析。
2．1溫度與壓力儀表
在厭氧消化過(guò)程中為保證其正常良好反應(yīng)，介質(zhì)溫度需要保持在一定的溫度范圍內(nèi)，因此需要設(shè)置溫度檢測(cè)點(diǎn)，通常設(shè)計(jì)的典型熱敏元件是鉑熱電阻。由于熱電阻信號(hào)需要自動(dòng)控制系統(tǒng)配套專用熱電阻模塊，而水處理過(guò)程中的溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)并不多，因此可以考慮存儀表設(shè)計(jì)時(shí)采用溫度變送器將熱電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換為4～20m A信號(hào)從而接入標(biāo)準(zhǔn)的模擬量模塊。 污水處理中壓力檢測(cè)多為泵出口處設(shè)置就地壓力表或壓力變送器，如果需要設(shè)置壓力變送器則多選用目前應(yīng)用非常廣泛技術(shù)也很成熟的智能型壓力變送器，以便于通過(guò)配合手操器對(duì)壓力變送器進(jìn)行量程設(shè)置、調(diào)零等操作。
2．2流量?jī)x表相對(duì)而言，在污水處中流量計(jì)是非常重要的一類儀表。
污水處理廠的進(jìn)出水水量、回流污泥量、曝氣量以及消化池產(chǎn)氣量等都是工藝生產(chǎn)所必須測(cè)量的流量參數(shù)。另外，為了對(duì)污水處理廠的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效果進(jìn)行考核、分析，也要依靠流量測(cè)量?jī)x表來(lái)提供必要的數(shù)據(jù)。 在污水處理廠流量測(cè)量?jī)x表中，目前應(yīng)用較為廣泛的是電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、差壓式流量計(jì)以及明渠流量計(jì)等。
2．3物位儀表
物位檢測(cè)儀表按照被測(cè)介質(zhì)分為液位檢測(cè)儀表和料位檢測(cè)儀表，污水處理中使用較多的是液位檢測(cè)儀表，其中又以超聲波液位計(jì)為主。這種液位計(jì)無(wú)機(jī)械可動(dòng)部分，可靠性高，安裝簡(jiǎn)單、方便，屬于非接觸測(cè)量，且不受液體的粘度、密度等影響，因此多用于藥池、排泥水池等的液位測(cè)量。
超聲波液位計(jì)的傳感器由一對(duì)發(fā)射、接收換能器組成。發(fā)射換能器面對(duì)液面發(fā)射超聲波脈沖，超聲波脈沖從液面上反射回來(lái)，被接收換能器接收。根據(jù)發(fā)射至接收的時(shí)間可確定傳感器與液面之問(wèn)的距離，即可換算成液位。
其精度為±0．5％。根據(jù)超聲波液位計(jì)的非接觸式測(cè)量原理，因此從理論上來(lái)講，它適用于污水處理工藝過(guò)程中的液位測(cè)量。但在實(shí)際應(yīng)用中它會(huì)受到各種因素如安裝位置、溫度、壓力、濕度以及被測(cè)介質(zhì)表面的泡沫、浪涌等的影響。因此，正確選擇和使用超聲波液位計(jì)有著十分實(shí)際的意義。應(yīng)根據(jù)實(shí)際的測(cè)量范圍來(lái)選擇合適的儀表。根據(jù)超聲波特性，頻率越低，傳輸距離越遠(yuǎn)，但聲波的指向性就越差；頻率越高，指向性越好，但傳輸距離越小。目前超聲波液位計(jì)的測(cè)量范圍從0．5米到幾十米。 此外對(duì)于工藝不要求連續(xù)檢測(cè)僅需報(bào)警或聯(lián)鎖設(shè)備動(dòng)作的池內(nèi)、活液罐等設(shè)備液位可采用液位開(kāi)關(guān)進(jìn)行檢測(cè)，從而控制儀表設(shè)備的投資。
2．4分析儀表
在污水處理過(guò)程中，有許多反映水質(zhì)的重要參數(shù)如：溶解氧(DO)、PH、污泥濃度、濁度、SS懸浮物等。在線檢測(cè)這些參數(shù)可以實(shí)時(shí)地了解和掌握污水處理的情況，并根據(jù)這些參數(shù)對(duì)工藝及設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行自動(dòng)控制和調(diào)整，以確保污水處理的正常運(yùn)行并達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。在以往的水處理廠中大多是采用化驗(yàn)分析的方法來(lái)得到的，隨著自動(dòng)化儀表測(cè)量技術(shù)等領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的水質(zhì)分析儀表逐漸應(yīng)用于污水處理。這類儀表主要包括：溶解氧儀、化學(xué)需氧量(COD)分析儀、PH計(jì)等。
2．5其他儀表
污水處理系統(tǒng)自動(dòng)化儀表還有無(wú)紙記錄儀、電磁閥、自攪拌排污泵、壓力自動(dòng)開(kāi)關(guān)等。無(wú)紙記錄儀具有高速信息采集和處理、萬(wàn)能 信號(hào)輸入、 大容量閃存芯片實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)時(shí)間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、使用us B接口存儲(chǔ)備份或轉(zhuǎn)存歷史數(shù)據(jù)等功能，并能同時(shí)指示各路通道的上、下限報(bào)警。合理的電路設(shè)計(jì)使攪拌器、泵和電磁閥聯(lián)鎖，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)污水處理。
3.
污水處理工藝流程
此冶煉總廠污水處理工藝流程見(jiàn)圖1。污水處理站污水處理能力約為500m／d，采用石灰中和加硫化處理的三級(jí)處理工藝，各級(jí)處理均通過(guò)儀表實(shí)行自動(dòng)控制。一級(jí)中和用石灰乳與酸性污水反應(yīng)生成石膏，通過(guò)在線pH計(jì)自動(dòng)控制石灰乳加入量，以保證反應(yīng)槽出口pH值在5左右。二級(jí)中和也通過(guò)在線pH計(jì)自動(dòng)控制石灰乳加入量，以保證反應(yīng)槽出口pH值在9左右，污水在調(diào)節(jié)池內(nèi)充分反應(yīng)后除去大部分重金屬。在硫化反應(yīng)槽內(nèi)，通過(guò)1臺(tái)電磁流量計(jì)按比例固定加入Na：S溶液，以除去污水中殘留的重金屬；同時(shí)通過(guò)在線pH計(jì)利用酸性污水反調(diào)將出口pH值控制在7～9。各級(jí)反應(yīng)槽出口pH值均控制在較小的范圍內(nèi)變化，如果人工操作控制是根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。例如一級(jí)中和處理中石灰乳泵只要多開(kāi)十幾秒，一級(jí)中和反應(yīng)槽出口pH值就會(huì)立刻由4變到8以上，由此可見(jiàn)用自動(dòng)化儀表進(jìn)行操作控制的必要性。
4、儀表設(shè)計(jì)原則與注意事項(xiàng)
4．1污水處理儀表主要設(shè)計(jì)原則在污水處理工藝流程中，現(xiàn)場(chǎng)儀表不僅負(fù)責(zé)采集工藝參數(shù)，以確保自動(dòng)控制系統(tǒng)正常運(yùn)行和控制，還是科學(xué)管理、環(huán)保監(jiān)控的重要基礎(chǔ)保證，因此在設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)盡量選用精度佳、穩(wěn)定性好、免維護(hù)或低維護(hù)的智能儀表，為了生產(chǎn)過(guò)程中便于現(xiàn)場(chǎng)巡視與儀表維護(hù)，設(shè)計(jì) 中可采用帶現(xiàn)場(chǎng)顯示的變送器， 與此同時(shí)也應(yīng)盡量注意儀表的性價(jià)。比在設(shè)計(jì)配置污水處理儀器儀表時(shí)，必須考慮到安全防護(hù)手段。由于污水處理環(huán)境比較惡劣，很多現(xiàn)場(chǎng)儀表在井下或則露天環(huán)境，更有些浸泡在污水里。井下儀表和浸泡存污水里的儀表防護(hù)等級(jí)可選IP68，露天的儀表選IP65，同時(shí)應(yīng)該根據(jù)儀表的具體考慮設(shè)置儀表保護(hù)箱，在北方等溫度較低地區(qū)還應(yīng)考慮保溫措施。
儀表的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮環(huán)境的適應(yīng)性。特別是傳感器如直接與污水、污泥介質(zhì)接觸，很容易腐蝕和結(jié)垢。因此應(yīng)盡量選擇非接觸式的、無(wú)阻塞隔膜式、電磁式和可清洗式的傳感器(如超聲波、電磁式等)。
在儀表設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量選用不斷流拆卸式和維護(hù)周期較長(zhǎng)的儀表，方便維護(hù)管理。在儀表設(shè)計(jì)中優(yōu)先考慮節(jié)能型的儀表產(chǎn)品。儀表設(shè)計(jì)中對(duì)于特殊場(chǎng)合應(yīng)考慮儀表的防爆性能。對(duì)于處于雷區(qū)的污水處理，儀表變送器的電源和送信號(hào)到PLC的輸出端應(yīng)接防雷器，保證系統(tǒng)的安全可靠性。對(duì)于泥區(qū)的儀表，由十泥區(qū)的整個(gè)空氣中，有較大比例的沼氣。儀表配置應(yīng)選用本安型儀表，在進(jìn)行電器連接時(shí)應(yīng)與安全柵組成本安防爆系統(tǒng)。而且安全柵和電源置于安全區(qū)。安全柵在選型時(shí)一定要注意防爆等級(jí)及廠家是否有防爆合格證。
4．2 污水處理中儀表設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)許多分析儀表的傳感器是電極(PH計(jì)、溶解氧等)組成的，而在實(shí)際使用中，電極易被油脂或污物覆蓋而不能測(cè)量。因此在這些分析儀的選型時(shí)，必須充分考慮電極的清洗問(wèn)題。目前，清洗方式有人工定期清洗，或機(jī)械清洗、超聲波自動(dòng)清洗、溶液噴射清洗以及空氣噴射清洗。在儀表設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量選用不斷流拆卸式和維護(hù)閩期較長(zhǎng)的儀表的同時(shí)，對(duì)于清洗、維護(hù)及更換時(shí)必須拆卸的管道式安裝儀表及其傳感器，應(yīng)在管道上設(shè)計(jì)安裝旁通閥，以免在其更換或發(fā)生故障時(shí)，需要停止工藝運(yùn)行。 污水處理中儀表設(shè)計(jì)需要與工藝緊密結(jié)合，選取合適的測(cè)量或取樣位置。分析儀表的安裝位置一定要選擇在活動(dòng)的區(qū)域，不能設(shè)置在死區(qū)。若設(shè)置在引出工藝管路時(shí)，這根工藝管路中介質(zhì)必須是流動(dòng)的。
5、結(jié)束語(yǔ)
該冶煉總廠污水處理站自2007年開(kāi)始實(shí)施自動(dòng)化儀表改造，目前各類設(shè)備運(yùn)行情況良好，處理后的污水能夠穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。自動(dòng)化儀表的設(shè)置不但大大減少了操作人員的工作量，而且能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確地反映污水處理裝置的重要參數(shù)，為保證整個(gè)污水處理系統(tǒng)長(zhǎng)期、穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮了重要作用。
