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實現濾池定時反沖洗功能 ,從而盡可能的保證污水廠出水的穩定達標排放。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生不可逆轉的故障。這個在文章結尾我們會有說明。

 

1 引言

        隨著國家治污力度的不斷加強,目前江浙地區新、改、擴建的大中型城市生活污水處理廠均已開始全面執行國家 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點 , 所以許多污水廠均采用了在二沉池后串聯纖維轉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出的方式 , 如圖1 所示 , 即外部進水經纖維轉盤濾布過濾后 , 再從濾布濾池內部中心筒出水。

        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, 恢復濾池處理能力。如濾布濾池不及時反沖洗 , 會導致進水水位過高 , 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 , 根據液位高低會自動啟動反沖洗 , 當液位計出現故障時 ,會導致自動控制系統出現異常 , 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 , 工程處理規模為 10 萬噸 / 天。該工程深度處理車間共設有 8 組纖維轉盤濾布濾池 , 其中 4 組為美國AQUA公司的產品,單組濾布濾池的日處理能力為1.25萬噸 / 天。

 

        AQUA 濾布濾池設有自動和手動兩種反沖洗模式 ,其中手動反沖洗主要在設備檢修時使用 , 正常運行時均采用自動反沖洗模式。自動反沖洗需要設定兩個主要參數——反沖洗液位和定時反沖洗間隔 , 筆者根據廠家現場培訓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中的作用非常關鍵 , 一旦液位計出現故障 , 將導致自控系統控制邏輯紊亂 , 進而出現一些不可控的情況。

 

3 故障現象及解決辦法

3.1 故障現象

        2015 年 7 月 , 太湖廠水處理班發現有 2 組 AQUA濾布濾池在自動模式下連續不停的循環反沖洗。筆者到現場后觀察 , 發現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 , 發現液位信號回路的電流為23mA,超過了AI模塊20mA的上限。經過拆檢,發現液位計密封圈老化后內部進水 , 繼而損壞。由此可以判斷 , 濾布濾池自控系統根據錯誤的液位信號認為目前濾池液位過高 , 所以才會自動連續反沖洗。

 

        因為進口液位計采購周期較長 , 短期內難以修復 ,如果關停故障濾布濾池,會造成污水處理廠長時間減產,將會對管網運行和防汛工作造成重大影響 ; 如果任由系統連續不停反沖洗 , 對設備 , 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 , 又會觸發低液位報警 , 系統不反沖洗 , zui終導致進水直接溢流 , 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急辦法,在缺少液位計的情況下盡可能保證濾布濾池穩定運行。

 

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

        從程序結構上看 ,PLC 程序主要是由主程序和數個子程序構成 , 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 , 相關觸點及線圈作用描述如表 2:

根據梯形圖可見 ,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、系統剛上電 , 所有軟、硬件開關均被切到自動時 ,M20.7 瞬時導通一次 ;

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

        3、系統處于待機狀態 , 且定時反沖洗時間到 ;

        4、系統處于待機狀態 , 且浮球開關導通。

 

根據以上分析不難發現液位計損壞引起系統不停反沖洗的問題癥結所在 :

        1、M20.3 常開觸點因為液位計損壞而始終導通 ;

        2、反沖洗結束后 M16.1 線圈被復位 ,M16.1 常閉觸點再次導通 , 進而回路出現上升沿信號 ,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

        經過了近一個月的反復觀察 , 濾布濾池取消液位信號而由人工設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定的情況下 , 通過合理設定反沖洗時間間隔 , 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 , 濾池運行較穩定 , 不會發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。

 

        2、如果進水水量波動大而反沖洗時間間隔不及時調整的話 , 可能會出現反沖洗會不及時 , 濾布濾池進水直接溢流的情況 , 這會導致出水水質出現一定的波動。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。通過以上應急辦法 , 污水處理廠在液位計恢復前的這段時間內 ,能夠避免長時間減、停產 , 同時又基本能夠保持穩定運行 , 達標排放 , 可以說是零投入 , 但獲得了比較可觀的環境效益與社會效益。

 

4 結束語

        通過對 PLC 程序進行以上修改 , 太湖廠完美實現了濾布濾池根據用戶設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急解決方案 , 因為若濾池進水水質和水量波動較大 , 需要經常性對反沖洗間隔進行調整 , 同時對巡視工作也提出了更高的要求 , 否則可能出現濾布濾池進水直接溢流的情況 , 影響出水水質。

 

        另外 , 設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致損壞的可能性較大。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備可靠性角度出發 , 采用超聲波液位計替代原靜壓式液位計。