摘要:采用ASBR /SBR工藝處理屠宰廢水,并設計了PLC自動控制系統。介紹了PLC控制系統的結構(軟、硬件構成) 、主要的控制工藝流程及功能。

關鍵詞:屠宰廢水; 　ASBR /SBR工藝; 　PLC自動控制

廈門某肉聯廠是一家生豬屠宰企業,屠宰能力為3 000 頭/d,產生的屠宰廢水為1 800 m3 /d,主要包括: ①牲畜屠宰前的沖洗水; ②燙毛、清洗胴體水;③內臟清洗水; ④車間地面、器具沖洗水; ⑤圈欄沖洗水。屠宰廢水中含有大量血污、豬毛、油脂油塊、肉屑、內臟雜物、未消化的食料和糞便等污染物,外觀呈暗紅色,有腥臭味,水質水量波動大[ 1 ] 。屠宰廢水的COD為1 800～2 200 mg/L, BOD5 為1 000～1 200 mg/L, SS為800～1 000 mg/L, NH3 - N為80～120 mg/L,動植物油為150 ～200 mg/L,采用ASBR /SBR工藝處理, 出水水質執行GB 8978—1996的一級排放標準。

1　廢水處理流程

由于進水管的接口在地下7 m,為了降低土建以及運行費用,選用ASBR /SBR 組合工藝,流程如圖1所示。

經過機械格柵去除大顆粒懸浮物(血塊、碎肉等) ,再經過集水井去除水中少量的砂子,繼而用泵提升到ASBR 池中去除大部分的可生物降解有機物,同時將難于生物降解的大分子有機物轉化為易于降解的小分子有機物,接著進入SBR 池,通過好氧微生物進一步去除有機物,最后經計量槽計量后排入工業區污水管網。

ASBR是一種新型高效的厭氧反應器。該工藝能使活性污泥的SRT延長,使污泥濃度大為增加,從而提高了厭氧反應器的負荷和處理效率,使廢水在反應器內停留時間縮短,反應器容積得以縮小,這有利于厭氧技術用于工業化的廢水處理。ASBR工藝的運行過程主要分成5個階段: ①進水期,廢水進入反應器,由生物氣、液體再循環攪拌或機械攪拌混勻,進水到預先設定的最大液位線為止; ②反應期,通過厭氧反應使廢水中的有機物轉化為生物氣而得以去除,而厭氧反應所需要時間由基質特征及濃度、要求的出水水質、污泥濃度、反應的環境溫度等參數決定; ③沉降期,停止攪拌讓活性污泥自然沉降,實現固液分離; ④排水期,固液分離完成后,將上清液排出; ⑤閑置期,反應器閑置并外排剩余污泥,準備進入下一循環周期。由于廢水分批進入反應器,故在整個反應期間反應器中的水量、水位保持不變。

ASBR /SBR工藝是ASBR 與SBR 工藝分別按時間順序依次完成進水期、反應期、沉淀期、排水期和閑置期(或稱調整期) 5個基本階段,整個工藝流程可以最大限度地保證污泥濃度,不需要單設沉淀池及污泥回流系統。

2　PLC控制系統的結構

2.1　硬件構成

自控系統分為兩級:上位監視級和下位控制級(如圖2所示) 。監視級由1臺研華工控機和1臺打印機組成,實現對現場工作狀態的同步監視,并可定時或隨機打印現場的運行數據。控制級由1臺S7- 300型可編程邏輯控制器( PLC)構成。中央控制室PLC可巡回檢測各工段的工藝和電氣參數,并進行相應的處理,完成各自工段工藝設備的過程控制,并向中央控制室集中監控管理計算機實時傳送所需的信息。在中央控制室通過鼠標式鍵盤可控制現場主要設備的啟動和停止。對生產過程實施監測與自動控制,可以實現生產現場的無人值守和微機化管理,并設有停電記憶功能。

 主要被控制的設備: 4臺羅茨風機(機房) 、1臺機械格柵(格柵井) 、3臺污水提升泵(集水井) 、2臺潛水攪拌機(ASBR池) 、8臺電動閥門(ASBR 池2個, SBR池6個) 、3臺污泥泵( SBR池) 、3套溶解氧儀( SBR池) 、3套潷水器( SBR池) 、6臺超聲波液位計(集水井1臺、ASBR池2臺、SBR池3臺) 。

2.2　軟件構成

PLC控制器的組態編程采用組態王和Siemensstep7軟件進行,該軟件基于W indows 2000,組態王
軟件包由TouchMak和TouchView組成。TouchMak為畫面制作系統,所有界面設計、變量和動畫連接的定義等均在TouchMak完成。TouchView則用于顯示動畫圖形,負責數據庫與服務程序數據交換,并把變化用動畫表示出來。

3　PLC控制系統的功能

為提高處理效率,減輕工人的勞動強度,保證設備正常運行, PLC控制系統具有生產過程自動控制、在線監視、故障顯示報警、自動生成報表等基本功能。

3.1　生產過程自動控制

該控制系統的檢測儀表為多種類、在線連續檢測,其中包括液位、溶解氧等參數的測量與控制。測量信號經過轉換成4～20 mA信號后送至PLC,再經數據處理傳輸至上位機供監視和打印。檢測儀表的控制信號(液位、溶解氧)送至PLC參與系統的邏輯控制。由于屠宰廢水的水質、水量波動很大,排出的廢水在集水井的停留時間為0. 5 h,系統設置兩個AS2BR池,分別為進水和反應,間歇操作,可實現連續進水和ASBR池的間歇排水,因此ASBR池兼有調節池和厭氧生物處理的功能。在集水井的液位計、提升泵與ASBR池的電動閥門采用聯動控制,并在兩
個ASBR池之間設置保護液位,保證系統的水路暢通。ASBR和集水井的水泵聯動控制系統如圖3所示。

在好氧SBR池選用了6308DT在線溶解氧測定儀,根據SBR 池中的溶解氧值控制羅茨風機的轉速,節省系統運行的電耗,并將羅茨風機、ASBR 到SBR池的電動閥門、潷水器、在線溶解氧儀、污泥泵實行聯動控制。其控制框圖如圖4所示。具體參見http://www.jianfeilema.cn更多相關技術文檔。

3.2　在線監視、報警功能

在中控室的計算機屏幕上可以顯示動態的工藝流程圖和子界面,在這些界面上可以顯示現場設備運行狀況、儀表檢測數據和某些重要工藝參數的變化趨勢圖。操作人員可以直接在PC機的屏幕上了解處理系統的工作情況,并可通過鍵盤和鼠標對自控系統進行干預。

控制系統對生產中出現的負載故障和控制參數越限(如液位超過上限)有聲光報警功能,以引起操作人員注意,以便及時采取措施排除故障,使生產恢復正常。

3.3　自動生成報表功能

為了將廢水處理情況記錄下來,由計算機控制并通過打印機根據事先設定的時間間隔打印一些重要檢測數據和歷史趨勢圖。另外,對報警情況自動進行記錄,以供運行人員分析參考。

4　結語

由于采用溶解氧和羅茨風機的聯動控制,每年可節約風機能耗20% ,且SBR池的處理效率穩定。從運行情況來看,該控制系統完全滿足廢水處理工藝的要求,提高了處理效率,降低了工人的勞動強度和運行成本。（廈門市環境保護科研所）