摘 要 : 通过对进口 AQUA 滤布滤池的 PLC 控制程序进行巧妙修改 , 可在滤布滤池液位计损坏后继续实现滤池定时反冲洗功能 ,从而尽可能的保证污水厂出水的稳定达标排放。而之后我们采用超声波液位计替代原先的静压式液位计避免发生不可逆转的故障。这个在文章结尾我们会有说明。

 

1 引言

        随着国家治污力度的不断加强,目前江浙地区新、改、扩建的大中型城市生活污水处理厂均已开始全面执行国家 GB18918-2002 一级 A 类排放标准。该标准对主要污染物排放浓度的限制如表 1 所示。一般污水处理厂的二级出水已经可以保证 COD、BOD5、氨氮、总氮等污染物的达标排放 , 而对 TP、SS 的进一步去除则需要依赖深度处理工艺,因为纤维转盘滤布滤池具有占地面积小、对 TP 和 SS 有较强的去除能力这些优点 , 所以许多污水厂均采用了在二沉池后串联纤维转盘滤布滤池的方法来进一步削减降低水中 TP 和 SS 的含量 , 保证出水达标。

        滤布滤池处理工艺通常采用外进内出的方式 , 如图1 所示 , 即外部进水经纤维转盘滤布过滤后 , 再从滤布滤池内部中心筒出水。

        当滤布上粘附 SS 过多时 , 其过滤能力会下降 , 导致滤池水位上涨 , 此时 , 滤布滤池会自动反冲洗 , 吸除滤布外表面的 SS, 恢复滤池处理能力。如滤布滤池不及时反冲洗 , 会导致进水水位过高 , 部分进水溢流 , 严重影响出水的 SS 和 TP 等指标。滤布滤池自带液位计 , 根据液位高低会自动启动反冲洗 , 当液位计出现故障时 ,会导致自动控制系统出现异常 , 影响正常的反冲洗。本文以无锡市太湖新城污水处理厂为例 , 介绍当滤布滤池液位计损坏后的应急处置办法及实际效果。

 

2 太湖厂 AQUA 滤布滤池及自动反冲洗控制逻辑

        太湖新城污水处理厂二期工程于 2010 年 1 月正式投运 , 工程处理规模为 10 万吨 / 天。该工程深度处理车间共设有 8 组纤维转盘滤布滤池 , 其中 4 组为美国AQUA公司的产品,单组滤布滤池的日处理能力为1.25万吨 / 天。

 

        AQUA 滤布滤池设有自动和手动两种反冲洗模式 ,其中手动反冲洗主要在设备检修时使用 , 正常运行时均采用自动反冲洗模式。自动反冲洗需要设定两个主要参数——反冲洗液位和定时反冲洗间隔 , 笔者根据厂家现场培训时的讲解制作控制流程图如图 2 示 :

        由流程图可见 , 液位信号在控制系统中的作用非常关键 , 一旦液位计出现故障 , 将导致自控系统控制逻辑紊乱 , 进而出现一些不可控的情况。

 

3 故障现象及解决办法

3.1 故障现象

        2015 年 7 月 , 太湖厂水处理班发现有 2 组 AQUA滤布滤池在自动模式下连续不停的循环反冲洗。笔者到现场后观察 , 发现滤布滤池触摸屏上液位显示 5.0 米 ,远超过正常液位。用万用表检测 , 发现液位信号回路的电流为23mA,超过了AI模块20mA的上限。经过拆检,发现液位计密封圈老化后内部进水 , 继而损坏。由此可以判断 , 滤布滤池自控系统根据错误的液位信号认为目前滤池液位过高 , 所以才会自动连续反冲洗。

 

        因为进口液位计采购周期较长 , 短期内难以修复 ,如果关停故障滤布滤池,会造成污水处理厂长时间减产,将会对管网运行和防汛工作造成重大影响 ; 如果任由系统连续不停反冲洗 , 对设备 , 特别是昂贵的进口滤布会造成很大的损耗 ; 如果将液位信号切断 , 又会触发低液位报警 , 系统不反冲洗 , zui终导致进水直接溢流 , 影响出水 TP 和 SS 等指标。因此为了保证污水处理厂出水的达标排放,必须寻找一种较为可行且快捷的应急办法,在缺少液位计的情况下尽可能保证滤布滤池稳定运行。

 

3.2 解决办法

        那究竟有没有办法 , 使滤池在液位计损坏后能临时性不依靠液位信号进行定时反冲洗呢 ? 笔者认为 , 要解决问题 , 只能从滤布滤池的自控程序入手。AQUA 滤布滤池自控系统采用了西门子公司 S7-200 的 PLC,CPU 型号为 226 CN, 笔记本电脑通过专用 PPI 电缆 , 可以直接在线下载源程序 , 这为笔者修改PLC 程序提供了很大便利 , 本文接下来针对 PLC 程序提出解决方案。

 

3.2.1 AQUA 滤布滤池 PLC 程序修改方案

        从程序结构上看 ,PLC 程序主要是由主程序和数个子程序构成 , 其中光主程序就有 46 段 , 通过对程序运行过程进行在线监控 , 笔者对整个反冲洗控制逻辑有了些许了解 , 限篇幅所限 , 笔者仅对启动反冲洗的关键程序段 ( 如图 3 所示 ) 进行说明。

        在图 3 中 ,M16.1 为反冲洗启动标识 , 相关触点及线圈作用描述如表 2:

根据梯形图可见 ,M16.1 线圈若被置位 , 即启动反冲洗程序 , 这需满足以下任意一个条件 :

        1、系统刚上电 , 所有软、硬件开关均被切到自动时 ,M20.7 瞬时导通一次 ;

        2、系统处于待机状态 ( 既不在反冲洗也不在排泥 ),且滤池水位高于设定的反冲洗液位 ;

        3、系统处于待机状态 , 且定时反冲洗时间到 ;

        4、系统处于待机状态 , 且浮球开关导通。

 

根据以上分析不难发现液位计损坏引起系统不停反冲洗的问题症结所在 :

        1、M20.3 常开触点因为液位计损坏而始终导通 ;

        2、反冲洗结束后 M16.1 线圈被复位 ,M16.1 常闭触点再次导通 , 进而回路出现上升沿信号 ,M16.1 线圈又被置位 , 反冲洗再次启动。

如此一来 , 要解决问题就比较容易了 , 只需将M20.3 常开触点删除 , 如图 4 所示 , 滤布滤池自控系统就能在液位计损坏的情况下 , 定时进行反冲洗了。

3.3 实际使用情况

        经过了近一个月的反复观察 , 滤布滤池取消液位信号而由人工设定时间间隔定时反冲洗,其运行效果如下:1、在滤布滤池进水水量保持稳定的情况下 , 通过合理设定反冲洗时间间隔 , 滤池zui高液位距离溢流口约20cm, 滤池反冲洗前后液位差可控制在 35cm 左右 , 滤池运行较稳定 , 不会发生进水从溢流口溢流的情况 , 因此出水各项指标也均处于正常范围内。

 

        2、如果进水水量波动大而反冲洗时间间隔不及时调整的话 , 可能会出现反冲洗会不及时 , 滤布滤池进水直接溢流的情况 , 这会导致出水水质出现一定的波动。针对这一问题 , 一方面可以要求水处理加强巡视 , 及时调整反冲洗时间间隔 ; 另一方面可以适当降低故障滤布滤池的进水量。通过以上两个措施 , 能够有效避免发生进水溢流情况。

 

        3、进口液位计订货周期一般在 6-8 周。通过以上应急办法 , 污水处理厂在液位计恢复前的这段时间内 ,能够避免长时间减、停产 , 同时又基本能够保持稳定运行 , 达标排放 , 可以说是零投入 , 但获得了比较可观的环境效益与社会效益。

 

4 结束语

        通过对 PLC 程序进行以上修改 , 太湖厂完美实现了滤布滤池根据用户设定的反冲洗时间间隔定时自动反冲洗功能 , 这对其它采用滤布滤池工艺的污水处理厂具有一定的借鉴意义。但平心而论 , 这只能作为液位计损坏时的应急解决方案 , 因为若滤池进水水质和水量波动较大 , 需要经常性对反冲洗间隔进行调整 , 同时对巡视工作也提出了更高的要求 , 否则可能出现滤布滤池进水直接溢流的情况 , 影响出水水质。

 

        另外 , 设备厂家可能是出于成本考虑 , 所以采用的液位计都是静压式液位计 , 其传感器位于 2 米多深的池底 , 密封圈老化而进水导致损坏的可能性较大。笔者尝试采用超声波液位计代替静压式液位计 , 并试用了大半年 , 效果良好。鉴于超声波液位计故障率低 , 且易于维护 , 因此建议厂家从提高设备可靠性角度出发 , 采用超声波液位计替代原静压式液位计。