1、PLC在造纸废水处理 SBR工艺中的应用摘 要 根据造纸废水处理 SBR 工艺的实际需求，给出了监控系统的组成和 PLC 控制站的硬件组态及主机 I/O 配置，并设计出 SBR 池生化反应进程时序图和 SBR 池单个周期控制流程图。 关键词 造纸废水； SBR；PLC；控制流程 中图分类号 TP311；X703 文献标识码 A 文章编号 1673 - 0194（2017）07- 0146- 04 按照废水中污染物质去除的机理，造纸废水处理设施采取分段的设计形式，不同单元分别用于去除废水中以漂浮、悬浮及溶解形式存在的污染物质，将其转变可以分离的形式。现代典型的造纸废水处理系统包括预处理、一级处理
2、、二级处理、三级处理、消毒处理、固体排放物处理。 二级处理中以活性污泥法处理系统的应用最为广泛，其原理是利用好氧微生物的新陈代谢作用，降解污染物质，产生的降解产物以活性污泥形式与水分离，达到净化的效果。见图 1 所示活性污泥法废水处理的典型流程。 SBR（Sequencing Batch Reactor）即序批式反应器，是一种间歇式活性污泥处理系统。它是一种经济高效、简单实用及功能灵活的生化处理工艺，已广泛应用于国内外市政污水处理和造纸废水处理等领域。 SBR 系统中，所有活性污泥系统具备的流程，包括生物选择、曝气、沉降、污泥循环和澄清等都在一个池内完成。典型的 SBR工艺通常包括 4 个阶段
3、：进水阶段、反应阶段、沉淀阶段、排放阶段。这 4 个阶段都在 SBR 池内完成，从第一次进水到第二次进水称为一个工作周期。 1 监控系统 在本文研究的 SBR 法生化反应造纸废水处理监控控制系统中，选用工业以太网+现场总线的电气网络配置形式， 由上位监控的工控机、主控 PLC、远程 I/O 组成。通过 PROFIBUS-DP 总线链接鼓风机控制 PLC、变频器以及工艺中应用的智能仪器仪表、智能传感器等。如图 2 所示。 系统的主要功能有： （1） 上位机系统实现对 SBR 法生化反应工艺流程设备运行状态的实时监控，将工艺流程以直观的画面显示出来，记录在线检测的参数，记录设备运行状态和过程，分析
4、参数的变化趋势，及时发布和预报运行情况，实施诊断和报警。 （2） 下位机系统主要完成数据采集、计算和逻辑运算，执行闭环控制输出。对 SBR 法废水处理工艺设备进行控制，能够根据实时处理情况和要求，控制设备的启停和工作强度，达到设备的最优化调度，保证处理效果。 （3） 网络通讯系统将上下位机之间连接起来，使现场控制站数据能正确及时反映在上位机上，而上位机的控制信号也能及时传达到下位机，实现远程监控。 2 PLC 控制系统 PLC 控制系统负责生化反应、鼓风机房、二沉池及高低压配电室内设备的信号采集和控制，实现功能如下： （1） 控制鼓风机，实现对出风口总空气流量和压力的控制，并供给生化反应池压力
5、和风量恒定的空气； （2） 控制空气调节阀，实现对生化反应池中溶解氧浓度的控制，以供给微生物增长及分解有机物所必须的氧气； （3） 控制搅拌器，使活性污泥与有机物、氧气充分接触，帮助生化反应的进行； （4） 控制内回流泵组，完成生化反应池除磷脱氮的目的；（5） 采集高压配电间、低压配电间电参数信号，保证全厂供电系统安全运行； （6） 采集设备运行状况信息，便于设备管理。 如图 3 所示，主控 PLC 系统由 1 台 SIEMENS S7-300 CPU315-2DP PLC（主机）以及 5 台通过 PROFIBUS-DP 总线连接的分布式 I/O ET200M（分机）组成。图 4 所示为主机
6、I/O 配置组态图，其中电源模块选用型号为 PS 307 5A，主机 CPU 选用型号为 CPU315-2DP，通信模块选用型号为 CP 343-1，并且选用 8 只模拟量输入模块，型号为 AI812Bit。 3 控制流程 依据整个 SBR 法生化反应造纸废水处理工艺，可以得到多个 SBR 池循环进程时序图，图 5 所示为 4 个 SBR 池组成的典型的生化反应工艺的时序图。 能够看出，每个 SBR 池按照进水、反应、沉淀、排水的秩序依次进入不同的工艺阶段，以此，可以设计出单个 SBR 池的一个循环周期的流程图，见图 6 所示。整个 SBR 法生化反应造纸废水处理工艺依据集水池的水位的高低来控
7、制 SBR 池循环周期的第一个阶段，即进水阶段的开始，随后，再依据 SBR 池的水位的高低来控制 SBR 池循环周期的第二个阶段，即曝气反应阶段的开始，再依次依据设定时间来进行第三个和第四个阶段的开始，亦即沉淀和排水阶段的开始，排水阶段结束，又重新开始第二个周期的循环。 4 结 语 本文提出采用工业以太网+现场总线的电气网络配置方案来对造纸废水处理 SBR 池进行控制，设计出主控 PLC 控制站的硬件组态及其 I/O 配置，并给出 SBR 池控制流程。从该控制系统在中小规模的造纸废水处理系统 SBR 池现场控制站中的使用情况来看，运行可靠并且经济高效。 主要参考文献 1 柳春平 .城市污水处理控制的研究 M.西安：西安建筑科技大学，2004 ：11-37. 2 王熙雏，张淑红. 基于 PLC 的废水处理控制系统J.自动化应用，2014 （9）： 64-65，98. 3 柴瑞娟，陈海霞. 西门子 PLC 编程技术及工程应用M.北京：机械工业出版社，2010. 4 高毅 .基于 PLC 的废水处理控制系统的设计与实现D.成都：电子科技大学，2015.
