煉油廠污水是一種難處理的工業(yè)廢水，它是原油煉制、加工及油品水洗等過程中產(chǎn)生的一類廢水，污染物的種類多、濃度高，對(duì)環(huán)境的危害大。陜西某煉油廠為了改善煉油廢水對(duì)環(huán)境的污染，對(duì)現(xiàn)有曝氣生物濾池污水處理裝置進(jìn)行改造，在原有A／O曝氣池的基礎(chǔ)上增加BAF曝氣裝置。改造后的裝置對(duì)SS、COD、BOD和氨氮具有很好的處理功能。BAF裝置運(yùn)行管理采用PLC程序控制系統(tǒng)，經(jīng)實(shí)際系統(tǒng)調(diào)整、測試，已達(dá)到預(yù)期的效果。

1、污水處理工藝

污水一級(jí)處理采用原有的調(diào)節(jié)均質(zhì)、隔油和氣浮等除油工藝，去除大部分油類和懸浮物。二級(jí)處理采用泥法和膜法相結(jié)合的兩段生化工藝，其中一段采用活性污泥法A／O曝氣池，用于去除大部分的有機(jī)負(fù)荷；二段采用兩級(jí)BAF裝置，進(jìn)一步去除有機(jī)物，并對(duì)懸浮物進(jìn)行截留，確保處理后排水水質(zhì)完全達(dá)標(biāo)。在污水處理中，曝氣池是全廠的核心建筑，污水在池中通過生物的凈化作用達(dá)到去除有機(jī)物的目的。因微生物為好氧菌，如供氧量過少會(huì)造成細(xì)菌大量死去，不利于微生物的生長，會(huì)直接影響處理效果。但供氧量過大，不僅使能耗提高，增大運(yùn)行費(fèi)用，而且會(huì)形成小而重的易沉淀絮體使水質(zhì)惡化。因此控制水中的含氧量是污水處理過程控制中關(guān)鍵的任務(wù)之一。

2、BAF工藝控制原理

濾池狀態(tài)分為正常工作、反沖洗、備用及故障4種狀態(tài)，濾池上的在線儀表主要是溶解氧檢測儀表、流量計(jì)和濾池壓差檢測儀表。

（1）正常工作控制

濾池在正常工作狀態(tài)時(shí)，曝氣閥及進(jìn)水調(diào)節(jié)閥開啟，其他閥門關(guān)閉，曝氣風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行，整個(gè)濾池自動(dòng)運(yùn)行，核心控制參數(shù)為：濾速、出水溶解氧水平及運(yùn)行周期控制。溶解氧的控制要求是通過計(jì)算機(jī)給這些DO儀設(shè)定一個(gè)測量范圍，當(dāng)進(jìn)水量達(dá)到平衡，池中懸浮物濃度合乎標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，一旦水中含氧突破這個(gè)范圍，PLC就會(huì)收到現(xiàn)場溶解氧儀反饋回來的報(bào)警信號(hào)。PLC便根據(jù)現(xiàn)場測量值來調(diào)節(jié)鼓風(fēng)量。鼓風(fēng)機(jī)的開啟臺(tái)數(shù)由PLC根據(jù)溶解氧的平均值來控制。PLC每隔5min判斷一次曝氣池內(nèi)的溶解氧值，溶解氧低于設(shè)定下限時(shí)調(diào)頻風(fēng)機(jī)增加風(fēng)量。若調(diào)頻風(fēng)機(jī)已達(dá)到最大值，則增開一臺(tái)普通風(fēng)機(jī)，溶解氧高于設(shè)定上限時(shí)調(diào)頻風(fēng)機(jī)減少風(fēng)量；若調(diào)頻風(fēng)機(jī)已達(dá)最小值，則關(guān)閉一臺(tái)普通風(fēng)機(jī)。

（2）反沖洗控制

當(dāng)濾池具備反沖洗條件時(shí)要停止正常工作，需排隊(duì)才能進(jìn)入反沖洗工況。反沖洗程序?yàn)?/span>3段式?jīng)_洗：氣沖洗、氣水混合沖洗、水沖洗。

3、控制方式、主要測控點(diǎn)和控制設(shè)備
3.1 根據(jù)BAF工藝要求，工藝設(shè)備的控制設(shè)有3種方式：

（1）現(xiàn)場操作箱硬手動(dòng)控制；

（2）PLC聯(lián)鎖自動(dòng)控制；

（3）中控室電腦鍵盤遠(yuǎn)程控制（軟手動(dòng)）。

這3種控制方式相互補(bǔ)充。正常運(yùn)行時(shí)是以PLC的自動(dòng)控制為主，必要時(shí)以硬手動(dòng)或軟手動(dòng)控制作為補(bǔ)充。
3.2 主要測控點(diǎn)

（1）數(shù)字I/O：曝氣機(jī)工作狀態(tài)；進(jìn)出水閥、曝氣閥、排氣閥的開閉狀態(tài)，反沖洗水泵、反沖洗鼓風(fēng)機(jī)啟停狀態(tài)；反沖洗水閥、氣閥開閉狀態(tài)。

（2）模擬I/O：進(jìn)水水量、進(jìn)水閥閥位；濾床水頭損失、液位；溶解氧、曝氣量。
3.3 主要控制設(shè)備

（1）BAF曝氣供風(fēng)系統(tǒng)，污水處理廠生化系統(tǒng)有6臺(tái)1）90-1.7離心鼓風(fēng)機(jī)，其中一臺(tái)用變頻風(fēng)機(jī)。

（2）空氣反沖洗供風(fēng)設(shè)備，選用JAS-200型羅茨鼓風(fēng)機(jī)作為濾池反沖洗供風(fēng)設(shè)備。

（3）反沖洗水泵，選用3臺(tái)CZ200-315型離心水泵。

（4）安裝在曝氣池不同地點(diǎn)的6個(gè)溶解氧測試儀。
4、控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

控制系統(tǒng)主要包括上位機(jī)和下位機(jī)的硬件，共同組成一個(gè)控制系統(tǒng)。圖3為控制結(jié)構(gòu)系統(tǒng)圖。上位機(jī)為現(xiàn)有工業(yè)計(jì)算機(jī)，采用西門子公司CP5611網(wǎng)卡通過PROFIBUS-S7數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)完成計(jì)算機(jī)與PLC之間的數(shù)據(jù)通訊，上位機(jī)的畫面組態(tài)軟件采用西門子公司的WINCC完成用戶二次軟件的開發(fā)。

下位機(jī)的硬件選用西門子S7系列CPU以及辰控智能CKS7-300系列模塊。

西門子S7系列PLC作為控制系統(tǒng)的核心，可以提供強(qiáng)大的控制、網(wǎng)絡(luò)和組態(tài)功能，以及良好的擴(kuò)展能力和通訊能力，容易實(shí)現(xiàn)分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，該P(yáng)LC主要包括以下幾部分：

（1）CPU模塊：采用西門子S7-315-2DP，主要用來執(zhí)行用戶程序，控制I/O模塊與上位機(jī)通訊。

（2）電源模塊：PS307，通過背板總線向模塊供電。

（3）I/0模塊：采用辰控智能CKS7-300系列模塊包括SM321數(shù)字量輸入模塊、SM322數(shù)字量輸出模塊、SM331模擬量輸入模塊和SM332模擬量輸出模塊，用于現(xiàn)場控制設(shè)備的接口。
現(xiàn)場各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的物理參數(shù)，由對(duì)應(yīng)的傳感器或變送器檢測出來并轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>4～20mA電流信號(hào)，然后送到相應(yīng)PLC內(nèi)，PLC通過各種模塊接口采樣信號(hào)；控制信號(hào)由PLC輸出后以4～20mA電流形式送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。

5、結(jié)束語

系統(tǒng)以PLC為核心，利用PLC強(qiáng)大的過程檢測與控制功能，實(shí)現(xiàn)了煉油污水處理BAF裝置中溶解氧、液位等參數(shù)的在線監(jiān)測與自動(dòng)控制。本系統(tǒng)投入運(yùn)行以來，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，處理后的污水達(dá)到了國家污水排放標(biāo)準(zhǔn)，完全達(dá)到了最初設(shè)計(jì)的功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)BAF污水處理的集散控制和管理。