隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保問題越來(lái)越重視，煤化工廢水處理也成為煤化工項(xiàng)目建設(shè)的一項(xiàng)重要工作，污水排放控制指標(biāo)越來(lái)越嚴(yán)格，要求煤化工企業(yè)對(duì)廢水處理做到“近零”排放。本文依據(jù)某煤化工廢水處理項(xiàng)目，探討煤化工廢水處理中儀表的選型和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用。
1、煤化工廢水處理工藝流程
由于煤化工廢水的COD、電導(dǎo)率、硬度含量高，為保證回用水達(dá)到煤化工生產(chǎn)廠的用水要求，設(shè)計(jì)了二次處理，即廢水處理、濃水處理、分支分鹽，實(shí)現(xiàn)了煤化工廢水處理近零排放。圖1為某煤化工廢水處理項(xiàng)目的工藝流程。
煤化工來(lái)水水質(zhì)COD為(90~150)mg/L，電導(dǎo)率為(3800~5300)us/cm，硬度為(800~1140)mg/L，通過投加石灰、碳酸鈉、混凝劑及助凝劑在廢水微渦流沉淀池中降低硬度、SS及濁度等指標(biāo)后自流入原水纖維濾池，通過纖維濾池進(jìn)一步降低濁度，經(jīng)過自清洗過濾器截留微細(xì)顆粒物質(zhì)，避免超濾膜被大顆粒物質(zhì)堵塞或劃傷;通過廢水超濾膜，去除SS、膠體及大部分細(xì)菌后產(chǎn)水匯集至反滲透。微渦流沉淀池、生化處理系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥經(jīng)收集后由泵輸送至污泥板框脫水機(jī)進(jìn)行處理，泥餅外運(yùn)處理。一級(jí)膜脫鹽產(chǎn)水符合生產(chǎn)裝置區(qū)回用水要求，回用給附近的化工生產(chǎn)裝置再利用。
一級(jí)膜脫鹽濃水進(jìn)入二級(jí)膜脫鹽處理，再進(jìn)入納濾系統(tǒng)進(jìn)行分鹽處理,納濾產(chǎn)水進(jìn)入濃水反滲透系統(tǒng)進(jìn)行濃縮與脫鹽處理,將濃鹽水濃縮5倍以上，設(shè)置除硅系統(tǒng)去除二氧化硅,再進(jìn)入高壓反滲透繼續(xù)進(jìn)行濃縮與脫鹽處理，高壓反滲透濃水進(jìn)入MVR系統(tǒng)進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，后經(jīng)強(qiáng)制循環(huán)氯化鈉蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)產(chǎn)出氯化鈉。納濾濃水進(jìn)入高壓反滲透系統(tǒng)進(jìn)行濃縮與脫鹽處理，并采用“冷凍結(jié)晶+熔融結(jié)晶+MVR強(qiáng)制循環(huán)結(jié)晶”產(chǎn)出硫酸鈉。氯化鈉蒸發(fā)結(jié)晶母液和部分納濾濃水一并進(jìn)入雜鹽蒸發(fā)結(jié)晶器產(chǎn)出雜鹽。
2、儀表選型
污水處理中常見的自動(dòng)化儀表分兩大類：熱工儀表、成分分析儀表。隨著自動(dòng)化儀表處理技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的在線分析儀表應(yīng)用在污水處理中，甚至參與加藥自動(dòng)控制，在設(shè)計(jì)中要考慮到取樣和分析的代表性，確保分析儀運(yùn)行正常、穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，只有這樣，才能保證污水處理裝置穩(wěn)定運(yùn)行。
所以，在污水處理中對(duì)自動(dòng)化儀表設(shè)計(jì)和選型時(shí)，應(yīng)遵循以下原則：
①盡量選取可以穩(wěn)定運(yùn)行、方便維護(hù)、智能操作且具有較高測(cè)量精度的儀表，進(jìn)而減少儀表管理的運(yùn)行和難度;
?、诔丝紤]是否可以穩(wěn)定運(yùn)行，還要考慮操作起來(lái)是否容易，以及是否經(jīng)濟(jì)、節(jié)能，成本和性價(jià)比較高，以降低污水處理的成本;
?、垡蛭?a href="http://shadowwolf.net/" target="_blank" class="keylink">水處理的水質(zhì)環(huán)境較惡劣，不僅在露天進(jìn)行測(cè)量，還常常在井下和污水中進(jìn)行測(cè)量，對(duì)儀表的要求非常嚴(yán)格，所以在選型時(shí)要結(jié)合運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行挑選，保證在測(cè)量環(huán)境中儀表發(fā)生故障的可能性較低;
?、茉谔厥猸h(huán)境下還要考慮自動(dòng)化儀表的特殊功能。如在爆炸區(qū)域要選擇防爆儀表，避免因儀表選型造成經(jīng)濟(jì)損失。
下面，從熱工儀表和分析儀表兩方面，結(jié)合某污水處理項(xiàng)目實(shí)際選型進(jìn)行具體說(shuō)明。
2.1 熱工儀表
液位計(jì)選用超聲波或雷達(dá)液位計(jì)測(cè)量水池、污泥池液位，選用壓力變送器測(cè)量水罐液位;流量考慮到污水電導(dǎo)率較高，且含有泥沙等雜質(zhì)，選用電磁流量計(jì)測(cè)量泵出口流量;污水處理壓力較小，選用壓力變送器測(cè)量壓力;水處理溫度一般在0~50℃，采用熱電阻配溫度變送器進(jìn)行測(cè)量。
2.2 分析儀表
污水處理中水質(zhì)指標(biāo)是關(guān)鍵的工藝指標(biāo)，為保證分析儀的精度和穩(wěn)定性，選型時(shí)應(yīng)從以下幾方面考慮：
①選取精度高、穩(wěn)定性好、安裝簡(jiǎn)單的分析儀;
②要注意分析儀是否能適應(yīng)當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境，尤其極寒、極熱地區(qū);
?、垡紤]水質(zhì)條件，在易結(jié)垢的水質(zhì)中要考慮使用帶自清洗功能的分析儀，或在安裝時(shí)增加清洗裝置;
?、苓x取備件、試劑好采購(gòu)的國(guó)內(nèi)外大品牌分析儀可大大降低在線分析儀的維護(hù)難度。
3、控制系統(tǒng)配置及結(jié)構(gòu)圖
空壓站、污泥處理、冷凍機(jī)組、脫水機(jī)利用PLC實(shí)現(xiàn)就地控制，其余數(shù)據(jù)采集和控制由DCS實(shí)現(xiàn)，就地PLC通過MODBUS與DCS系統(tǒng)連接。因項(xiàng)目分二個(gè)階段實(shí)施，總IO點(diǎn)有13000點(diǎn)，其中膜脫鹽段約5500點(diǎn)，分支分鹽段約7500點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用總線型，選擇支持PROFIBUS、MODBUS、OPC等多種方式與第三方通訊。采用對(duì)等的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，過程控制網(wǎng)直接連接了系統(tǒng)的控制站和操作站節(jié)點(diǎn)，采用雙重化冗余設(shè)計(jì)。同時(shí)可連接系統(tǒng)內(nèi)的任何操作節(jié)點(diǎn)、包括操作員站、工程師站等，還可實(shí)現(xiàn)管理信息網(wǎng)的連接，系統(tǒng)內(nèi)的每個(gè)工程師站節(jié)點(diǎn)，均可以通過組態(tài)文件網(wǎng)絡(luò)傳輸和共享發(fā)布的方法，進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài)、編譯、下載等操作。
該項(xiàng)目配備CCR1個(gè)、FRR2個(gè)，使用雙冗余光纖進(jìn)行通訊，一階段、二階段在軟硬件上完全獨(dú)立。系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)可通過OPC傳至生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)，全系統(tǒng)配置如圖2。
該項(xiàng)目選用國(guó)產(chǎn)化使用率較高的中控ECS700系統(tǒng)，纖維濾池、微渦流沉淀池、超濾、反滲透、弱酸陽(yáng)離子交換器、納濾系統(tǒng)采用順序控制，全部已實(shí)現(xiàn)程序控制，由操作人員認(rèn)為調(diào)整某一步序的時(shí)間和進(jìn)度。
4、結(jié)論
某污水處理廠自2018年3月試車，已于2018年5月產(chǎn)出合格的回用水，一階段已轉(zhuǎn)生產(chǎn)，于2019年1月產(chǎn)出氯化鈉、硫酸鈉和雜鹽，標(biāo)志著煤化工廢水處理已全部打通。煤化工污水處理實(shí)現(xiàn)零排放、污水回收利用技術(shù)已趨于成熟，隨著自動(dòng)化儀表和自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展，大規(guī)模的煤化工污水處理已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。( >
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