PLC在绿色小区应用之生活污水处理

陈旋辉

（广州市天河区天寿路122号，广东 广州 510635）

0 引言

众所周知，我国人均淡水资源仅为全世界人均水平的1/4，是全球淡水资源最贫乏的国家之一[1]。随着社会发展，淡水资源的需求越来越大，但是，淡水资源的污染问题却越来越严重，这种严峻的局面已引起全社会的关注。如何有效利用有限的淡水资源已成为一个迫在眉睫的社会问题，相关的解决方案越来越多，其中，通过对日常生活污水进行处理回用，就是缓解淡水资源供应紧张问题最有效的方案之一。

在城市生活中，日常生活污水主要包括 “灰水”和“黑水”，其中 “灰水”即洗涤污水和沐浴污水，占城市日常生活污水的75%～80%；“黑水”主要为厕所产生的粪便污水，为重污水，约占20%～25%[2]。其中，“灰水”由于污染较轻，通过简单的工艺流程进行处理就可达到国家相关标准，作为城市生活中非饮用水，即 “中水”，因此可在小区建立 “灰水”处理系统，产生的 “中水”用于小区绿化浇灌、湖泊景观、公众场所清洁、厕所冲洗、车辆洗涤、消防用水、各种冷却用水等。对于 “黑水”，虽然也可通过处理成为 “中水”和有机肥，但由于污染严重，工艺复杂，技术要求高，处理过程容易产生污染，可送往远离居民区的专业污水厂进行处理。

这种根据污水类别，分别进行处理的方案，是目前最有效，最经济，最容易实施的缓解我国淡水资源供应紧张的处理方案，事实也证明具有很高的经济和社会效益。

由于 “灰水”中富含有机物及病原体，必须经过生化及消毒处理，达到 “中水”的标准才能回用，以下将详细介绍利用PLC系统在绿色小区建立一个 “灰水”处理系统，通过膜生物反应器、消毒、活性炭过滤以及超滤的处理工艺，将 “灰水”处理成为 “中水”，满足绿色小区自身的维护和建设之用水需要，有效缓解淡水资源的紧张需求问题。

1 工作原理

根据目前住宅区建设规划，一般情况下，居民的日常生活中产生的洗涤污水、沐浴污水等 “灰水”，以及便溺产生的厕所污水等 “黑水”通常都有独立的管道。“灰水”回用系统仅需通过简单的工程，根据小区日常管理 “中水”需求量，由系统自动截留所需 “灰水”，作为 “中水”处理水源，多余的 “灰水”仍然排放进污水管网。

经截留出来的 “灰水”通过 “细格栅”过滤掉 “灰水”中的悬浮物，完成 “灰水”的初步过滤。

经 “细格栅”初步过滤后的 “灰水”进入 “生化反应池”，通过膜生物反应器（MBR）对 “灰水”进行处理，利用膜分离设备将 “灰水”中的活性污泥和大分子有机物质截留，使难降解的物质在反应器中不断反应、降解。同时，利用膜截留了反应池中的微生物，使用池中的活性污泥浓度大大增加，使降解污水的生化反应进行得更迅速更彻底。而且，由于膜的高过滤精度，经膜生物反应器（MBR）处理后的 “出水”可以有效去除大部分杂质，“出水”已经比较清澈[3]。产生的废气经 “活性炭”处理达标后排放，产生的污泥可定期清理。

经膜生物反应器（MBR）处理后的 “出水”进入进入“消毒池”，经二氧化氯进行消毒，有效去除水中的微生物、细菌及病毒。

经 “消毒池”消毒后的 “灰水”经过 “活性炭过滤罐”的进行过滤，进一步过滤微小的悬浮物、大分子有机物，降低有害杂质的含量。同时，通过 “活性炭过滤罐”，可以有效的去除水中的异味及颜色等。消毒并活性炭过滤处理后的 “出水”基本上已可达到国家的 “中水”标准[4]。

为进一步提高水质，可将经 “活性炭过滤罐”过滤后的出水[5]，通过 “超虑设备”进行再一次的深度过滤，经超滤后的 “出水”达到国家“中水”标准[6]，可直接进入“中水池”，作为 “中水”水源以供使用。图1虚线内为本系统。

图1 硬件接线示意图Fig.1 The schematic diagram of hardware connection

本系统中，经 “细格栅”过滤出来的悬浮物， “生化反应池”及 “消毒池”中的余泥，由系统定期启动水泵，抽取 “中水池”中水进行反向冲洗，最终与 “灰水”一起排放到下水道，汇流到市政污水管网进行处理。

2 PLC系统介绍

2.1 自动运行

当系统运行开关处于自动运行位置，即PLC的X10闭合，系统处于自动待运行状态。

表1 可编程控制器I/O表Tab.1 The PLC I/O Table

图2 硬件接线示意图Fig.2 The schematic diagram of hardware connection

当 “中水池”中水位低于设定的下水位时，通过中水池下水位开关，使X0闭合，则启动污水处理系统。

首先Y0常开触点闭合，关闭小区 “灰水”排放管道通往污水管网的#1闸门，形成 “临时蓄水池”，截留“灰水”的灰水经过 “细格栅”流经 “临时蓄水池”的另一端，当 “临时蓄水池”的水位达到设定值时， “临时蓄水池”的水位开关闭合，X1常开触点闭合，Y1常开触点闭合，#1水泵启动，从 “临时蓄水池”中抽取经“细格栅”初步过滤后的污水，送往 “MBR反应池”。

经 “MBR反应池”中膜生物反应及过滤后的污水回流到 “MBR反应池”的另一端，当经膜生物反应处理后的污水达到设定的水位， “MBR反应池”的水位开关闭合，X2常开触点闭合，Y2常开触点闭合，启动#2水泵，将经过膜生物反应处理后的污水抽送到 “消毒池”中。同时Y3常开触点闭合，启动 “二氧化氯发生器”，将二氧化氯注入 “消毒池”，启动T0开始计时，达到消毒时间后， Y4常开触点闭合，启动#3水泵，将消毒后的污水增压抽送至 “活性炭过滤罐”进行过滤，经过滤后的污水同样利用#3水泵，增压送至 “超虑设备”，经超滤后的出水已经达到标准，直接回流到 “中水池”中。部分控制程序如图3所示。

图3 部分控制程序Fig.3 Part of program

当 “中水池”的上水位开关闭合，X3的常开触点闭合，断开Y0的常开触点，打开 “临时蓄水池”的#1闸门，停止截留 “灰水”，同时断开Y1的常开触点，#1水泵停止运行，停止向 “MBR反应池”泵送污水。

当#2水泵继续将经膜生物反应处理后的污水泵送往 “消毒池”，当 “MBR反应池”的下水位开关动作，X4常闭触点断开，Y2常闭触点断开，#2水泵停止工作。

当#3水泵继续工作，当 “消毒池”中的下水位开关动作，X5的常闭触点断开，断开Y4的常开触点，#3水泵停止工作，停止将消毒后的污水泵送 “活性炭过滤罐”及 “超滤设备”，停止污水处理。同时，断开Y2的常开触点，停止 “二氧化氯发生器”。

同时，Y5常开触点闭合，启动#4水泵进行高压反洗，打开 “临时蓄水池”的反洗阀门，#4水泵抽取 “中水池”的中水并加压，通过 “临时蓄水池”的反洗阀门，对 “临时蓄水池”的 “细格栅”进行反向高压冲洗，将过滤截留的悬浮物冲洗后，与下水道的 “灰水”回流向污水管网，经市政污水管网送往专业污水处理厂。

由于 “MBR反应池”中容易产生余泥， “消毒池”也有少量的余泥残留，通过系统设定时间，每周一次定期进行处理，在设定时间时，启动#4水泵，抽取 “中水池”中水进行反向冲洗，打开 “MBR反应池”及 “消毒池”的反洗阀门，将余泥冲洗，与 “灰水”一起回流进入污水管网，避免污泥积累，影响系统工作。

利用COD在线速测仪和氨氮在线监测议，对相关指标进行监控，从而有效控制 “灰水”在 “MBR反应池”中的流速及停留时间，从而确保出水水质。

2.2 手动、报警、检修

系统可通过手动开关直接控制所有设备，用于手动控制，检修维护。同时，各环节设有相应的监控测试设备，保护设备，通过上位机方便控制机监控。

3 结束语

本污水处理系统建于绿色小区内，主要目的是减少淡水需求，且考虑到简化工艺流程，降低投入，提高效益等，故仅根据小区自身需要截取部分的 “灰水”进行处理回用，对于本系统在 “细格栅”过滤出来的悬浮物，以及在 “MBR反应池”、 “消毒池”中产生的余泥，本系统并进行处理，而是直接利用生成的 “中水”进行冲洗，与其他未处理的灰水直接排放进入污水管网。

若小区同时建有 “生活垃圾处理站”，则本系统中产生的悬浮物、余泥等，因主要成分有有机物，可在小区 “生活垃圾处理站”，转化为有机肥，进行回用，而不必排放到污水管网中。

事实上，这种污水处理方案，在全世界已有广泛的应用，在日本，类似的生活污水处理成 “中水”进行回用，已经具有几十年的历史[7]，技术上可以说已经非常成熟，实践证明这种方案值得在中国大力推广。

[1]我国人均水资源仅为世界平均水平四分之一[J].水文，2001，1.

[2]温志宏.污水再生利用有利于节能减排[J].内蒙古水利，2010，1.

[3]刘岩，李志东，蒋林时.膜生物反应器（MBR）处理废水的研究进展[J].长春理工大学学报，2007，1.

[4]李志东，李娜，张洪林.膜生物反应器(MBR)处理废水的研究进展[J].净水技术，2007，1.

[5]张玉蕴.活性炭在污水处理中的应用[J].山西建筑，2003，2.

[6]吴明建.含油废水处理技术浅谈[J].水工业市场，2012，4.

[7]城市中水回用中几个值得重视的问题[N].中国水利报，2002-8-6，第 4版.