PLC在煤矿矿井水回收利用工程中的应用

张利

（山西晋神沙坪煤业有限公司 山西省忻州市 036500）

现阶段，我国经济发展速度较快，且已经在世界占据了一个重要的地位，而随之出现了大量的工业化企业，其废水、废气的排放与国家相关标准间存在着一定的差异性，但是较多情况下并未获得专业人士的关注与重视，所以为我国环境保护带来了严重的影响。但是，传统的废水处理方法不仅步骤较多且方法复杂，最终处理的效果与预期间也未达到一致化。针对这一问题，本文尝试从PLC技术在煤矿矿井水的回收利用的应用策略角度入手，探讨了PLC技术在矿井水回收利用工程中的具体应用方向及应用流程。

1 PLC概述

1.1 PLC定义

PLC 技术全称为可编程控制器技术，他主要通过预先编写程序，在内部储存中按照制定的规则执行预先编辑好的逻辑运算程序，并向于其产生通讯联系的相关设备接收获输出数据或指令。一般情况下，在煤矿矿井水回收处理工程中所指的PLC 技术主要是自动化污水分离技术处理技术，使各类来源不同的污水通过自动化的分离、处理，实现对煤矿污水的科学回收利用安置。因为我国大量工业化企业的出现，使得废水种类较多，且内部含有的微生物、污染体的形态并不固定，这便使得单纯的某一种分离技术无法满足对各类废水处理的需求。所以在这种情况下，包含了多种煤矿井水处理方法的PLC 其既能够保障所回收的水纯度，并实现了水资源的回收再利用。并且，多数情况下，PLC 应用于煤矿矿井水处理当中，对于我国环境保护有着重要的作用。与此同时，PLC 也被称之为第三代处理工艺，即根据回收的流程来对污水进行处理，从根本上解决了盐分物质分离需求，这对于我国环境保障战略的实现具有重要的作用[1]。

1.2 PLC运用的优势

（1）不存在二次污染。相较于传统的污水处理方法，PLC 其并不会产生二次污染，且经由该技术方法所处理的污水能够达到标准净化需求，同时实现水资源的处理回收与再利用，为工业化企业的生产再次提供净水资源，从根本上降低工业企业生产成本的支出，提高企业经济效益。与此同时，PLC 在污水处理过程中还能够对不同种类污水进行针对性处理，从根本上消除污水中所存在的各种杂质，对污染物的净化处理效果十分明显，而且不会出现重复污染的问题。

（2）操作便捷。从这一技术的实际使用来看，其操作起来十分便捷，这一便捷性主要体现在其在处理污水是对相关技术水平和设备精度的要求上都不是很高，单单只需要布置煤矿井水回收再利用等结构就能实现对煤矿水的高效净化，而且在净化的工作中，不需要使用较大的工作场地，这样既能有效节省工作空间，又能大量地对污水实行净化处理。

（3）安全经济。PLC 对于我国环境保护战略目标的实现有着重要的作用，同时其所实现的水资源回收再利用也同样提高了生产效益与社会效益的提升。因为PLC 施工技术可以保证污水在进行净化处理时减少对操作人员的身体损害，该工艺在实际使用时不存在有害物质，所以能够安心使用。

1.3 煤矿矿井水处理中的应用流程

一般情况下，PLC在煤矿矿井水中应用时，主要按照严格的流程来完成这一操作，具体流程包括：首先，将煤矿矿井水利用地下排水泵进行提升；然后将煤矿矿井水缓冲并预沉至调节池中，以方便后续进行处理；之后则将絮凝状斜管放置到沉淀池中，将煤矿矿井水中多余颗粒物质漂浮起来；将水流入无阀滤池，并利用瓷砂过滤器将煤矿矿井水进行过滤，以保障处理后水中细小颗粒与胶体物被过滤出来；最后，则是利用反渗透装置将所过滤并消毒之后的水进行收集，然后完成再次利用。

1.4 PLC系统在煤矿矿井水处理中的主要功能

PLC 系统应用于煤矿矿井水处理中，其主要包括了自动加药功能、设备自动运行、联锁控制以及反渗透装置自动运行等多项功能。具体如下所示：

（1）自动加药功能。这主要是指PLC 系统可通过自动控制来完成对煤矿矿井水处理过程中药物投放量的设置，通过自动控制干粉药剂与水的混合比例，使得干粉药剂与水能够充分混合，避免干粉药剂结块、结粒，通过原先编程好的PLC 系统，实现对药液混合装置以及加药装置的自动化控制，混合箱体通过溢流隔板的高低变化，将混合箱体内的预先混合腔与均匀搅拌腔分离，在特定的水中加入设定好的药粉以后，经过均匀搅拌的药液再进入药液存储腔保存。在这一过程中，通过在加药装置的药斗上方储料腔以及下放的输料腔安装称重传感器来自动控制加药量。通过PLC 技术对加药装置以及药液混合装置的自动化控制，在一定程度上减少了药物的投放总量，同时也节约了大量的人工，整体提高了煤矿矿井水处理的经济效益。

（2）备自动运行功能。这一功能主要指PLC 能够满足工作人员自动操作与手动操作运行的两种形式。一方面，当工作人员在室内需要对煤矿矿井水进行处理时，便可打开PLC 系统的自动装置，使其能够自行完成对煤矿矿井水的处理。而当工作人员在水处理现场时，便可利用手动模式来完成对煤矿矿井水的处理与再利用。通常情况下，手动操作主要是应用于对现场煤矿矿井水处理设备的维护、管理以及维修。

（3）联锁控制功能。这一功能主要指PLC 系统具备水泵的启停与相应水池液位实现联锁控制功能，同时，其还能够保障水泵与进出水端电动阀门实现联锁。除此之外，还能够满足液位报警上下限和液位联锁上下限可在工控机上任意修改。

（4）反渗透装置的自动运行功能。这一功能主要是利用压力变动器来提高PLC系统对压力信号地了解，并自动调整变频器频繁，进而将反渗透装置引进到提前设计好的产水量中。

2 PLC在环境保护中运用的有效性措施

2.1 重视理论研究的完善

为了能够深化PLC 在环境保护中的应用，必须要找到全面发挥该技术的方法。而这便要求各大工业化企业及生产煤矿矿井水处理人员需要学习关于PLC 的运用理论知识，同时经过反复操作掌握运用技术技巧，并严格根据PLC应用过程中的原则与标准来实施，以此实现煤矿矿井水处理与排放管理水平的提升，并积极响应我国环境保护政策。除此之外，多数工业化企业还可通过学习成功的案例来获得PLC运用的经验，以此实现对污水处理方法的完善与优化。

2.2 构建完善的PLC运用规章制度

对于工业化企业来说，为了能够从根本上实现对污水的处理与再利用，并将PLC 贯彻落实到实际工作当中，便必须要构建完善的PLC 运用规章制度，以此强化该技术的运用管理。

（1）可通过完善监督管理制度来构建一支专业化的PLC 水处理监督队伍，不定时对煤矿矿井水处理方法与处理结果进行核查，一旦发现污水处理不合格，或者是PLC 运用的效果与预期存在差异性，便需要及时上报管理部门，并采取相应惩处措施，从根本上保障污水处理技术运用科学合理性。

（2）则是需要从污水处理设备的日常维护与保养入手，定期对PLC 设备运行情况进行检查，做好设备维护与保养，及时发现设备所存在的问题并进行检修，减少因设备问题而影响到PLC 在污水处理过程中的应用效果。例如，一些半导体生产企业也开始将PLC 水处理工艺应用到生产给水处理环节。据相关研究显示，在25℃的温度条件下，应用PLC能将水中的电阻率稳定在18MΩ以上。一些企业在应用电去离子技术和反渗透技术时，为了避免出现污染的问题，往往会增添一些灭菌剂和防氧化装置。这样既能提升PLC装置利用效率，同时又能保证其过滤效果。

3 PLC控制系统在煤矿矿井水回收利用工程中的应用

3.1 PLC控制系统硬件配置在煤矿矿井水回收利用工程中的应用

在整个PLC 控制系统当中，其主要包含了上位机系统、PLC主控单元、传感器以及执行机构等多个部分，在对煤矿矿井水回收利用工程进行管理时，多采用集中控制与管理的形式。与此同时，PLC 控制系统的硬件元件少，不易出现故障，便于技术人员进行管理。将PLC 控制系统应用于煤矿矿井水回收利用工程中之后，其利用模块化、无排风扇结构设计等特点来提高了对整个煤矿矿井水回收利用工程的管理，可从根本上保障整个控制系统按照工艺流程进行自动运行，提高对煤矿矿井水回收利用工程的管理。如图1所示。

图1：PLC 控制系统硬件配置图

3.2 PLC控制系统软件在煤矿矿井水回收利用工程中的应用

PLC 控制系统软件中包括了上位机管理程序、PLC 控制与检测程序以及各类通讯程序等。其中，PLC 软件系统中的上位机管理程序通过将整个煤矿矿井水回收的程序直观显示出来，提高了技术人员对整个工程的管理与维护；而且整个系统独有的智能化也能够完成脱离上位机独立工作的功能，使得整个PLC 控制系统软件运行的安全与稳定，并且还可有效提高煤矿矿井水回收利用工程运行期间信号的传输与控制管理，从根本上降低了人力与财力的浪费，进而提高了整个煤矿作业的效率性。

以神华宁煤矿井水回收利用工程为例，神华宁煤矿井水回收利用工程是国家能源宁煤集团公司履行国企责任，倡导“绿水青山就是金山银山”环保理念，为保护宁东地区生态环境，实现工业园区废水不外排、回收产品盐再利用的重要举措。该项目的建成投运标志着宁东煤化工园区将成为全国甚至全世界第一个实现矿井水零排放的大型综合性煤炭化学工业园区，对国内工业零排放具有重要的借鉴和示范作用。其将PLC 控制系统应用于矿井水的回收工程当中，主要借助于PLC 系统构建了矿井水处理工程的控制监控系统。具体步骤如下所示：

（1）采用SUEZ-WTS（浸没式超滤膜）技术筛滤污水中的盐分，能有效进行硫酸钠等二价盐与氯化钠的分离，纳滤产水NaCl 在盐分中占比达到90%以上。

（2）采用PLC 系统中SUEZ-WTS（浸没式超滤膜）独特的高压膜浓缩工艺，减少蒸发结晶规模，并大幅节约投资运行成本。

（3）通过PLC 系统控制高效蒸发装置，确保得到纯度在95%以上的硫酸钠与氯化钠盐。其中氯化钠盐品质满足GB/T5462-2015精制工业盐，工业干盐一级要求。神华宁煤矿井水经初步浓缩后，使进入蒸发结晶侧的浓度提高，水量减少，大大节约了投资和运行成本。与传统的方法相比，PLC 控制自动控系统前期的投入成本较高，但是去能有效的降低水处理的运行成本和职工的劳动强度，同时能提高整个水处理站的自动化管理水平。从实际运行情况来看，每年运行成本可降低30%，可节省电费约300 万元。

4 结语

综上所述，PLC 应用于煤矿矿井水回收再利用当中，其因易于操作、处理效率高且实现了水资源回收再利用等多种需求而受到大量关注。同时，为了能够切实发挥PLC 在环境保护中的作用，可通过做好理论性研究、完善PLC 运用的规章制度以及加强专业技术人员培养等多种方式达成这一目的，这对于我国环境战略落实以及我国环境友好型社会的构建均具有非常现实的意义。