卷烟厂一体化污水处理系统的改造与应用

邵 浩，胡海龙，陈 晴

（安徽中烟工业有限责任公司阜阳卷烟厂，安徽阜阳 236000）

0 引言

某卷烟厂厂区污水集中到污水处理站，先经过格栅机去除污水中的固体杂质，流入调节池，由调节池经潜污泵进入厌氧池，在厌氧池停留一段时间后，去除污水中的氮后，流入好氧池，去除磷等有害成分后，进入沉淀池。沉淀池产生的污泥经污泥泵进入污泥消化池，通过污泥回流再循环至厌氧池。沉淀池的水流入排放渠，进入市政污水管网。目前，该卷烟厂采用2 人在常白班值守操作和维护，在中夜班和节假日期间处于无人值守状态。在有人值守期间，采用人工手动操控；在无人值守期间，一般采用停机或短期自运行模式。

1 存在问题

（1）自动化程度低，污水设备无法实现自动化运行，仍依赖人工手动操作，但由于人员配置的不足，污水处理无法满足24 h 不间断运转的要求。

（2）设备故障难以及时发现。绝大多数设备分布在污水处理站设备间和配电间，设备故障的发现和识别，完全依赖人工点巡检进行，故障问题发现不及时、处理周期长，不仅造成了小故障的扩大，而且严重影响了设备运行。

（3）部分时段设备运行缺少监管。在中夜班和节假日期间，污水处理站完全处于无人监管的状态，存在较大的安全风险和隐患。

（4）污水处理指标难以管理。COD 和污水排放量只能从本地仪表查看，测量结果难以进行收集分析，污水排放超标问题仅能事后处理。

因此，从需求点分析着手，本着“投资最小、实用有效”的改善初衷，决定引入“一体化管理”理念，在现有硬件基础上，通过技术改造，提高污水处理站自动化水平，实现污水处理站365 d×24 h 安全稳定运行，保证污水达标排放。

2 污水处理站设备自动化改造

2.1 格栅机启停控制

格栅机控制模式分为远程自动、远程手动和本地手动3 种状态。格栅机的自控逻辑是首先自检确认设备工作状态，当水位上升，触发水位开关动作时，格栅机运行；当来水量减少，水位下降，开关断开，延迟5 min，格栅机停止运行。

2.2 水下推进器启停控制

水下推进器的控制模式分为远程自动、远程手动和本地手动3 种状态。水下推进器启停与调节池中的储水量密切相关，当调节池中水位≥2 m 时启动运行。当水下推进器运行中发生故障时，自动启动备用水下推进器，保障污水流量。

2.3 潜污泵启停控制

潜污泵控制模式分为远程自动、远程手动和本地手动3 种状态。该厂污水处理站共设3 台切割式潜污泵，控制逻辑如下：3台潜污泵采用1 用1 备1 停机的方式，受调节池水位控制。当调节池水位高于2.2 m 时，启动第1 台潜污泵；当水位持续升高，高于5 m 时，表明污水量大，此时第2 台备用泵投入运行；当再次低于3.7 m 时，第2 台泵停止运行；当水位低于2 m 时，第1台泵也停止运行。如果运行中，某台泵发生故障，自动切换另两台潜污泵。

2.4 曝气机及排气电动阀启停控制

污水处理站设置2 台曝气机，1 用1 备。当溶解氧浓度＜3 mg/L时，电动阀开启，曝气机启动运行；当溶度＞6 mg/L 时，曝气机停止运行，电动阀关闭。当1 台曝气机运行中出现故障时，满足运行条件后，可自动切换备用机。为了避免某台曝气机长期运行，在自动程序中，依据曝气机开启时间定期切换。当曝气机连续运行12 h 后，自动切换到备用机运行。

2.5 一键启停控制

在完成各主机设备的独立自动控制功能后，为满足智能化和无人值守化的运行需求，开发设计了“一键启停”控制功能。运维人员只需点击一个按键即可完成启动/停止操作，将各污水处理设备强制切换到各自的自动控制状态，在完成自检工作后，依照自控逻辑，实现污水处理站全流程一体化自动运行和停止。

3 建立远程监控系统

污水处理站位置偏远，人员配置缺失，中夜班和节假日无人管理的现实情况，借助远程监控技术，建立和完善污水处理站远程监控系统，实现生产岗位值班人员远程启停控制功能。

（1）在IFIX 软件中配置I/O 驱动器，实现与PLC 中数据通信。

（2）建立数据库标签，增加远程本地选择、格栅池启停、潜污泵手自动、水位、流量等标签。

（3）设计IFIX 画面。建立污水站远程监控画面，设计工艺流程图、设备状态显示、设备启停控制、实时水位、COD、污水实时流量。

（4）通过前景色专家配置设备运行状态，通过编辑脚本实现设备远程启停控制。

4 采集排污指标数据

污水排放COD 和污水排放量是污水排放的关键的2 个指标，为了加强对其的管理，将COD 和污水排放量2 个指标采集到上位远程监控系统中，实现跟踪管理。

该厂采用的TOC 装置只设有一个数据通信接口，仅供现场数采仪使用，用于远传数据到环保厅网站。为不影响原有通信接口的使用，采用信号隔离器将4～20 mA 模拟量信号一分为二，分别进入现场数采仪和远程监控端PLC 中，以满足数据上位采集的需要。并在污水站远程监控画面上建立COD 和出水流量数据实时显示，实现数据远程监控。

5 完善预警报警系统

5.1 预警报警分类识别

梳理污水处理系统能够采集的全部状态信息，根据故障报警和超标预警2 个类别，制作预警报警分类识别表（表1）。

表1 污水处理站预警报警信息识别

5.2 预警报警信息实现

根据预警报警类别，设置对应的数据源、阀值范围以及颜色效果，实现数据超标预警和设备异常故障报警功能。

6 效果验证

安装和改造完成后，开展系统调试工作，对一体化污水处理系统进行效果验证，并不断优化和完善。

（1）一键启停的验证。在中控上位机，将设备状态调至远程模式，点击“一键启动”按钮。污水处理站各设备能够按照既定运行逻辑运转。点击复位按钮，各设备陆续停止运行。同时，在远程端，操作人员能够根据需要，单独远程手动控制单台设备。经验证，一体化污水处理系统实现了“一键启停”功能和远程单机手动控制的目标。

（2）预警报警功能验证。人为模拟设置设备运行故障和水位超标，远程监控系统能够及时发出报警提醒信息。

（3）污水排放效果验证。一体化污水处理系统应用后，污水排放COD 值由改造前的159.69 mg/L 下降至改造后的84.97 mg/L，同比下降46.8%。