DCS控制系統(tǒng)在紙漿造紙污水處理中的應用

　　1、概述：

        南寧鳳凰紙業(yè)有限公司污水處理系統(tǒng)設計采用活性污泥法，污水處理能力為25000myd，主要處理蒸煮、洗選、漂白和堿回收等工序的制漿造紙中段污水。
　
　　其工藝流程為：生產(chǎn)車間排放的污水經(jīng)酸性或堿性污水管進入中和池內(nèi)先混合，在池末端測定酸堿度后根據(jù)實際需要自動選擇控制中和劑的添加，此后出水與生活污水混合經(jīng)格柵間去除雜物后流人初次沉淀池內(nèi)；污水中較大顆粒的懸浮物沉淀于底部形成初沉污泥；出水由污水泵房泵送到冷卻塔冷卻，此即為一級預處理。冷卻之后的污水自流至曝氣池內(nèi)進行二級生化處理：曝氣池的混合液流人二沉池，經(jīng)沉淀分離后出水經(jīng)計量達標排放；沉淀下來的污泥大部分經(jīng)回流泵房回流進人曝氣池內(nèi)，少部分則由剩余污泥泵房泵送到污泥濃縮池，濃縮后的污泥與初沉污泥混合加人高分子絮凝劑送到帶式壓濾機上進行脫水，于濾餅外運處置，污濾液與污泥濃縮池的上清液一起泵送回格柵間處理。
　　
　　2、DCS控制系統(tǒng)在制漿造紙污水處理上的應用
　　
　　2.1DCS控制系統(tǒng)原理

        本公司采用的DCS系統(tǒng)為ValmetAutomation的DAMATICXD控制系統(tǒng)。其控制原理為：現(xiàn)場檢測設備從現(xiàn)場采集來的信號經(jīng)I/O單元的A/D轉(zhuǎn)換，通過I/O總線把數(shù)據(jù)傳到過程接口控制器（PIC），在過程站（PCS）需要時，PIC沿現(xiàn)場總線把數(shù)據(jù)發(fā)送到PCS的現(xiàn)場總線控制器（FBC），F(xiàn)BC對接收到的信號進行濾波和線性化，然后發(fā)送到PCS的CPU。PCS的CPU依照系統(tǒng)組態(tài)對數(shù)據(jù)進行處理和運算，并發(fā)送所需的數(shù)據(jù)到網(wǎng)絡連接單元（NCU）。網(wǎng)絡連接單元通過系統(tǒng)總線與其他站進行通信。經(jīng)過程站CPU處理的數(shù)據(jù)，經(jīng)FBC、現(xiàn)場總線、I／O單元的D／A轉(zhuǎn)換成標準信號，zui后送到現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)從而完成對生產(chǎn)過程的自動控制。操作員通過操作站終端輸人各種操作指令到操作站（OPS）并經(jīng)系統(tǒng)總線傳送到系統(tǒng)其他各站，來實現(xiàn)操作員對系統(tǒng)工藝的操作和對生產(chǎn)設備監(jiān)控。
　　
　　2.2DCS控制系統(tǒng)的功能

        DCS是一個集散型的自動化系統(tǒng)，它有很強的自動化控制功能，可以滿足生產(chǎn)過程中各種要求的基本控制，以實現(xiàn)對產(chǎn)量和質(zhì)量的控制。
　　
　　本系統(tǒng)在制漿造紙污水處理生產(chǎn)過程中具有以下功能：從被控的制漿造紙污水處理生產(chǎn)過程中收集和處理測量數(shù)據(jù)；收集和處理制漿造紙污水處理生產(chǎn)過程中執(zhí)行器的狀態(tài)數(shù)據(jù)；對制漿造紙污水處理生產(chǎn)過程進行監(jiān)視和控制；對制漿造紙污水處理用電動機、電磁閥、電動閥進行控制和電動機、閥門群控，并提供所需聯(lián)鎖控制；進行浮點計算；進行邏輯操作；進行順序作；進行批量操作；收集歷史數(shù)據(jù)并在趨勢畫面上顯示通過記錄儀畫面，支持記錄儀組態(tài)；支持模擬盤組態(tài)提供報警；提供打印報表；具有與其他系統(tǒng)連接的I/O裝置；在用戶和生產(chǎn)過程間進行內(nèi)部信息的通訊；提供維護、保養(yǎng)記錄文件；生產(chǎn)過程管理。
　　
　　本系統(tǒng)的功能是可以在污水處理控制站中實現(xiàn)各操作池可以通過總線接口連接與其他站連在一起，每個站都可獨立地進行操作而與系統(tǒng)的其他部分無關(guān)，由于系統(tǒng)硬件為積木式結(jié)構(gòu)，因此，可根據(jù)未來發(fā)展的需要，很容易的對系統(tǒng)進行修改或擴展。
　　
　　DAMATICXD控制室清楚地提供反映生產(chǎn)過程的整體和局部消息，有效地支持操作人員的工作。操作員可以從控制室DCS顯示器顯示的不同畫面中觀察生產(chǎn)過程的狀態(tài)，并在的操作終端上或直接操作在顯示器上對生產(chǎn)過程的各項工藝參數(shù)進行控制，面向用戶的DAMATICXD控制室通過多種過程顯示畫面來支持操作者。
　　
　　2.3在制漿造紙污水處理上的應用與工藝控制實現(xiàn)
　　
　　2.3.1工藝控制點的選擇

        采用活性污泥方法處理紙漿造紙污水，關(guān)鍵是保證曝氣池進水水質(zhì)、溶解氧、酸堿度、營養(yǎng)鹽氮磷、水溫和回流污泥量以及污泥脫水工藝控制在需要的范圍內(nèi)。因此，在選擇DCS控制系統(tǒng)的工藝控制點時，必須充分考慮到這些方面的需要才能確保在生產(chǎn)運行中達到控制管理的目的。本公司污水處理DCS系統(tǒng)主要的在線監(jiān)控工藝控制點分布：
　　
　　進水量：曝氣池進水計量槽主要位于污水泵房，其次是事故應急池浮渣泵；溶解氧：曝氣池和鼓風機房；酸堿度：中和池和污水泵房pH值；營養(yǎng)鹽氮磷：營養(yǎng)鹽投加系統(tǒng)；水溫：冷卻塔和曝氣池；回流污泥量：回流污泥泵房；剩余污泥量：剩余污泥泵房；污泥脫水間：污泥脫水機喂人污泥量、添加污泥絮凝劑量、壓縮空氣壓力。
　　
　　2.3.2DCS控制系統(tǒng)主要設施組成與功能.
　　
　　負責污水處理的DCS通過系統(tǒng)總線與其他車間和工段的DCS連成一個網(wǎng)絡。污水處理的DCS系統(tǒng)主要有基本I/O單元、過程站、操作站、報警站、操作終端、顯示器、報警打印機和報告打印機組成，再加上生產(chǎn)現(xiàn)場的檢測儀表和執(zhí)行機構(gòu)組成一個完整的自動控制系統(tǒng)。
        a.I／O單元：由輸人單元（如AIUS、BIU84等）、輸出單元（如AIUB、BOU8等）、過程接口控制器組成，該部分連接現(xiàn)場儀表和DCS系統(tǒng)，并對信號進行必要的轉(zhuǎn)換.
        b.過程站：是系統(tǒng)當中zui重要的部分，由CPU、現(xiàn)場總線控制器JBCX網(wǎng)絡連接單元（NCU）組成。所有的被控生產(chǎn)過程中收集的測量數(shù)據(jù)和執(zhí)行器的狀態(tài)數(shù)據(jù)處理，生產(chǎn)過程的控制、群控。聯(lián)鎖控制、各種運算以及歷史數(shù)據(jù)的收集、報警信息的產(chǎn)生等都由過程站來完成。
        c．操作站：由CPU、圖形顯示單元（GDU）和網(wǎng)絡連接單元（NCU）組成。操作者通過操作站向系統(tǒng)發(fā)送各種指令，并通過操作站終端的顯示器來觀察生產(chǎn)過程情況，設備運行狀態(tài)和趨勢、報警記錄等各種信息。
        d．報警站：由CPU和網(wǎng)絡連接單元（NCU）組成。在接收過程站處理的報警和信息記錄并將其送到報警打印機打印。
        e．報告打印機：打印每日報表。
         f．現(xiàn)場檢測儀表和執(zhí)行機構(gòu)：由各類變送器。調(diào)節(jié)閥、電磁網(wǎng)和電機等組成，變送器采集生產(chǎn)現(xiàn)場的各項工藝參數(shù)，并將其以標準信號的方式送到DCS的I/0單元。
        執(zhí)行機構(gòu)接受DCS送來的調(diào)節(jié)信號對生產(chǎn)過程進行控制。污水工段的DCS系統(tǒng)通過系統(tǒng)總線與全廠的DCS系統(tǒng)構(gòu)成了一個DCS網(wǎng)絡且能夠相互通信、互相查看。通過污水處理的DCS操作終端可以查看全廠各個生產(chǎn)車間和工段的生產(chǎn)情況。狀態(tài)，以便及時調(diào)整控制污水處理的各項工藝運行參數(shù)，同時也方便生產(chǎn)調(diào)度。通過調(diào)度室的DCS終端更快、更全面地了解全廠生產(chǎn)情況，及時進行生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化。
　　
　　2.4主要工藝參數(shù)控制的實現(xiàn)方法
　　
　　2.4.1污水預處理工藝參數(shù)
　　
　　（1）酸堿度由于制漿造紙排放的污水酸堿度變化較大，而采用活性污泥法處理污水時，污水的pH值應控制在適宜活性污泥中微生物正常生長的范圍內(nèi)，即pH6.5－8.5。為了達到這個目的，預處理系統(tǒng)采用了雙重pH值調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)。首先，在中和池后部安裝一個在線的pH值測定儀測定出水口的酸堿度，測定的結(jié)果在控制室的控制畫面上顯示，設置在自動狀態(tài)位置,互相可通過連鎖作用來自動調(diào)節(jié)pH值。一旦pH值低于6，啟動石灰乳液投加系統(tǒng)投加石灰乳液，直到pH值升高到9后自動停止投加出H值高于9時，自動啟動硫酸投加系統(tǒng)63.221投加硫酸直到pH值降到9后，自動停止投加。為了利用污水酸堿度的緩沖能力，避免中和劑自動投加裝置不必要的頻繁交替運行，延長其使用壽命，上述自動控制在設置的進水流量范圍內(nèi)（在控制畫面上系統(tǒng)軟件虛擬控制閥63FI-3023RV設置，范圍為0-10000m只起一次作用;PH值在≤9和≥6之間時，中和劑自動投加裝置不運行；其次在污水泵房的集水池內(nèi)再設計安裝有一個pH值控制化儀。如果污水經(jīng)過初沉地沉淀混合后pH值仍然達不到生化處理的pH值范圍個H值控制儀將發(fā)出報警信號并聯(lián)鎖停止所有污水泵的運行，污水則暫時經(jīng)過旁通管進人事故應急池內(nèi)。以上兩重pH值自動控制裝置，有效的保證了預處理后污水pH值達到生化處理范圍。水溫：制漿造紙排放的污水，溫度一般在40℃之間，而生化處理適宜的溫度是20－30℃，因此處理時必須將污水溫度降下來。在冷卻塔前后分別有2個在線的溫度儀表，在控制室內(nèi)觀察測量后才可以通過調(diào)整冷卻塔的運行和進水量來控制冷卻塔污水出水溫度。
　　
　　2.4.2生化處理
        1）進水量在曝氣池進水計量槽內(nèi)安裝有在線測量器，在控制室內(nèi)觀察測量結(jié)果后，主要通過控制污水泵房內(nèi)污水泵的運行數(shù)量以及控制事故應急池浮渣泵的運行來調(diào)整。
        2）營養(yǎng)鹽氮磷通過設置63FI-3023RV和營養(yǎng)鹽氮磷溶液投加泵的控制方式和運行時間來實現(xiàn)。
        3）剩余污泥與回流污泥安裝在回流污泥計量污泥在線流量計，在控制室內(nèi)觀察測量結(jié)果后，通過控制調(diào)整污泥回流泵及剩余污泥泵的控制方式和運行狀態(tài)來實現(xiàn)。
        4）溶解氧曝氣池內(nèi)安裝在線溶解氧儀，在控制室內(nèi)觀察測量結(jié)果后，通過調(diào)節(jié)控制污泥回流量、進水量、曝氣機與鼓風機的運行狀態(tài)來實現(xiàn)。
　　
　　2.4.3污泥脫水
　　
　　脫水機污泥喂料入口前安裝流量計，可以通過調(diào)節(jié)控制污泥變量泵與絮凝劑投加變量泵的運行頻率來調(diào)整污泥脫水作業(yè)。另外，脫水機及其沖洗水泵、儀表用壓縮空氣與污泥變量泵、絮凝劑投加變量泵。污泥貯存槽液位實行聯(lián)鎖控制。
　　
　　3、結(jié)語
　　
　　DCS控制系統(tǒng)自1999年9月投人試運行以來，已正常安全運行了1年多，污水處理效果達到或優(yōu)于國家規(guī)定的排放標準。因此，可以認為采用DCS系統(tǒng)實施制漿造紙污水處理是可行的。此外，采用這種控制系統(tǒng)實施制漿造紙污水處理運行管理還具有自動化程度高、可實現(xiàn)在線控制、降低勞動強度、節(jié)省勞力、優(yōu)化生產(chǎn)工藝、合理利用資源。降低運行費用等*性。