PLC在寧波市城市排水中水回的應(yīng)用

1.引 言

寧波地處江南水鄉(xiāng)，但季節(jié)性缺水、水資源空間分布不均等問(wèn)題依然存在。自20世紀(jì)90年代初以來(lái)，由國(guó)務(wù)院有關(guān)部委的專家們組成的考評(píng)組提供的一系列數(shù)字表明，寧波已列入全國(guó)性的缺水城市之一。隨著寧波工業(yè)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和城市化水平的不斷提高，城市對(duì)水的需求逐年增大，寧波迫切需要新水源來(lái)緩解缺水狀況。為緩解水資源供需矛盾，堅(jiān)持“開源”與“節(jié)流”并重，同時(shí)大力推進(jìn)污水資源再生利用（中水）工作就顯得很有必要了。

2.中水用途

中水指城市污水經(jīng)處理后達(dá)到一定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可在一定范圍內(nèi)重復(fù)使用的非飲用的雜用水。2002年以來(lái)，國(guó)家陸續(xù)頒布了《城市污水再生利用 分類標(biāo)準(zhǔn)》、《城市污水再生利用 城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》、《城市污水再生利用 景觀環(huán)境用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》、《污水再生利用工程設(shè)汁規(guī)范》、《建筑中水設(shè)計(jì)規(guī)范》等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范了污水再生利用設(shè)計(jì)工作，也為城市污水再生利用工程設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。中水回用就是人們將經(jīng)一定工藝處理后的中水，回用于對(duì)水質(zhì)要求不高的農(nóng)牧業(yè)灌溉、市政園林綠化、車輛沖洗、建筑內(nèi)部沖廁、景觀用水及工業(yè)用水等等方面。根據(jù)寧波的實(shí)際情況中水主要用于環(huán)境用水、工業(yè)用水和城市雜用水等三類。

3.市三區(qū)中水回用現(xiàn)狀及處理工藝

相比較北京、大連、青島等北方城市應(yīng)用中水程度而言，我市的中水回用尚處于起步階段，規(guī)模較小。市城市排水有限公司利用污水處理廠二級(jí)尾水經(jīng)過(guò)深度處理即為中水的有利條件開展了一系列中水開發(fā)和運(yùn)營(yíng)工作。

2006年，OMRON CS1 系列應(yīng)用于江東北區(qū)污水處理廠中水工程（2萬(wàn)m3/日），由于受用地的限制，中水工程采用“混凝－過(guò)濾－紫外消毒”工藝。設(shè)計(jì)中水進(jìn)水水質(zhì)接近GB18918-2002一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，在水泵提升后投加PAC混凝劑，使進(jìn)水絮凝，產(chǎn)生絮狀物。水流進(jìn)入本工程特色構(gòu)筑物－D型濾池，D型濾池是一種實(shí)用、新型、高效的濾池，采用了可編程序控制器和工業(yè)電腦（PLC+IPC）組成的實(shí)時(shí)多任務(wù)集散型控制系統(tǒng)，對(duì)濾池的過(guò)濾和反沖洗及恒水位實(shí)行控制。

（1）過(guò)濾控制

筆者在濾池的相應(yīng)部位安裝了水位傳感儀、水頭損失傳感器。濾池的過(guò)濾就是通過(guò)它們測(cè)出濾池的水位和水頭損失，將水位值及濾后水閥門的開啟度送入每一個(gè)PLC柜中安裝的一塊專用模塊，調(diào)整模塊就可以調(diào)整閥門的開啟度，使濾池達(dá)到進(jìn)出水平衡，從而實(shí)現(xiàn)恒水位、恒濾速的自動(dòng)過(guò)濾。

（2）反沖洗控制

一組濾池的反沖洗由一臺(tái)公用的PLC來(lái)控制。當(dāng)過(guò)濾達(dá)到過(guò)濾周期或?yàn)V池壓差（水頭）設(shè)定值時(shí)，濾池提出反沖洗請(qǐng)求，PLC根據(jù)濾池的優(yōu)先秩序，組成一個(gè)請(qǐng)求反沖洗隊(duì)列。一旦響應(yīng)某格濾池的請(qǐng)求，PLC實(shí)施反沖洗的整個(gè)過(guò)程，在一組濾板中，不允許兩個(gè)濾池同時(shí)進(jìn)行反沖洗，當(dāng)一只濾池正在反沖洗時(shí)，其它濾池請(qǐng)求反沖洗的信號(hào)則存入公用的PLC中，然后再按存儲(chǔ)秩序，對(duì)濾池依次進(jìn)行反沖洗。當(dāng)濾池反沖洗時(shí)，公用PLC的控制過(guò)程是：①關(guān)閉待濾水進(jìn)水閥，當(dāng)濾池水位下降到
洗砂排水槽頂時(shí)，關(guān)閉濾后水控制閥，打開反沖洗排水閥；②啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，5秒鐘后，打開濾池反沖洗氣閥，對(duì)濾池進(jìn)行1分鐘氣預(yù)沖；③打開反沖洗水閥，啟動(dòng)反沖洗水泵，進(jìn)行7分鐘的氣水同時(shí)反沖洗；④關(guān)閉反沖洗氣閥，5秒鐘后，停鼓風(fēng)機(jī)，打開空氣隔膜閥排氣，進(jìn)行5分鐘清水反沖漂洗后，停反沖水泵。5秒鐘后，關(guān)閉水反沖洗閥，然后關(guān)閉反沖洗排水閥，打開待濾水進(jìn)水閥，濾池恢復(fù)過(guò)濾。整個(gè)反沖洗過(guò)程歷時(shí)約25分鐘。另外，PLC還能控制濾池的開啟個(gè)數(shù)，它根據(jù)濾池進(jìn)水流量確定濾池的開啟個(gè)數(shù)，按先停先開，先開先停的原則確定某格濾池的開、停。

4.系統(tǒng)應(yīng)用效果

具備傳統(tǒng)快濾池的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)濾速一般可達(dá)20～40m/h，是一般V型濾池的3～4倍。由于考慮到未設(shè)沉淀，設(shè)計(jì)流速為16m/h，間接起到部分沉淀作用。采用德安專利產(chǎn)品DA863纖維濾料，絮狀物被濾料截留，清水流入紫外消毒池。經(jīng)紫外消毒后出水達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，用于河道景觀用水?？紤]到此工藝是對(duì)污水中懸浮物（SS）的去除，同時(shí)去除其攜帶的部分有機(jī)污染物，是個(gè)物理去除過(guò)程。這個(gè)常規(guī)處理工藝對(duì)原水濁度、SS的去除效率較高，對(duì)TN、氨氮的去除效率很低，在污水廠出水處安裝在線COD、NH3-N儀表，接入就近PLC站，當(dāng)數(shù)值超過(guò)設(shè)計(jì)值時(shí)，PLC程序會(huì)作出相應(yīng)，控制安裝在管道上的閥門向管道內(nèi)投加漂白粉，使出水達(dá)標(biāo)。接著，在2007年，OMRON PLC CS1系列又在南區(qū)污水處理廠的中水回用工程中應(yīng)用，其處理規(guī)模是1萬(wàn)m3/日。以南區(qū)污水廠的尾水為中水工程的進(jìn)水， 進(jìn)水水質(zhì)設(shè)計(jì)為GB18918-2002一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)較高，中水工程采用混凝－過(guò)濾－加氯消毒。在進(jìn)水端投加PAC，在由PLC程序控制執(zhí)行的四個(gè)由高到底不同線速度的攪拌器攪拌下，產(chǎn)生絮狀物。在進(jìn)水泵前端投加PAM，通過(guò)水力攪動(dòng)使絮狀物進(jìn)一步結(jié)成絮塊，通過(guò)泵送水流由下而上逆流通過(guò)高效流沙過(guò)濾器的石英層，絮塊被石英砂截留，出水通過(guò)出水管流出。截留物質(zhì)隨砂子經(jīng)砂子分離器的旋轉(zhuǎn)輸送到砂子收集器中，隨壓縮空氣由上方排出，懸浮物經(jīng)可調(diào)堰流出，砂子流入洗砂器中經(jīng)多次特殊方式的清洗，由提砂泵輸送至過(guò)濾器頂部重新回到過(guò)濾過(guò)程中，高效流沙過(guò)濾器對(duì)濁度、SS去除率很高達(dá)90％，對(duì)COD、BOD去除率在50％左右。出水進(jìn)入投加氯的清水池進(jìn)行消毒，出水將用于景觀用水、工業(yè)用水及城市雜用水。

5.結(jié)束語(yǔ)

總的說(shuō)來(lái)，寧波市中水回用尚處于起步階段，規(guī)模不大，利用范圍有待拓寬。北區(qū)污水處理廠和南區(qū)污水處理廠的中水工程雖建成，但利用率不高。雖然正日益受到政府和公眾的重視和關(guān)注，但總體進(jìn)展緩慢。還存在諸多制約因素。下步需要切實(shí)做好在中水回用法規(guī)、中水規(guī)劃等方面的工作，出臺(tái)相應(yīng)的優(yōu)惠政策，提高水價(jià)，加大對(duì)水資源再生利用的宣傳，以促進(jìn)寧波中水事業(yè)蓬勃發(fā)展。