隨著治污力度的不斷加強(qiáng), 目前江浙地區(qū)新、改、擴(kuò)建的大中型城市生活污水處理廠均已開(kāi)始全面執(zhí)行GB18918-2002一級(jí)A類排放標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)主要污染物排放濃度的限制如表1所示。一般污水處理廠的二級(jí)出水已經(jīng)可以保證COD、BOD5、氨氮、總氮等污染物的達(dá)標(biāo)排放, 而對(duì)TP、SS的進(jìn)一步去除則需要依賴深度處理工藝, 因?yàn)槔w維轉(zhuǎn)盤濾布濾池具有占地面積小、對(duì)TP和SS有較強(qiáng)的去除能力這些優(yōu)點(diǎn), 所以許多污水廠均采用了在二沉池后串聯(lián)纖維轉(zhuǎn)盤濾布濾池的方法來(lái)進(jìn)一步削減降低水中TP和SS的含量, 保證出水達(dá)標(biāo)。  

濾布濾池處理工藝通常采用外進(jìn)內(nèi)出的方式, 如圖1所示, 即外部進(jìn)水經(jīng)纖維轉(zhuǎn)盤濾布過(guò)濾后, 再?gòu)臑V布濾池內(nèi)部中心筒出水。

  當(dāng)濾布上粘附SS過(guò)多時(shí), 其過(guò)濾能力會(huì)下降, 導(dǎo)致濾池水位上漲, 此時(shí), 濾布濾池會(huì)自動(dòng)反沖洗, 吸除濾布外表面的SS, 恢復(fù)濾池處理能力。如濾布濾池不及時(shí)反沖洗, 會(huì)導(dǎo)致進(jìn)水水位過(guò)高, 部分進(jìn)水溢流, 嚴(yán)重影響出水的SS和TP等指標(biāo)。濾布濾池自帶液位計(jì), 根據(jù)液位高低會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)反沖洗, 當(dāng)液位計(jì)出現(xiàn)故障時(shí), 會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)異常, 影響正常的反沖洗。

  本文以無(wú)錫市太湖新城污水處理廠為例, 介紹當(dāng)濾布濾池液位計(jì)損壞后的應(yīng)急處置辦法及實(shí)際效果。

  太湖新城污水處理廠二期工程于2010年1月正式投運(yùn), 工程處理規(guī)模為10萬(wàn)噸/天。該工程深度處理車間共設(shè)有8組纖維轉(zhuǎn)盤濾布濾池, 其中4組為美國(guó)AQUA公司的產(chǎn)品, 單組濾布濾池的日處理能力為1.25萬(wàn)噸/天。

  AQUA濾布濾池設(shè)有自動(dòng)和手動(dòng)兩種反沖洗模式, 其中手動(dòng)反沖洗主要在設(shè)備檢修時(shí)使用, 正常運(yùn)行時(shí)均采用自動(dòng)反沖洗模式。自動(dòng)反沖洗需要設(shè)定兩個(gè)主要參數(shù)——反沖洗液位和定時(shí)反沖洗間隔, 筆者根據(jù)廠家現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)時(shí)的講解制作控制流程圖如圖2示:

  由流程圖可見(jiàn), 液位信號(hào)在控制系統(tǒng)中的作用非常關(guān)鍵, 一旦液位計(jì)出現(xiàn)故障, 將導(dǎo)致自控系統(tǒng)控制邏輯紊亂, 進(jìn)而出現(xiàn)一些不可控的情況。

  2015年7月, 太湖廠水處理班發(fā)現(xiàn)有2組AQUA濾布濾池在自動(dòng)模式下連續(xù)不停的循環(huán)反沖洗。筆者到現(xiàn)場(chǎng)后觀察, 發(fā)現(xiàn)濾布濾池觸摸屏上液位顯示5.0米, 遠(yuǎn)超過(guò)正常液位。用萬(wàn)用表檢測(cè), 發(fā)現(xiàn)液位信號(hào)回路的電流為23m A, 超過(guò)了AI模塊20m A的上限。經(jīng)過(guò)拆檢, 發(fā)現(xiàn)液位計(jì)密封圈老化后內(nèi)部進(jìn)水, 繼而損壞。由此可以判斷, 濾布濾池自控系統(tǒng)根據(jù)錯(cuò)誤的液位信號(hào)認(rèn)為目前濾池液位過(guò)高, 所以才會(huì)自動(dòng)連續(xù)反沖洗。

  因?yàn)檫M(jìn)口液位計(jì)采購(gòu)周期較長(zhǎng), 短期內(nèi)難以修復(fù), 如果關(guān)停故障濾布濾池, 會(huì)造成污水處理廠長(zhǎng)時(shí)間減產(chǎn), 將會(huì)對(duì)管網(wǎng)運(yùn)行和防汛工作造成重大影響;如果任由系統(tǒng)連續(xù)不停反沖洗, 對(duì)設(shè)備, 特別是昂貴的進(jìn)口濾布會(huì)造成很大的損耗;如果將液位信號(hào)切斷, 又會(huì)觸發(fā)低液位報(bào)警, 系統(tǒng)不反沖洗, ***終導(dǎo)致進(jìn)水直接溢流, 影響出水TP和SS等指標(biāo)。因此為了保證污水處理廠出水的達(dá)標(biāo)排放, 必須尋找一種較為可行且快捷的應(yīng)急辦法, 在缺少液位計(jì)的情況下盡可能保證濾布濾池穩(wěn)定運(yùn)行。

  那究竟有沒(méi)有辦法, 使濾池在液位計(jì)損壞后能臨時(shí)性不依靠液位信號(hào)進(jìn)行定時(shí)反沖洗呢?筆者認(rèn)為, 要解決問(wèn)題, 只能從濾布濾池的自控程序入手。

  AQUA濾布濾池自控系統(tǒng)采用了西門子公司S7-200的PLC, CPU型號(hào)為226 CN, 筆記本電腦通過(guò)專用PPI電纜, 可以直接在線下載源程序, 這為筆者修改PLC程序提供了很大便利, 本文接下來(lái)針對(duì)PLC程序提出解決方案。

  從程序結(jié)構(gòu)上看, PLC程序主要是由主程序和數(shù)個(gè)子程序構(gòu)成, 其中光主程序就有46段, 通過(guò)對(duì)程序運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行在線監(jiān)控, 筆者對(duì)整個(gè)反沖洗控制邏輯有了些許了解, 限篇幅所限, 筆者僅對(duì)啟動(dòng)反沖洗的關(guān)鍵程序段 (如圖3所示) 進(jìn)行說(shuō)明。

  在圖3中, M16.1為反沖洗啟動(dòng)標(biāo)識(shí), 相關(guān)觸點(diǎn)及線圈作用描述如表2:

  根據(jù)梯形圖可見(jiàn), M16.1線圈若被置位, 即啟動(dòng)反沖洗程序, 這需滿足以下任意一個(gè)條件:

1、系統(tǒng)剛上電, 所有軟、硬件開(kāi)關(guān)均被切到自動(dòng)時(shí), M20.7瞬時(shí)導(dǎo)通一次;

2、系統(tǒng)處于待機(jī)狀態(tài) (既不在反沖洗也不在排泥) , 且濾池水位高于設(shè)定的反沖洗液位;

3、系統(tǒng)處于待機(jī)狀態(tài), 且定時(shí)反沖洗時(shí)間到;

4、系統(tǒng)處于待機(jī)狀態(tài), 且浮球開(kāi)關(guān)導(dǎo)通。

  根據(jù)以上分析不難發(fā)現(xiàn)液位計(jì)損壞引起系統(tǒng)不停反沖洗的問(wèn)題癥結(jié)所在:

1、M20.3常開(kāi)觸點(diǎn)因?yàn)橐何挥?jì)損壞而始終導(dǎo)通;

2、反沖洗結(jié)束后M16.1線圈被復(fù)位, M16.1常閉觸點(diǎn)再次導(dǎo)通, 進(jìn)而回路出現(xiàn)上升沿信號(hào), M16.1線圈又被置位, 反沖洗再次啟動(dòng)。

如此一來(lái), 要解決問(wèn)題就比較容易了, 只需將M20.3常開(kāi)觸點(diǎn)刪除, 如圖4所示, 濾布濾池自控系統(tǒng)就能在液位計(jì)損壞的情況下, 定時(shí)進(jìn)行反沖洗了。

  經(jīng)過(guò)了近一個(gè)月的反復(fù)觀察, 濾布濾池取消液位信號(hào)而由人工設(shè)定時(shí)間間隔定時(shí)反沖洗, 其運(yùn)行效果如下:

1、在濾布濾池進(jìn)水水量保持穩(wěn)定的情況下, 通過(guò)合理設(shè)定反沖洗時(shí)間間隔, 濾池***高液位距離溢流口約20cm, 濾池反沖洗前后液位差可控制在35cm左右, 濾池運(yùn)行較穩(wěn)定, 不會(huì)發(fā)生進(jìn)水從溢流口溢流的情況, 因此出水各項(xiàng)指標(biāo)也均處于正常范圍內(nèi)。

2、如果進(jìn)水水量波動(dòng)大而反沖洗時(shí)間間隔不及時(shí)調(diào)整的話, 可能會(huì)出現(xiàn)反沖洗會(huì)不及時(shí), 濾布濾池進(jìn)水直接溢流的情況, 這會(huì)導(dǎo)致出水水質(zhì)出現(xiàn)一定的波動(dòng)。針對(duì)這一問(wèn)題, 一方面可以要求水處理加強(qiáng)巡視, 及時(shí)調(diào)整反沖洗時(shí)間間隔;另一方面可以適當(dāng)降低故障濾布濾池的進(jìn)水量。通過(guò)以上兩個(gè)措施, 能夠有效避免發(fā)生進(jìn)水溢流情況。

3、進(jìn)口液位計(jì)訂貨周期一般在6-8周。通過(guò)以上應(yīng)急辦法, 污水處理廠在液位計(jì)恢復(fù)前的這段時(shí)間內(nèi), 能夠避免長(zhǎng)時(shí)間減、停產(chǎn), 同時(shí)又基本能夠保持穩(wěn)定運(yùn)行, 達(dá)標(biāo)排放, 可以說(shuō)是零投入, 但獲得了比較可觀的環(huán)境效益與社會(huì)效益。

通過(guò)對(duì)PLC程序進(jìn)行以上修改, 太湖廠完美實(shí)現(xiàn)了濾布濾池根據(jù)用戶設(shè)定的反沖洗時(shí)間間隔定時(shí)自動(dòng)反沖洗功能, 這對(duì)其它采用濾布濾池工藝的污水處理廠具有一定的借鑒意義。但平心而論, 這只能作為液位計(jì)損壞時(shí)的應(yīng)急解決方案, 因?yàn)槿魹V池進(jìn)水水質(zhì)和水量波動(dòng)較大, 需要經(jīng)常性對(duì)反沖洗間隔進(jìn)行調(diào)整, 同時(shí)對(duì)巡視工作也提出了更高的要求, 否則可能出現(xiàn)濾布濾池進(jìn)水直接溢流的情況, 影響出水水質(zhì)。

另外, 設(shè)備廠家可能是出于成本考慮, 所以采用的液位計(jì)都是靜壓式液位計(jì), 其傳感器位于2米多深的池底, 密封圈老化而進(jìn)水導(dǎo)致?lián)p壞的可能性較大。筆者嘗試采用超聲波液位計(jì)代替靜壓式液位計(jì), 并試用了大半年, 效果良好。鑒于超聲波液位計(jì)故障率低, 且易于維護(hù), 因此建議廠家從提高設(shè)備可靠性角度出發(fā), 采用超聲波液位計(jì)替代原靜壓式液位計(jì)。