固定床-流化床废水处理工艺监控系统的设计与实现＊

沈 洁，余海晨，杨 涛

（1.天津轻工职业技术学院电子信息与自动化系，天津 300350；2.天津市环境保护科学研究院，天津 300191；3.西门子（中国）有限公司水处理技术部，北京 100102）

1 固定床-固化细胞流化床耦合工艺简介

流化床-固定床耦合工艺是结合流化床和固定床的特点，设计出的一体化耦合反应器能够在控制生产和运行成本的基础上，具有较好的CODCr、SS去除性能及脱氮除磷的能力，并且构造简单、结构紧凑、运行管理方便，在乡镇分散式小型综合废水处理方面具有良好的实用前景。

反应器分为5个单元，从左到右的反应单元依次是固定床#1-流化床#1-固定床#2-流化床#2-固定床#3，如图1所示。在系统运行过程中各单元的运行时间、水温、曝气量、水位及运行状态等都可以根据污水的性质、出水水质与运行功能要求灵活变化。

图1 固定床-固化细胞流化床耦合工艺设备结构图

2 系统设计

2.1 主电路设计

本系统主要执行机构采用三相交流电供电，三相空气开关控制整个系统的电源通断。FU1至FU6熔断器起过流保护作用，防止各回路发生短路现象；热继电器对负载电机M1至M3起过载保护作用，消除了主要的安全隐患。3个接触器（KM1-KM3）控制1个水泵、2个气泵独立启／停具体电路及控制电路设计，如图2所示。

控制回路使用220V交流电对接触器KM1-KM3供电，由中间继电器J1-J6控制水泵、气泵、加热器的工作，DC 24V电源对水泵、气泵及搅拌机的指示灯，电磁阀供电，通过PLC输入端的开关信号逻辑控制执行机构的动作，同时通过模拟量模块接温度传感器和液位传感器的输入控制系统的温度和水位。

2.2 控制系统设计及软件设计

为按照设计要求完成本工艺操作，本系统采用S7-200-CPU224控制器。启动按钮按下后反应系统左端进水口进水，依次经过各个反应单元，反复交替经历好氧-缺氧／厌氧的环境，最终从右侧溢流口出水。在此过程中对水位温度进行检测，当最低液位传感器处时，系统自动闭合出水电磁阀，控制进水泵工作；当液位达到2号液位传传感器处时，固定床单元中，水流总体上沿着折流板流动，形成推流式，保证流化床单元中，污水从其下部和左、右侧流过，使水流与载体上固着的生物膜充分接触，防止发生生物膜堵塞，同时气泵开始工作，对处于第二、第四单元的污水进行处理；当液位超过3号液位传感器时，进水泵关断，保证水位安全运行。整个过程温度传感器对水温进行监控，系统温度在所需环境温度范围变化。

图2 系统电路图

3 监控系统设计

3.1 监控系统界面

本设计使用kingview6.52实现对系统的监控，对系统中温度、液位、泵启停按钮等输入信息进行采集，实时监控执行机构水泵、气泵、加热装置等当前状态。同时能显示、打印历史数据报表、监控数据趋势图、弹出报警画面等功能监控系统主画面如图3所示。

图3 监控系统主画面

图4 监控系统数据库

3.2 监控系统数据库

在实时采集输入输出变量的同时，为了保证画面的流畅显示，数据库除了需要建立与下位控制器的连接建立I／O变量，还需要在内存系统中建立控制画面动作的内存变量。有数字量、模拟量两种变量类型，监控系统数据库如图4所示。

4 结束语

固定床-流化床耦合工艺能有效解决小型综合废水处理过程中生物降解水问题。本系统利用PLC对化工污水进行处理，处理过程变得简单高效。设计了PLC硬件电路图和相应软件流程图，并实现了远程监控画面和程序的开发。系统能安全稳定运行，满足水处理的要求。

［1］余海晨.固定床-固化细胞流化床耦合工艺处理乡镇园区综合废水研究［J］.安徽农业科学，2011，39（16）.

［2］敖章洪.基于PLC的城市污水处理系统设计［J］.湖南文理学院学报（自然科学版），2011，23（2）：69-72.

［3］郭永君.SBR在污水处理工艺的控制系统设计［J］.山西科技，2009（5）：133-134.

［4］郭冀峰，李 胜.水环境综合治理技术在农村地区的应用［J］.安徽农业科学，2010，38（20）：10868-10869，10890.