隨著治污力度的不斷加強, 目前江浙地區(qū)新、改、擴建的大中型城市生活污水處理廠均已開始全面執(zhí)行GB18918-2002一級A類排放標準。該標準對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出水已經(jīng)可以保證COD、BOD5、氨氮、總氮等污染物的達標排放, 而對TP、SS的進一步去除則需要依賴深度處理工藝, 因為纖維轉(zhuǎn)盤濾布濾池具有占地面積小、對TP和SS有較強的去除能力這些優(yōu)點, 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進一步削減降低水中TP和SS的含量, 保證出水達標。  

濾布濾池處理工藝通常采用外進內(nèi)出的方式, 如圖1所示, 即外部進水經(jīng)纖維轉(zhuǎn)盤濾布過濾后, 再從濾布濾池內(nèi)部中心筒出水。

  當濾布上粘附SS過多時, 其過濾能力會下降, 導(dǎo)致濾池水位上漲, 此時, 濾布濾池會自動反沖洗, 吸除濾布外表面的SS, 恢復(fù)濾池處理能力。如濾布濾池不及時反沖洗, 會導(dǎo)致進水水位過高, 部分進水溢流, 嚴重影響出水的SS和TP等指標。濾布濾池自帶液位計, 根據(jù)液位高低會自動啟動反沖洗, 當液位計出現(xiàn)故障時, 會導(dǎo)致自動控制系統(tǒng)出現(xiàn)異常, 影響正常的反沖洗。

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

  太湖新城污水處理廠二期工程于2010年1月正式投運, 工程處理規(guī)模為10萬噸/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AQUA公司的產(chǎn)品, 單組濾布濾池的日處理能力為1.25萬噸/天。

  AQUA濾布濾池設(shè)有自動和手動兩種反沖洗模式, 其中手動反沖洗主要在設(shè)備檢修時使用, 正常運行時均采用自動反沖洗模式。自動反沖洗需要設(shè)定兩個主要參數(shù)——反沖洗液位和定時反沖洗間隔, 筆者根據(jù)廠家現(xiàn)場培訓(xùn)時的講解制作控制流程圖如圖2示:

  由流程圖可見, 液位信號在控制系統(tǒng)中的作用非常關(guān)鍵, 一旦液位計出現(xiàn)故障, 將導(dǎo)致自控系統(tǒng)控制邏輯紊亂, 進而出現(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濾布濾池在自動模式下連續(xù)不停的循環(huán)反沖洗。筆者到現(xiàn)場后觀察, 發(fā)現(xiàn)濾布濾池觸摸屏上液位顯示5.0米, 遠超過正常液位。用萬用表檢測, 發(fā)現(xiàn)液位信號回路的電流為23m A, 超過了AI模塊20m A的上限。經(jīng)過拆檢, 發(fā)現(xiàn)液位計密封圈老化后內(nèi)部進水, 繼而損壞。由此可以判斷, 濾布濾池自控系統(tǒng)根據(jù)錯誤的液位信號認為目前濾池液位過高, 所以才會自動連續(xù)反沖洗。

  因為進口液位計采購周期較長, 短期內(nèi)難以修復(fù), 如果關(guān)停故障濾布濾池, 會造成污水處理廠長時間減產(chǎn), 將會對管網(wǎng)運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, 對設(shè)備, 特別是昂貴的進口濾布會造成很大的損耗;如果將液位信號切斷, 又會觸發(fā)低液位報警, 系統(tǒng)不反沖洗, ***終導(dǎo)致進水直接溢流, 影響出水TP和SS等指標。因此為了保證污水處理廠出水的達標排放, 必須尋找一種較為可行且快捷的應(yīng)急辦法, 在缺少液位計的情況下盡可能保證濾布濾池穩(wěn)定運行。

  那究竟有沒有辦法, 使濾池在液位計損壞后能臨時性不依靠液位信號進行定時反沖洗呢?筆者認為, 要解決問題, 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型號為226 CN, 筆記本電腦通過專用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, 本文接下來針對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)個子程序構(gòu)成, 其中光主程序就有46段, 通過對程序運行過程進行在線監(jiān)控, 筆者對整個反沖洗控制邏輯有了些許了解, 限篇幅所限, 筆者僅對啟動反沖洗的關(guān)鍵程序段 (如圖3所示) 進行說明。

  在圖3中, M16.1為反沖洗啟動標識, 相關(guān)觸點及線圈作用描述如表2:

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

1、系統(tǒng)剛上電, 所有軟、硬件開關(guān)均被切到自動時, M20.7瞬時導(dǎo)通一次;

2、系統(tǒng)處于待機狀態(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)處于待機狀態(tài), 且定時反沖洗時間到;

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

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

1、M20.3常開觸點因為液位計損壞而始終導(dǎo)通;

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

如此一來, 要解決問題就比較容易了, 只需將M20.3常開觸點刪除, 如圖4所示, 濾布濾池自控系統(tǒng)就能在液位計損壞的情況下, 定時進行反沖洗了。

  經(jīng)過了近一個月的反復(fù)觀察, 濾布濾池取消液位信號而由人工設(shè)定時間間隔定時反沖洗, 其運行效果如下:

1、在濾布濾池進水水量保持穩(wěn)定的情況下, 通過合理設(shè)定反沖洗時間間隔, 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, 濾池運行較穩(wěn)定, 不會發(fā)生進水從溢流口溢流的情況, 因此出水各項指標也均處于正常范圍內(nèi)。

2、如果進水水量波動大而反沖洗時間間隔不及時調(diào)整的話, 可能會出現(xiàn)反沖洗會不及時, 濾布濾池進水直接溢流的情況, 這會導(dǎo)致出水水質(zhì)出現(xiàn)一定的波動。針對這一問題, 一方面可以要求水處理加強巡視, 及時調(diào)整反沖洗時間間隔;另一方面可以適當降低故障濾布濾池的進水量。通過以上兩個措施, 能夠有效避免發(fā)生進水溢流情況。

3、進口液位計訂貨周期一般在6-8周。通過以上應(yīng)急辦法, 污水處理廠在液位計恢復(fù)前的這段時間內(nèi), 能夠避免長時間減、停產(chǎn), 同時又基本能夠保持穩(wěn)定運行, 達標排放, 可以說是零投入, 但獲得了比較可觀的環(huán)境效益與社會效益。

通過對PLC程序進行以上修改, 太湖廠完美實現(xiàn)了濾布濾池根據(jù)用戶設(shè)定的反沖洗時間間隔定時自動反沖洗功能, 這對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, 這只能作為液位計損壞時的應(yīng)急解決方案, 因為若濾池進水水質(zhì)和水量波動較大, 需要經(jīng)常性對反沖洗間隔進行調(diào)整, 同時對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, 所以采用的液位計都是靜壓式液位計, 其傳感器位于2米多深的池底, 密封圈老化而進水導(dǎo)致?lián)p壞的可能性較大。筆者嘗試采用超聲波液位計代替靜壓式液位計, 并試用了大半年, 效果良好。鑒于超聲波液位計故障率低, 且易于維護, 因此建議廠家從提高設(shè)備可靠性角度出發(fā), 采用超聲波液位計替代原靜壓式液位計。