冶煉總廠原來的污水處理工藝較簡單，基本由人工操作控制，隨著企業(yè)污水種類的增多，水質(zhì)復(fù)雜且不穩(wěn)定，采用人工操作控制污水很難達(dá)標(biāo)排放。近兩年此冶煉總廠對污水處理站的工藝和儀表進(jìn)行了技術(shù)改造，污水處理已基本實現(xiàn)全自動化操作控制。
1.
自動化儀表在污水處理中的重要性
在現(xiàn)代化污水處理過程中，無論采用何種工藝，其工藝過程都存存大量需要檢測的參數(shù)，因此目前大型生活污水處理廠或者工藝污水處理廠一般都設(shè)有液位、液位差、流量、壓力、PH值、溫度、溶解氧、污泥濃度、氧化還原電位、污泥界面、在線BOD、在線COD、在線氨氮、在線總磷等自動化儀表。通過這些檢測儀表獲取的各種上藝檢測參數(shù)從而對工藝過程中的各種工藝設(shè)備進(jìn)行控制，協(xié)調(diào)供需之問、系統(tǒng)各組成部分之間、各污水處理工藝之間的關(guān)系，以便使各種設(shè)備與設(shè)施得到更充分、合理的使用。其中工藝過程中的一些重要工藝參數(shù)例如溶氧值、曝氣量等都是保證工藝自動控制的重要保證，通過這些儀表檢測值來自動調(diào)節(jié)和控制工藝設(shè)備的合理運行。這些自動化儀表不僅對于污水處理工藝過程起著指導(dǎo)作用，同時也可以對工藝處理過程進(jìn)行監(jiān)控報警，保障生產(chǎn)和設(shè)備安全，而且還起著向相關(guān)管理部門提過檢測指標(biāo)的重要作用。綜上所述，可以看到自動化儀表對于污水處理過程起著重要的作用，是計算機控制的前提條件和自動化控制的基礎(chǔ) 。
2.
主要儀表設(shè)計與應(yīng)用
在污水處理中的自動化儀表主要分為熱工儀表和成分分析儀表。熱工儀表主要包括溫度、壓力、液位、流量這些物理量檢測儀表，熱工儀表大致都由測量元件(傳感器)部分、中間傳送部分和顯示部分(包括變換成其他信號)構(gòu)成。成分分析儀表存污水處理過程中常常稱之為水質(zhì)分析儀表，例如溶解氧儀、在線BOD儀、在線COD儀等。這部分儀表的主要特點是專用性強，形式多樣，但每種成分分析儀的適用范圍往往都限于某種介質(zhì)成分分析。
2．1溫度與壓力儀表
在厭氧消化過程中為保證其正常良好反應(yīng)，介質(zhì)溫度需要保持在一定的溫度范圍內(nèi)，因此需要設(shè)置溫度檢測點，通常設(shè)計的典型熱敏元件是鉑熱電阻。由于熱電阻信號需要自動控制系統(tǒng)配套專用熱電阻模塊，而水處理過程中的溫度監(jiān)測點并不多，因此可以考慮存儀表設(shè)計時采用溫度變送器將熱電阻信號轉(zhuǎn)換為4～20m A信號從而接入標(biāo)準(zhǔn)的模擬量模塊。 污水處理中壓力檢測多為泵出口處設(shè)置就地壓力表或壓力變送器，如果需要設(shè)置壓力變送器則多選用目前應(yīng)用非常廣泛技術(shù)也很成熟的智能型壓力變送器，以便于通過配合手操器對壓力變送器進(jìn)行量程設(shè)置、調(diào)零等操作。
2．2流量儀表相對而言，在污水處中流量計是非常重要的一類儀表。
污水處理廠的進(jìn)出水水量、回流污泥量、曝氣量以及消化池產(chǎn)氣量等都是工藝生產(chǎn)所必須測量的流量參數(shù)。另外，為了對污水處理廠的運行經(jīng)濟(jì)效果進(jìn)行考核、分析，也要依靠流量測量儀表來提供必要的數(shù)據(jù)。 在污水處理廠流量測量儀表中，目前應(yīng)用較為廣泛的是電磁流量計、超聲波流量計、差壓式流量計以及明渠流量計等。
2．3物位儀表
物位檢測儀表按照被測介質(zhì)分為液位檢測儀表和料位檢測儀表，污水處理中使用較多的是液位檢測儀表，其中又以超聲波液位計為主。這種液位計無機械可動部分，可靠性高，安裝簡單、方便，屬于非接觸測量，且不受液體的粘度、密度等影響，因此多用于藥池、排泥水池等的液位測量。
超聲波液位計的傳感器由一對發(fā)射、接收換能器組成。發(fā)射換能器面對液面發(fā)射超聲波脈沖，超聲波脈沖從液面上反射回來，被接收換能器接收。根據(jù)發(fā)射至接收的時間可確定傳感器與液面之問的距離，即可換算成液位。
其精度為±0．5％。根據(jù)超聲波液位計的非接觸式測量原理，因此從理論上來講，它適用于污水處理工藝過程中的液位測量。但在實際應(yīng)用中它會受到各種因素如安裝位置、溫度、壓力、濕度以及被測介質(zhì)表面的泡沫、浪涌等的影響。因此，正確選擇和使用超聲波液位計有著十分實際的意義。應(yīng)根據(jù)實際的測量范圍來選擇合適的儀表。根據(jù)超聲波特性，頻率越低，傳輸距離越遠(yuǎn)，但聲波的指向性就越差；頻率越高，指向性越好，但傳輸距離越小。目前超聲波液位計的測量范圍從0．5米到幾十米。 此外對于工藝不要求連續(xù)檢測僅需報警或聯(lián)鎖設(shè)備動作的池內(nèi)、活液罐等設(shè)備液位可采用液位開關(guān)進(jìn)行檢測，從而控制儀表設(shè)備的投資。
2．4分析儀表
在污水處理過程中，有許多反映水質(zhì)的重要參數(shù)如：溶解氧(DO)、PH、污泥濃度、濁度、SS懸浮物等。在線檢測這些參數(shù)可以實時地了解和掌握污水處理的情況，并根據(jù)這些參數(shù)對工藝及設(shè)備的運行進(jìn)行自動控制和調(diào)整，以確保污水處理的正常運行并達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。在以往的水處理廠中大多是采用化驗分析的方法來得到的，隨著自動化儀表測量技術(shù)等領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展，越來越多的水質(zhì)分析儀表逐漸應(yīng)用于污水處理。這類儀表主要包括：溶解氧儀、化學(xué)需氧量(COD)分析儀、PH計等。
2．5其他儀表
污水處理系統(tǒng)自動化儀表還有無紙記錄儀、電磁閥、自攪拌排污泵、壓力自動開關(guān)等。無紙記錄儀具有高速信息采集和處理、萬能 信號輸入、 大容量閃存芯片實現(xiàn)超長時間數(shù)據(jù)存儲、使用us B接口存儲備份或轉(zhuǎn)存歷史數(shù)據(jù)等功能，并能同時指示各路通道的上、下限報警。合理的電路設(shè)計使攪拌器、泵和電磁閥聯(lián)鎖，實現(xiàn)了全自動污水處理。
3.
污水處理工藝流程
此冶煉總廠污水處理工藝流程見圖1。污水處理站污水處理能力約為500m／d，采用石灰中和加硫化處理的三級處理工藝，各級處理均通過儀表實行自動控制。一級中和用石灰乳與酸性污水反應(yīng)生成石膏，通過在線pH計自動控制石灰乳加入量，以保證反應(yīng)槽出口pH值在5左右。二級中和也通過在線pH計自動控制石灰乳加入量，以保證反應(yīng)槽出口pH值在9左右，污水在調(diào)節(jié)池內(nèi)充分反應(yīng)后除去大部分重金屬。在硫化反應(yīng)槽內(nèi)，通過1臺電磁流量計按比例固定加入Na：S溶液，以除去污水中殘留的重金屬；同時通過在線pH計利用酸性污水反調(diào)將出口pH值控制在7～9。各級反應(yīng)槽出口pH值均控制在較小的范圍內(nèi)變化，如果人工操作控制是根本無法實現(xiàn)的。例如一級中和處理中石灰乳泵只要多開十幾秒，一級中和反應(yīng)槽出口pH值就會立刻由4變到8以上，由此可見用自動化儀表進(jìn)行操作控制的必要性。
4、儀表設(shè)計原則與注意事項
4．1污水處理儀表主要設(shè)計原則在污水處理工藝流程中，現(xiàn)場儀表不僅負(fù)責(zé)采集工藝參數(shù)，以確保自動控制系統(tǒng)正常運行和控制，還是科學(xué)管理、環(huán)保監(jiān)控的重要基礎(chǔ)保證，因此在設(shè)計選型時應(yīng)盡量選用精度佳、穩(wěn)定性好、免維護(hù)或低維護(hù)的智能儀表，為了生產(chǎn)過程中便于現(xiàn)場巡視與儀表維護(hù)，設(shè)計 中可采用帶現(xiàn)場顯示的變送器， 與此同時也應(yīng)盡量注意儀表的性價。比在設(shè)計配置污水處理儀器儀表時，必須考慮到安全防護(hù)手段。由于污水處理環(huán)境比較惡劣，很多現(xiàn)場儀表在井下或則露天環(huán)境，更有些浸泡在污水里。井下儀表和浸泡存污水里的儀表防護(hù)等級可選IP68，露天的儀表選IP65，同時應(yīng)該根據(jù)儀表的具體考慮設(shè)置儀表保護(hù)箱，在北方等溫度較低地區(qū)還應(yīng)考慮保溫措施。
儀表的設(shè)計應(yīng)考慮環(huán)境的適應(yīng)性。特別是傳感器如直接與污水、污泥介質(zhì)接觸，很容易腐蝕和結(jié)垢。因此應(yīng)盡量選擇非接觸式的、無阻塞隔膜式、電磁式和可清洗式的傳感器(如超聲波、電磁式等)。
在儀表設(shè)計中應(yīng)盡量選用不斷流拆卸式和維護(hù)周期較長的儀表，方便維護(hù)管理。在儀表設(shè)計中優(yōu)先考慮節(jié)能型的儀表產(chǎn)品。儀表設(shè)計中對于特殊場合應(yīng)考慮儀表的防爆性能。對于處于雷區(qū)的污水處理，儀表變送器的電源和送信號到PLC的輸出端應(yīng)接防雷器，保證系統(tǒng)的安全可靠性。對于泥區(qū)的儀表，由十泥區(qū)的整個空氣中，有較大比例的沼氣。儀表配置應(yīng)選用本安型儀表，在進(jìn)行電器連接時應(yīng)與安全柵組成本安防爆系統(tǒng)。而且安全柵和電源置于安全區(qū)。安全柵在選型時一定要注意防爆等級及廠家是否有防爆合格證。
4．2 污水處理中儀表設(shè)計中的注意事項許多分析儀表的傳感器是電極(PH計、溶解氧等)組成的，而在實際使用中，電極易被油脂或污物覆蓋而不能測量。因此在這些分析儀的選型時，必須充分考慮電極的清洗問題。目前，清洗方式有人工定期清洗，或機械清洗、超聲波自動清洗、溶液噴射清洗以及空氣噴射清洗。在儀表設(shè)計中應(yīng)盡量選用不斷流拆卸式和維護(hù)閩期較長的儀表的同時，對于清洗、維護(hù)及更換時必須拆卸的管道式安裝儀表及其傳感器，應(yīng)在管道上設(shè)計安裝旁通閥，以免在其更換或發(fā)生故障時，需要停止工藝運行。 污水處理中儀表設(shè)計需要與工藝緊密結(jié)合，選取合適的測量或取樣位置。分析儀表的安裝位置一定要選擇在活動的區(qū)域，不能設(shè)置在死區(qū)。若設(shè)置在引出工藝管路時，這根工藝管路中介質(zhì)必須是流動的。
5、結(jié)束語
該冶煉總廠污水處理站自2007年開始實施自動化儀表改造，目前各類設(shè)備運行情況良好，處理后的污水能夠穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。自動化儀表的設(shè)置不但大大減少了操作人員的工作量，而且能夠?qū)崟r、準(zhǔn)確地反映污水處理裝置的重要參數(shù)，為保證整個污水處理系統(tǒng)長期、穩(wěn)定運行發(fā)揮了重要作用。
