隨著(zhù)國家對環(huán)保問(wèn)題越來(lái)越重視，煤化工廢水處理也成為煤化工項目建設的一項重要工作，污水排放控制指標越來(lái)越嚴格，要求煤化工企業(yè)對廢水處理做到“近零"排放。本文依據某煤化工廢水處理項目，探討煤化工廢水處理中儀表的選型和控制系統設計與應用。
1、煤化工廢水處理工藝流程
由于煤化工廢水的COD、電導率、硬度含量高，為保證回用水達到煤化工生產(chǎn)廠(chǎng)的用水要求，設計了二次處理，即廢水處理、濃水處理、分支分鹽，實(shí)現了煤化工廢水處理近*。圖1為某煤化工廢水處理項目的工藝流程。
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煤化工來(lái)水水質(zhì)COD為(90~150)mg/L，電導率為(3800~5300)us/cm，硬度為(800~1140)mg/L，通過(guò)投加石灰、碳酸鈉、混凝劑及助凝劑在廢水微渦流沉淀池中降低硬度、SS及濁度等指標后自流入原水纖維濾池，通過(guò)纖維濾池進(jìn)一步降低濁度，經(jīng)過(guò)自清洗過(guò)濾器截留微細顆粒物質(zhì)，避免超濾膜被大顆粒物質(zhì)堵塞或劃傷;通過(guò)廢水超濾膜，去除SS、膠體及大部分細菌后產(chǎn)水匯集至反滲透。微渦流沉淀池、生化處理系統產(chǎn)生的污泥經(jīng)收集后由泵輸送至污泥板框脫水機進(jìn)行處理，泥餅外運處理。一級膜脫鹽產(chǎn)水符合生產(chǎn)裝置區回用水要求，回用給附近的化工生產(chǎn)裝置再利用。
一級膜脫鹽濃水進(jìn)入二級膜脫鹽處理，再進(jìn)入納濾系統進(jìn)行分鹽處理,納濾產(chǎn)水進(jìn)入濃水反滲透系統進(jìn)行濃縮與脫鹽處理,將濃鹽水濃縮5倍以上，設置除硅系統去除二氧化硅,再進(jìn)入高壓反滲透繼續進(jìn)行濃縮與脫鹽處理，高壓反滲透濃水進(jìn)入MVR系統進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，后經(jīng)強制循環(huán)氯化鈉蒸發(fā)結晶系統產(chǎn)出氯化鈉。納濾濃水進(jìn)入高壓反滲透系統進(jìn)行濃縮與脫鹽處理，并采用“冷凍結晶+熔融結晶+MVR強制循環(huán)結晶"產(chǎn)出硫酸鈉。氯化鈉蒸發(fā)結晶母液和部分納濾濃水一并進(jìn)入雜鹽蒸發(fā)結晶器產(chǎn)出雜鹽。
2、儀表選型
污水處理中常見(jiàn)的自動(dòng)化儀表分兩大類(lèi)：熱工儀表、成分分析儀表。隨著(zhù)自動(dòng)化儀表處理技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的在線(xiàn)分析儀表應用在污水處理中，甚至參與加藥自動(dòng)控制，在設計中要考慮到取樣和分析的代表性，確保分析儀運行正常、穩定的運行狀態(tài)，只有這樣，才能保證污水處理裝置穩定運行。
所以，在污水處理中對自動(dòng)化儀表設計和選型時(shí)，應遵循以下原則：
①盡量選取可以穩定運行、方便維護、智能操作且具有較高測量精度的儀表，進(jìn)而減少儀表管理的運行和難度;
②除了考慮是否可以穩定運行，還要考慮操作起來(lái)是否容易，以及是否經(jīng)濟、節能，成本和性?xún)r(jià)比較高，以降低污水處理的成本;
③因污水處理的水質(zhì)環(huán)境較惡劣，不僅在露天進(jìn)行測量，還常常在井下和污水中進(jìn)行測量，對儀表的要求非常嚴格，所以在選型時(shí)要結合運行環(huán)境進(jìn)行挑選，保證在測量環(huán)境中儀表發(fā)生故障的可能性較低;
④在特殊環(huán)境下還要考慮自動(dòng)化儀表的特殊功能。如在爆炸區域要選擇防爆儀表，避免因儀表選型造成經(jīng)濟損失。
下面，從熱工儀表和分析儀表兩方面，結合某污水處理項目實(shí)際選型進(jìn)行具體說(shuō)明。
2.1熱工儀表
液位計選用超聲波或雷達液位計測量水池、污泥池液位，選用壓力變送器測量水罐液位;流量考慮到污水電導率較高，且含有泥沙等雜質(zhì)，選用電磁流量計測量泵出口流量;污水處理壓力較小，選用壓力變送器測量壓力;水處理溫度一般在0~50℃，采用熱電阻配溫度變送器進(jìn)行測量。
2.2分析儀表
污水處理中水質(zhì)指標是關(guān)鍵的工藝指標，為保證分析儀的精度和穩定性，選型時(shí)應從以下幾方面考慮：
①選取精度高、穩定性好、安裝簡(jiǎn)單的分析儀;
②要注意分析儀是否能適應當地的氣候環(huán)境，尤其極寒、極熱地區;
③要考慮水質(zhì)條件，在易結垢的水質(zhì)中要考慮使用帶自清洗功能的分析儀，或在安裝時(shí)增加清洗裝置;
④選取備件、試劑好采購的國內外分析儀可大大降低在線(xiàn)分析儀的維護難度。
3、控制系統配置及結構圖
空壓站、污泥處理、冷凍機組、脫水機利用PLC實(shí)現就地控制，其余數據采集和控制由DCS實(shí)現，就地PLC通過(guò)MODBUS與DCS系統連接。因項目分二個(gè)階段實(shí)施，總IO點(diǎn)有13000點(diǎn)，其中膜脫鹽段約5500點(diǎn)，分支分鹽段約7500點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò )拓撲結構采用總線(xiàn)型，選擇支持PROFIBUS、MODBUS、OPC等多種方式與第三方通訊。采用對等的網(wǎng)絡(luò )結構，過(guò)程控制網(wǎng)直接連接了系統的控制站和操作站節點(diǎn)，采用雙重化冗余設計。同時(shí)可連接系統內的任何操作節點(diǎn)、包括操作員站、工程師站等，還可實(shí)現管理信息網(wǎng)的連接，系統內的每個(gè)工程師站節點(diǎn)，均可以通過(guò)組態(tài)文件網(wǎng)絡(luò )傳輸和共享發(fā)布的方法，進(jìn)行系統組態(tài)、編譯、下載等操作。
該項目配備CCR1個(gè)、FRR2個(gè)，使用雙冗余光纖進(jìn)行通訊，一階段、二階段在軟硬件上*獨立。系統所有數據可通過(guò)OPC傳至生產(chǎn)信息管理系統，全系統配置如圖2。
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該項目選用國產(chǎn)化使用率較高的中控ECS700系統，纖維濾池、微渦流沉淀池、超濾、反滲透、弱酸陽(yáng)離子交換器、納濾系統采用順序控制，全部已實(shí)現程序控制，由操作人員認為調整某一步序的時(shí)間和進(jìn)度。
4、結論
某污水處理廠(chǎng)自2018年3月試車(chē)，已于2018年5月產(chǎn)出合格的回用水，一階段已轉生產(chǎn)，于2019年1月產(chǎn)出氯化鈉、硫酸鈉和雜鹽，標志著(zhù)煤化工廢水處理已全部打通。煤化工污水處理實(shí)現*、污水回收利用技術(shù)已趨于成熟，隨著(zhù)自動(dòng)化儀表和自動(dòng)化控制系統的發(fā)展，大規模的煤化工污水處理已實(shí)現自動(dòng)控制。
