礦井污水處理在線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

李虹燁

（浙江安諾芳胺化學(xué)品有限公司，浙江 紹興 312300）

目前，我國采礦業(yè)中污水處理工作不完善，以至于出現(xiàn)全國水資源緊缺，近75%的礦區(qū)缺水，其中45%的礦區(qū)嚴(yán)重缺水[1]。水資源短缺嚴(yán)重制約著我國采礦業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，水資源不但可以促進(jìn)采礦業(yè)的健康生產(chǎn)，而且也是采礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然要求。

1 礦井污水處理在線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖1 硬件設(shè)備電力控制結(jié)構(gòu)圖

硬件設(shè)備的電力控制主要使用三相電動(dòng)機(jī)（見圖1），其中包括啟動(dòng)、停止以及正反控制。380V交流電通過QL和KM的接觸點(diǎn)，再經(jīng)過全面防護(hù)器，最后與電動(dòng)機(jī)連接構(gòu)成硬件系統(tǒng)的主電路。在PLC程序中，S是常閉接觸點(diǎn)，當(dāng)按下S時(shí)，主電路中的KM接觸點(diǎn)發(fā)生分離，電動(dòng)機(jī)斷電并停止運(yùn)行。H是全面防護(hù)器，當(dāng)電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)過流等現(xiàn)象時(shí)，可以有效保護(hù)電動(dòng)機(jī)。

依據(jù)圖1硬件設(shè)備電力控制結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)調(diào)控電路，設(shè)置開關(guān)A1、A2、A3、A4和A5，其作用在于選擇運(yùn)行工作的手動(dòng)還是自動(dòng)調(diào)控，有助于系統(tǒng)維修。

吸泥泵控制電路，其可以調(diào)控兩臺(tái)吸泥泵和一臺(tái)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)，運(yùn)行電動(dòng)機(jī)能夠發(fā)生正反轉(zhuǎn)。此控制電路先閉合開關(guān)A1，選用自動(dòng)調(diào)控方法，在調(diào)控平臺(tái)和自動(dòng)調(diào)控電路中，利用PLC輸出接觸點(diǎn)推動(dòng)繼電器控制電路的通斷，并且在控制電路中，設(shè)定開關(guān)按鈕、控制按鈕和繼電器開關(guān)。繼電器的常開接觸點(diǎn)反饋到PLC接入點(diǎn)，其是吸泥泵和運(yùn)行電動(dòng)機(jī)的反饋信號(hào)。提升泵控制電路。

加藥控制電路。其主要調(diào)控3臺(tái)計(jì)量泵和5臺(tái)攪拌機(jī)，并按照水流量調(diào)控加藥數(shù)量。其選用開關(guān)A3，利用自動(dòng)調(diào)控方法，在控制平臺(tái)和電路中，利用PLC節(jié)點(diǎn)對(duì)加藥電路進(jìn)行控制，并設(shè)定相應(yīng)的電路保護(hù)開關(guān)。主要調(diào)控5臺(tái)污泥泵和3臺(tái)電力閥，其閉合開關(guān)A4，選取自動(dòng)調(diào)控方法，通過PLC節(jié)點(diǎn)對(duì)澄清池中的系統(tǒng)設(shè)備電路進(jìn)行調(diào)控，并在控制電路中設(shè)置相關(guān)的控制、現(xiàn)場以及保護(hù)等開關(guān)。

1.2 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，其內(nèi)容包含啟動(dòng)信號(hào)、手動(dòng)控制、集控方法控制、系統(tǒng)設(shè)備開關(guān)、報(bào)警部分以及停機(jī)信號(hào)。在啟動(dòng)信號(hào)軟件中，閉合集控開關(guān)時(shí)，現(xiàn)場即可發(fā)出報(bào)警信號(hào)，給工作人員發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)。在污水處理過程中，其具有較強(qiáng)的連續(xù)性，任何軟件程序或者系統(tǒng)設(shè)備故障均可影響生產(chǎn)線的順利運(yùn)行，因此，要重視各設(shè)備間的閉鎖聯(lián)系，在發(fā)生故障時(shí)可以及時(shí)停止設(shè)備，以免導(dǎo)致意外事故的擴(kuò)大。

控制程序?qū)⒔邮盏男盘?hào)，在控制器中進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而后將其儲(chǔ)存起來，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行顯示和導(dǎo)出信號(hào)，此轉(zhuǎn)換需要A/D程序和標(biāo)度程序來完成?？刂品椒檫h(yuǎn)程控制、手動(dòng)控制，需要對(duì)電動(dòng)機(jī)的開始和中斷程序進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)。由于不斷變化的水位，要依據(jù)實(shí)際水位選用相關(guān)的運(yùn)行水泵數(shù)量，進(jìn)而達(dá)到有效的節(jié)能減排。整個(gè)系統(tǒng)程序?yàn)轫樞蛘{(diào)控，即按照一定的順序進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)備的啟動(dòng)和關(guān)閉。水泵自動(dòng)啟動(dòng)模式是指水泵調(diào)至自動(dòng)控制模式，監(jiān)控系統(tǒng)即可根據(jù)相應(yīng)的控制程序進(jìn)行檢測和啟動(dòng)水泵，當(dāng)水位達(dá)到一定程度時(shí)，控制系統(tǒng)按照收集的信號(hào)可以啟動(dòng)水泵，并控制水泵的運(yùn)行數(shù)量。水泵啟動(dòng)流程見圖2。

圖2 水泵啟動(dòng)流程

1.3 在線監(jiān)控系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)

圖3 污水處理在線監(jiān)控系統(tǒng)流程

在線監(jiān)控系統(tǒng)主要目的為了去除水中的懸浮物質(zhì)，并按照處理程度分為一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)。其中一級(jí)是利用沉淀方法去除污水中的固態(tài)污染物質(zhì)，包含化學(xué)絮凝劑去除大量懸浮物質(zhì)等；二級(jí)是選用過濾設(shè)備做進(jìn)一步處理懸浮物質(zhì)；三級(jí)則在上述處理基礎(chǔ)上進(jìn)行過濾。污水處理在線監(jiān)控系統(tǒng)流程如圖3所示。

2 礦井污水處理在線監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用

以大同礦井污水處理為例，利用此污水處理在線監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用分析。大同礦井污水的涌水量為250m3/h，污水中的固態(tài)懸浮物質(zhì)濃度為750mg/L，超過飲用水標(biāo)準(zhǔn)為＜160mg/L；渾濁度達(dá)到150NTU，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出標(biāo)準(zhǔn)度；溶解性物質(zhì)為1536mg/L，各種有害菌落聚集數(shù)量為428CFU/ML。

表1 PAC和PAM聯(lián)合處理污水?dāng)?shù)據(jù)

3 結(jié)語

通過對(duì)污水處理在線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)此系統(tǒng)可以有效地對(duì)礦井污水進(jìn)行處理，并符合我國的節(jié)能減排政策。其是在原有在線監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)上的優(yōu)化和更新，可以提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和保護(hù)生態(tài)環(huán)境，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)采礦業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

[1]季現(xiàn)偉.礦井通風(fēng)監(jiān)測系統(tǒng)與三維通風(fēng)仿真系統(tǒng)信息融合研究與應(yīng)用[J].金屬礦山,2017,02(09)：186-190.