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   DCS控制系統(tǒng)（Dis-tributed Control System）是一種集計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和過程控制技術(shù)為一體的自動(dòng)控制系統(tǒng)。在西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家制漿造紙行業(yè)廣泛使用。20世紀(jì)90年代以來，在我國(guó)造紙行業(yè)中開始應(yīng)用。廣西南寧鳳凰紙業(yè)有限公司年產(chǎn)10萬t漂白硫酸鹽商品木漿項(xiàng)目配套的污水處理系統(tǒng)也采用DCS控制系統(tǒng)，這是我國(guó)在制漿造紙污水處理中至今為止首次采用此系統(tǒng)。自1999年9月運(yùn)行以來，該污水處理系統(tǒng)運(yùn)行正常，污水全面達(dá)標(biāo)排放，今年已正式通過上級(jí)環(huán)保部門組織的驗(yàn)收。
 
    1 污水處理系統(tǒng)概述

    南寧鳳凰紙業(yè)有限公司污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用活性污泥法，污水處理能力為25000myd，主要處理蒸 煮、洗選、漂白和堿回收等工序的制漿造紙中段污水。

     其工藝流程為：生產(chǎn)車間排放的污水經(jīng)酸性或堿性污水管進(jìn)入中和池內(nèi)先混合，在池末端測(cè)定酸堿度后根據(jù)實(shí)際需要自動(dòng)選擇控制中和劑的添加，此后出水與生活污水混合經(jīng)格柵間去除雜物后流人初次沉淀池內(nèi)；污水中較大顆粒的懸浮物沉淀于底部形成初沉污泥；出水由污水泵房泵送到冷卻塔冷卻，此即為一級(jí)預(yù)處理。冷卻之后的污水自流至曝氣池內(nèi)進(jìn)行二級(jí)生化處理：曝氣池的混合液流人二沉池，經(jīng)沉淀分離后出水經(jīng)計(jì)量達(dá)標(biāo)排放；沉淀下來的污泥大部分經(jīng)回流泵房回流進(jìn)人曝氣池內(nèi)，少部分則由剩余污泥泵房泵送到污泥濃縮池，濃縮后的污泥與初沉污泥混合加人高分子絮凝劑送到帶式壓濾機(jī)上進(jìn)行脫水，于濾餅外運(yùn)處置，污濾液與污泥濃縮池的上清液一起泵送回格柵間處理。

    2 DCS控制系統(tǒng)在制漿造紙污水處理上的應(yīng)用

    2.1 DCS控制系統(tǒng)原理

    本公司采用的DCS系統(tǒng)為Valmet Automation的 DAMATIC XD控制系統(tǒng)。其控制原理為：現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備從現(xiàn)場(chǎng)采集來的信號(hào)經(jīng)I/O單元的A/D轉(zhuǎn)換，通過 I/O總線把數(shù)據(jù)傳到過程接口控制器（PIC），在過程站（PCS）需要時(shí)，PIC沿現(xiàn)場(chǎng)總線把數(shù)據(jù)發(fā)送到PCS的現(xiàn)場(chǎng)總線控制器（FBC)，F(xiàn)BC對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行濾波和線性化，然后發(fā)送到PCS的CPU。PCS的CPU依照系統(tǒng)組態(tài)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和運(yùn)算，并發(fā)送所需的數(shù)據(jù)到網(wǎng)絡(luò)連接單元（NCU）。網(wǎng)絡(luò)連接單元通過系統(tǒng)總線與其他站進(jìn)行通信。經(jīng)過程站CPU處理的數(shù)據(jù)，經(jīng)FBC、現(xiàn)場(chǎng)總線、I／O單元的D／A轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，最后送到現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)從而完成對(duì)生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制。操作員通過操作站終端輸人各種操作指令到操作站（OPS）并經(jīng)系統(tǒng)總線傳送到系統(tǒng)其他各站，來實(shí)現(xiàn)操作員對(duì)系統(tǒng)工藝的操作和對(duì)生產(chǎn)設(shè)備監(jiān)控。

    2.2 DCS控制系統(tǒng)的功能

    DCS是一個(gè)集散型的自動(dòng)化系統(tǒng)，它有很強(qiáng)的自動(dòng)化控制功能，可以滿足生產(chǎn)過程中各種要求的基本控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)量和質(zhì)量的控制。

    本系統(tǒng)在制漿造紙污水處理生產(chǎn)過程中具有以下功能： 從被控的制漿造紙污水處理生產(chǎn)過程中收集和處理測(cè)量數(shù)據(jù)；收集和處理制漿造紙污水處理生產(chǎn)過程中執(zhí)行器的狀態(tài)數(shù)據(jù)；對(duì)制漿造紙污水處理生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視和控制；對(duì)制漿造紙污水處理用電動(dòng)機(jī)、電磁閥、電動(dòng)閥進(jìn)行控制和電動(dòng)機(jī)、閥門群控，并提供所需聯(lián)鎖控制；進(jìn)行浮點(diǎn)計(jì)算；進(jìn)行邏輯操作；進(jìn)行順序作；進(jìn)行批量操作；收集歷史數(shù)據(jù)并在趨勢(shì)畫面上顯示通過記錄儀畫面，支持記錄儀組態(tài)；支持模擬盤組態(tài)提供精確報(bào)警；提供打印報(bào)表；具有與其他系統(tǒng)連接的I/O裝置；在用戶和生產(chǎn)過程間進(jìn)行內(nèi)部信息的通訊；提供維護(hù)、保養(yǎng)記錄文件；生產(chǎn)過程管理。

    本系統(tǒng)的功能是可以在污水處理控制站中實(shí)現(xiàn)各操作池可以通過總線接口連接與其他站連在一起，每個(gè)站都可獨(dú)立地進(jìn)行操作而與系統(tǒng)的其他部分無關(guān)，由于系統(tǒng)硬件為積木式結(jié)構(gòu)，因此，可根據(jù)未來發(fā)展的需要，很容易的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行修改或擴(kuò)展。

    DAMATIC XD控制室清楚地提供反映生產(chǎn)過程的整體和局部消息，有效地支持操作人員的工作。操作員可以從控制室DCS顯示器顯示的不同畫面中觀察生產(chǎn)過程的狀態(tài)，并在專用的操作終端上或直接操作在顯示器上對(duì)生產(chǎn)過程的各項(xiàng)工藝參數(shù)進(jìn)行控制，面向用戶的 DAMATIC XD控制室通過多種過程顯示畫面來支持操作者。

    2.3 在制漿造紙污水處理上的應(yīng)用與工藝控制實(shí)現(xiàn)

    2.3.1工藝控制點(diǎn)的選擇 

    采用活性污泥方法處理紙漿造紙污水，關(guān)鍵是保證曝氣池進(jìn)水水質(zhì)、溶解氧、酸堿度、營(yíng)養(yǎng)鹽氮磷、水溫和回流污泥量以及污泥脫水工藝控制在需要的范圍內(nèi)。因此，在選擇DCS控制系統(tǒng)的工藝控制點(diǎn)時(shí)，必須充分考慮到這些方面的需要才能確保在生產(chǎn)運(yùn)行中達(dá)到控制管理的目的。 本公司污水處理DCS系統(tǒng)主要的在線監(jiān)控工藝控制點(diǎn)分布：

    進(jìn)水量：曝氣池進(jìn)水計(jì)量槽主要位于污水泵房，其次是事故應(yīng)急池浮渣泵；溶解氧：曝氣池和鼓風(fēng)機(jī)房； 酸堿度：中和池和污水泵房pH值；營(yíng)養(yǎng)鹽氮磷：營(yíng)養(yǎng)鹽投加系統(tǒng)；水溫：冷卻塔和曝氣池；回流污泥量：回流污 泥泵房；剩余污泥量：剩余污泥泵房；污泥脫水間：污泥 脫水機(jī)喂人污泥量、添加污泥絮凝劑量、壓縮空氣壓力。

    2.3.2 DCS控制系統(tǒng)主要設(shè)施組成與功能.

     負(fù)責(zé)污水處理的DCS通過系統(tǒng)總線與其他車間和工段的DCS連成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。污水處理的DCS系統(tǒng)主要有基本I/O單元、過程站、操作站、報(bào)警站、操作終端、顯示器、報(bào)警打印機(jī)和報(bào)告打印機(jī)組成，再加上生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成一個(gè)完整的自動(dòng)控制系統(tǒng)。a. I／O單元：由輸人單元（如 AIUS、BIU84等）、輸出單元（如AIUB、BOU8等）、過程接口控制器組成，該部分連接現(xiàn)場(chǎng)儀表和DCS系統(tǒng)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行必要的轉(zhuǎn)換.b.過程站：是系統(tǒng)當(dāng)中最重要的部分，由CPU、現(xiàn)場(chǎng)總線控制器JBCX網(wǎng)絡(luò)連接單元（NCU）組成。所有的被控生產(chǎn)過程中收集的測(cè)量數(shù)據(jù)和執(zhí)行器的狀態(tài)數(shù)據(jù)處理，生產(chǎn)過程的控制、群控。聯(lián)鎖控制、各種運(yùn)算以及歷史數(shù)據(jù)的收集、報(bào)警信息的產(chǎn)生等都由過程站來完成。c．操作站：由CPU、圖形顯示單元（GDU）和網(wǎng)絡(luò)連接單元（NCU）組成。操作者通過操作站向系統(tǒng)發(fā)送各種指令，并通過操作站終端的顯示器來觀察生產(chǎn)過程情況，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和趨勢(shì)、報(bào)警記錄等各種信息。d．報(bào)警站：由CPU和網(wǎng)絡(luò)連接單元（NCU）組成。在接收過程站處理的報(bào)警和信息記錄并將其送到報(bào)警打印機(jī)打印。e．報(bào)告打印機(jī)：打印每日?qǐng)?bào)表。f．現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)：由各類變送器。調(diào)節(jié)閥、電磁網(wǎng)和電機(jī)等組成，變送器采集生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各項(xiàng)工藝參數(shù)，并將其以標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的方式送到DCS的I/0單元。執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受DCS送來的調(diào)節(jié)信號(hào)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行控制。污水工段的DCS系統(tǒng)通過系統(tǒng)總線與全廠的DCS系統(tǒng)構(gòu)成了一個(gè)DCS網(wǎng)絡(luò)且能夠相互通信、互相查看。通過污水處理的DCS操作終端可以查看全廠各個(gè)生產(chǎn)車間和工段的生產(chǎn)情況。狀態(tài)，以便及時(shí)調(diào)整控制污水處理的各項(xiàng)工藝運(yùn)行參數(shù)，同時(shí)也方便生產(chǎn)調(diào)度。通過調(diào)度室的DCS終端更快、更全面地了解全廠生產(chǎn)情況，及時(shí)進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化。

    2.4 主要工藝參數(shù)控制的實(shí)現(xiàn)方法

    2.4.1 污水預(yù)處理工藝參數(shù)

    酸堿度

    由于制漿造紙排放的污水酸堿度變化較大，而采用活性污泥法處理污水時(shí)，污水的pH值應(yīng)控制在適宜活性污泥中微生物正常生長(zhǎng)的范圍內(nèi)，即pH6.5－8.5。為了達(dá)到這個(gè)目的，預(yù)處理系統(tǒng)采用了雙重pH值調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)。首先，在中和池后部安裝一個(gè)在線的pH值測(cè)定儀測(cè)定出水口的酸堿度，測(cè)定的結(jié)果在控制室的控制畫面上顯示，設(shè)置在自動(dòng)狀態(tài)位置,互相可通過連鎖作用來自動(dòng)調(diào)節(jié)pH值。一旦pH值低于6，啟動(dòng)石灰乳液投加系統(tǒng)投加石灰乳液，直到pH值升高到9后自動(dòng)停止投加出H值高于9時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)硫酸投加系統(tǒng)63.221投加硫酸直到pH值降到9后，自動(dòng)停止投加。為了利用污水酸堿度的緩沖能力，避免中和劑自動(dòng)投加裝置不必要的頻繁交替運(yùn)行，延長(zhǎng)其使用壽命，上述自動(dòng)控制在設(shè)置的進(jìn)水流量范圍內(nèi)（在控制畫面上系統(tǒng)軟件虛擬控制閥63FI-3023RV設(shè)置，范圍為0-10000m只起一次作用;PH值在≤9和≥6之間時(shí)，中和劑自動(dòng)投加裝置不運(yùn)行；其次在污水泵房的集水池內(nèi)再設(shè)計(jì)安裝有一個(gè)pH值控制化儀。如果污水經(jīng)過初沉地沉淀混合后pH值仍然達(dá)不到生化處理的pH值范圍個(gè)H值控制儀將發(fā)出報(bào)警信號(hào)并聯(lián)鎖停止所有污水泵的運(yùn)行，污水則暫時(shí)經(jīng)過旁通管進(jìn)人事故應(yīng)急池內(nèi)。以上兩重pH值自動(dòng)控制裝置，有效的保證了預(yù)處理后污水pH值達(dá)到生化處理范圍。水溫：制漿造紙排放的污水，溫度一般在40℃之間，而生化處理適宜的溫度是20－30℃，因此處理時(shí)必須將污水溫度降下來。在冷卻塔前后分別有2個(gè)在線的溫度儀表，在控制室內(nèi)觀察測(cè)量后才可以通過調(diào)整冷卻塔的運(yùn)行和進(jìn)水量來控制冷卻塔污水出水溫度。

    2.4.2生化處理

    （1）進(jìn)水量 在曝氣池進(jìn)水計(jì)量槽內(nèi)安裝有在線測(cè)量器 ，在控制室內(nèi)觀察測(cè)量結(jié)果后，主要通過控制污水泵房?jī)?nèi)污水泵的運(yùn)行數(shù)量以及控制事故應(yīng)急池浮渣泵的運(yùn)行來調(diào)整。

    （2）營(yíng)養(yǎng)鹽氮磷 通過設(shè)置 63FI-3023RV和營(yíng)養(yǎng)鹽氮磷溶液投加泵的控制方式和運(yùn)行時(shí)間來實(shí)現(xiàn)。

    （3）剩余污泥與回流污泥 安裝在回流污泥計(jì)量污泥在線流量計(jì)，在控制室內(nèi)觀察測(cè)量結(jié)果后，通過控制調(diào)整污泥回流泵及剩余污泥泵的控制方式和運(yùn)行狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)。

    （4）溶解氧 曝氣池內(nèi)安裝在線溶解氧儀，在控制室內(nèi)觀察測(cè)量結(jié)果后，通過調(diào)節(jié)控制污泥回流量、進(jìn)水量、曝氣機(jī)與鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)。

    2.4.3 污泥脫水

     脫水機(jī)污泥喂料入口前安裝流量計(jì)，可以通過調(diào)節(jié)控制污泥變量泵與絮凝劑投加變量泵的運(yùn)行頻率來調(diào)整污泥脫水作業(yè)。另外，脫水機(jī)及其沖洗水泵、儀表用壓縮空氣與污泥
變量泵、絮凝劑投加變量泵。污泥貯存槽液位實(shí)行聯(lián)鎖控制。

    3 結(jié) 語(yǔ)

    DCS控制系統(tǒng)自1999年9月投人試運(yùn)行以來，已正常安全運(yùn)行了1年多，污水處理效果達(dá)到或優(yōu)于國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，可以認(rèn)為采用DCS系統(tǒng)實(shí)施制漿造紙污水處理是可行的。此外，采用這種控制系統(tǒng)實(shí)施制漿造紙污水處理運(yùn)行管理還具有自動(dòng)化程 度高、可實(shí)現(xiàn)在線控制、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)省勞力、優(yōu)化生產(chǎn)工藝、合理利用資源。降低運(yùn)行費(fèi)用等優(yōu)越性。