編碼器HS35F-100-R2-SS-1024-ABZC-4469-SM1
編碼器HS35F-100-R2-SS-1024-ABZC-4469-SM18
編碼器HS35F-100-R2-SS-1024-ABZC-4469-SM18
惠言達寄語
人生的經歷就像是鉛筆一樣，開始很尖，經歷的多了也就變得圓滑了，如果承*就會斷了。
ABB 繼電器 TA200DU200
TAHUA 斷路器 DZ47-63 D10 3P
TAHUA 斷路器 DZ47-63 C10 3P
DELIXI 變壓器 BK-150 220V
西門康 二極管油壓 SKKD100/16
英飛凌 模塊 BSM100GB170DLC
SIEMENS 電容絲 5SE2310NE02D01.10A
FUJI 觸摸屏 V806ITD
SUNX 光電開關 CX-482 NPN型
SICK 傳感器 VTE18-4P2240 DC24V
CARLO GAVAZZI 繼電器 RMIA4-5230(含底座）
ROSS 電磁閥 D3573A8161
TOKIMEC 電磁閥 EPDG1-3-33C-20-A1-21
REXROTH 電磁閥 DBDH10P10/200
REXROTH 電磁閥 DBDH6P10/200
VIPA 接頭 VIPA972-0DP10
SICK 光電開關 VTE18-4P4240
SICK 光電開關 VTE18-4P2240
IFM 接近開關 IFS205+EVC007
IFM 接近開關 IFS204+EVC007
IFM 接近開關 IF7100+EVC007
IFM 接近開關 IF7101+EVC008
NOVOTECHNIK 位置尺 LWH-250
NOVOTECHNIK 位置尺 LWH-600
ABB 接觸器 A185-30-11 110V
SCHNEIDER 接觸器 LC1D95F7C
SMC 接近開關 D-A73CL
SMC 接近開關 D-A73CZ
SMC 接近開關 D-M9BL
SIEMENS 空氣開關 5SJ63047CC20
SIEMENS 空氣開關 5SJ63107CC20
SIEMENS 空氣開關 5SJ63207CC20
SIEMENS 空氣開關 5SJ63257CC20
SIEMENS 空氣開關 5SJ63327CC20
SIEMENS 空氣開關 5SJ63407CC20
SIEMENS 空氣開關 5SJ62047CC20
SIEMENS 空氣開關 5SJ62067CC20
SIEMENS 空氣開關 5SJ61027CC20
SIEMENS 空氣開關 5SJ61047CC20
SIEMENS 空氣開關 5SJ61067CC20
SIEMENS 空氣開關 5SJ61107CC20
SIEMENS 空氣開關 5SJ61167CC20
SMC 汽缸 CQ2B20-10S
SMC 汽缸 CQ2B25-10S
ITALVIBRAS 電機 MVSI 10/5200-S02 3.8KW/50HZ/1000RPM/51.1KN400V
SEW 減速機 SA47DM90S4 型號升級SA47DRE90M425.72000260.02.0001.06.20
MITSUBISH 模塊 Q64TCTT
MITSUBISH 模塊 FX2N-64MR-001
E+H 液位變送器 FMI51-A1AMRJB2A1A L=260MM
PHOENIX 傳感器分線器 SACB-8/8-L-C SCO 1516823
PHOENIX 傳感器電纜 SAC-4P-M12MS/1.5-PUR/M12FR 1668496
PHOENIX 傳感器電纜 SAC-4P-M12MS/3.0-PUR/M12FR
PHOENIX 回拉式彈簧接線端子 ST1.5 灰色500V/17.5A
EJA 布朗協議手操器 BT200
SCHNEIDER 操作面板 VW3A1101
REXROTH 電磁閥 4WE 10E 3X/CG24K4
FESTO 電磁閥 MLH-5-1/8-B-DC24V 含線圈
BURKERT 電磁閥 B213A.10.NBR,MS,G1/2.24V.50HZ 含線圈
SAUER DANFOSS 馬達 OMM20 151G0002
IFM 光電開關 OGP101.DC10-30V
SIEMENS 兩檔自鎖按鈕 3SB3400-0A
REXROTH 減壓閥 3DR10P1-5X/75X/00M1
SMC 密封件 C96SDB125-PS
MITSUBI 變頻器 FR-F740-S90K-CHT
CARLO GAVAZZI 傳感器 PA18CSD04PASA
CARLO GAVAZZI 電源 SPD12181
CARLO GAVAZZI 電源 SPD24181
CARLO GAVAZZI 傳感器 IA12DSN04POC
MAC 電磁閥 35A-ACA-DDAA-1BA
OMRON 開關 D2VW-5-1M(CHN)
OMRON 傳感器 E3Z-G81 2M
SCHNEIDER 繼電器 REXL2TMP7
SIEMENS 熔斷器 3NE3336
造紙廠污水中含有大量的污泥，把污泥提取出來后，再對污水進行處理，可以循環再利用，而提取出來的污泥也會污染環境。目前造紙污泥的處理方法有填埋、焚燒、制成有機肥等，但污泥提取后含水量大，給進一步的處理帶來了很大難度，所以要對污泥進行進一步的脫水。本文闡述了一種造紙污泥深度脫水控制系統的設計方案，經過使用驗證，系統運行穩定，污泥干度較其它方法有了大的提高。
【關鍵詞】造紙污泥；深度脫水；控制系統
引言
造紙廠污水的量很大，其中可沉淀固體顆粒較多、有毒成分較多、COD和BOD濃度較高、氨濃度較高、含有重金屬，污染嚴重。在處理造紙廠污水時，先把其中的污泥提取出來，再對污水進行進一步的處理，達標后可以進行回用或者排放。而提取出的污泥，一般采用填埋、焚燒發電、制成有機肥、作為添加成分制成建材等。早期，我國采用填埋的方式較多，但填埋也會對土壤造成二次污染，并且會發出臭味，污染環境。隨著國家對環保提出的要求越來越高，這種方式已不可取。現在處理污泥的原則是“減量化、無害化、資源化”。造紙廢水處理過程中產生的污泥，含水率高，體積大，運輸困難，也不便于進行無害化處理，如焚燒等。所以無論是采用哪種處理方式，提高造紙污泥的干度都是需要解決的問題。造紙污泥中的水分以四類方式存在：間隙水、表面吸附水、毛細水、顆粒內部水，水與污泥的結合度高，難于脫水。一般的脫水方式，如帶式壓濾機，脫水后的污泥干度高只能達到40%左右，為了進一步提高污泥的干度，可以采用兩步的方式，一步，初步脫水，干度達到15%以上，第二步，機械壓榨，將干度提高到45%以上，這樣，污泥就可以進一步利用或者焚燒了。
1污泥深度脫水工藝流程
脫水工藝流程包括制備絮凝劑溶液，污水與絮凝劑溶液在混凝反應罐進行絮凝反應，然后進入一次重力脫水，一次脫水后的污泥進入二次螺旋壓榨脫水，二次脫水的污泥干度大大提高，可以進行下一步的處理，如焚燒或者再利用。其工藝流程如圖1所示。
1.1絮凝劑溶解工藝
在造紙污水中添加絮凝劑，可破壞污泥的穩定性，使其凝結為穩定的絮狀，并與污泥中的非結合水分離，以便下一步進行污泥的分離和脫水。但是，不同種類的紙漿、不同的工藝，所產生的污水的成分差別很大，同時絮凝劑的種類繁多，如：有機絮凝劑、無機絮凝劑，還有陰離子、陽離子之分，有機絮凝劑的分子量還有高有低，所以到底用那種絮凝劑，絮凝劑的添加量很難有固定的公式。在進行污泥脫水之前，需要做大量的試驗，來驗證針對某種污水到底哪種絮凝劑效果好，添加量多少才能達到佳的絮凝效果。絮凝劑的添加量并不是越多越好，如果多了，絮凝后的泥團包得太緊，反而不利于污泥內部水的脫離，只有通過反復試驗，才能找到一個佳的添加量。目前使用較多的有機絮凝劑溶解于水后，與污水混合，才能起到絮凝作用。但粉狀的有機絮凝劑在水中的溶解時間很長，能達到30分鐘以上才能充分溶解，所以需要有幾個攪拌罐用來預先溶解絮凝劑。絮凝劑要緩慢的添加，如果添加快了，會在水中形成一團，則非常難以溶解，在溶解過程中，還要不斷的攪拌。溶解好的絮凝劑溶液，輸送到絮凝劑罐備用。
1.2污泥絮凝工藝
為了混合均勻，絮凝劑溶液和污水在進入混凝反應罐之前的管道內充分混合，然后從混凝反應罐的底部進入，在攪拌器的攪拌下，充分混合，并絮凝成穩定的團絮狀，然后從反應罐的上部流出，進入下一工序，即一次重力脫水。為了達到理想的絮凝效果，需要反復試驗絮凝劑的加藥比例，同時，要測試污水中的纖維含量，纖維含量越高，絮凝效果越好，進行深度脫水時越容易，脫水后的污泥干度越高。如果污水中的纖維含量低，可在混凝反應罐中加入一定量的造紙漿渣或其它類似材料，可以提高絮凝效果，提高污泥的脫水性能。
1.3一次重力脫水
經過充分絮凝后的污水，進入一次重力脫水，沿著45度左右的傾角，采用螺旋輸送斜上方。在輸送過程中，由于重力的作用，大部分的水會通過濾筒排出，排出后的污水中污泥含量已經很低，再經過進一步的處理凈化，達到標準后可以循環再利用或者排放，而剩下的污泥的干度大大提高，可以達到15%以上。一次重力脫水的螺旋長度不宜過長，旋轉速度不宜過高，以防止絮凝后的污泥絮狀被打碎，打碎后則下一步的脫水就困難了。
1.4二次螺旋壓榨脫水
經過一次重力脫水后，污泥的干度仍然較低，不便于運輸或進行進一步的處理，需要再次進行脫水。目前的機械脫水設備有板框壓濾機、帶式壓濾機、離心過濾機及單螺旋壓榨脫水機等。采用機械式的單螺旋壓榨機進行二次脫水，脫水效果好，可使污泥的干度提高到45%以上，便可以進行進一步的處理了，如焚燒、制肥或生產建材等。單螺旋壓榨機水平放置，其螺旋是變徑變螺距的，螺旋外面的濾筒上有大小不同的排水孔，在螺旋的開始段，出水量大，孔大，在越靠近螺旋的尾部，出水量越來越小，出水孔也越小。在壓榨過程中，污泥在螺旋中的體積受到壓縮，壓出的水會從排水孔排出，回流到污水池。
2污泥深度脫水控制系統設計
2.1污泥深度脫水控制系統硬件配置
采用西門子S7-200系列的CPU226可編程控制器來控制，附加2個模擬量輸入模塊EM231，來實現現場儀表如污水流量計、濃度計、絮凝劑流量計、壓力表信號的采集，附加2個模擬量輸出模塊EM232，來實現變頻器、氣閥的控制。人機界面采用昆侖通態的觸摸屏，采用MCGS組態軟件組態主控界面，如圖2所示。通過人機界面，實現了對控制過程的實時監控、控制系統的參數設置、手動調整控制、系統的報警、及生產過程的管理等。
2.2污水泵的控制
污水泵電動機功率為7.5KW，采用變頻控制，根據產量的需要，由操作人員在控制臺手動調節污水流量。用流量計來檢測污水流量，流量計信號進入PLC模擬量輸入，通過PLC處理該信號，一方面用于加藥泵控制的輸入信號，另一方面，在觸摸屏上顯示出污水流量，以方便操作人員進行產量的調節。
2.3絮凝劑量的控制
為了保證達到好的絮凝效果，必須嚴格控制絮凝劑的量，采用計量泵（2.2KW）來輸送溶解好的絮凝劑溶液混凝反應罐，變頻器控制，并安裝流量計來測量流量，根據污水的流量及污水的濃度，按照預先試驗得出的加藥比例，計算得出需要的絮凝劑的量，加藥量的計算公式為：Q藥=Q污水×K1×K2（1）式中：Q藥—加藥泵流量；Q污水—污水流量；K1—污水濃度系數；K2—加藥比例。計量泵采用PID控制以實現動態調整流量，PID的輸入為污泥量與加藥比例的乘積，即所需的加藥量，控制器輸出用于控制變頻器，來調節絮凝劑計量泵的轉速，以調節加藥量，通過流量計測出絮凝劑的實際流量作為反饋控制量，其PID控制系統原理圖如圖3所示。編程時，可采用西門子PLC編程軟件中的PID指令向導來進行編寫，并且可通過PID的自整定功能來確定PID的相關參數，就會方便得多。在實際工作中，污水濃度的變化不大，也不頻繁，所以可以采用離散取樣的方式來控制，即在程序中采用一個定時器控制，每隔一段時間，如30分鐘，通過濃度計對污水濃度取一次樣，來計算污泥量，作為加藥泵控制的輸入。
2.4一次重力脫水的控制
一次重力脫水電動機功率為7.5KW，采用變頻調速，可根據污水流量的大小，從控制臺的觸摸屏手動調節電動機的速度。由于在一段時間內，污水的流量不需經常改變，該電動機也不需要經常進行調速。
2.5螺旋壓榨脫水的控制
螺旋壓榨電動機為37.5KW，電動機采用變頻調速。為了提高出泥的干度，在螺旋的末端，采用三個氣缸給螺旋末端施加一個回壓，通過氣缸恒壓控制回路完成氣缸的恒壓控制，通過PLC的PID控制程序自動調整氣缸壓力，使氣缸保持恒壓。該PID控制回路的輸入為氣缸壓力，通過壓力表檢測氣缸實際壓力作為反饋控制，其PID控制系統原理圖如圖4所示。在實際工作中，污泥容易在螺旋壓榨脫水機中發生堵塞并打滑，且一旦堵塞，需人工清理，處理非常費時。所以，為了保證系統的穩定性，還要再附加一個控制，從變頻器的輸出信號中采集變頻器輸出電流，引入PLC的模擬量輸入，通過PLC對變頻器的輸出電流進行監控，如果輸出電流超過了電動機額定電流的90%，說明污泥在螺旋內的阻力增加，有堵塞情況，則進入干預程序，進行干預處理，處理方法為通過PLC程序自動提高螺旋電動機的速度，使螺旋中的污泥盡快排出，以解除堵塞。如果仍然沒有效果，監控到的輸出電流超過了額定電流的95%，則干預程序改為電動機行60秒鐘反轉，再正轉，以使堵塞的污泥盡快排出。從實際應用看，該方法簡單易行，能夠解除大多數的污泥堵塞情況。
3結語
以上污泥深度脫水控制裝置，在造紙廠經過了長時間的試驗驗證，污泥干度達到了45%以上，脫水后的污泥體積大大縮小，既容易運輸，也便于進行下一步的處理。從該控制系統運行的實際效果來看，運行穩定，自動化程度高，需要較少的人力，很好地解決了造紙廠污水中的污泥處理難題。
SIEMENS 模塊 6ES7326-1BK01-0AB0
SIEMENS 變頻器 6SE6440-2UD21-5AA1
SIEMENS 面板 6SE6400-0BP00-0AA1
CARLO GAVAZZI 繼電器 DMB51CM24B006C
ABB 斷路器 E1N1000 R1000 PR121/P-LI WMP 3P NST
ABB 斷路器 E1N800 R800 PR121/P-LI WMP 3P NST
ABB 斷路器 E2N2000 R2000 PR121/P-LI WMP 3P NST
ABB 斷路器 E3N3200 R3200 PR121/P-LI WMP 3P NST
ABB 抽架 FP:E1 WHR-HR 3P NEW
ABB 抽架 FP:E2 WHR-HR 3P NEW
ABB 抽架 FP:E3 WHR-HR 3P NEW
ABB 欠電壓脫扣器 UNDER VOLTAGE RELEASE 220/230V E1/6
ABB 控制器 ATS022
ABB 聯鎖電纜 垂直放置的斷路器-A-E1/6
ABB 機械聯鎖 E1-E2-FV/WMP
ABB 機械聯鎖 E3-FV/WMP
ABB 機械聯鎖 A / B / D-FV/WFP E1/6
ABB 接觸器 A63-30-11 380V
ABB 接觸器 A110-30-11 380V
ABB 接觸器 A145-30-11 220V
ABB 斷路器 S3H250 R250 TM 10ITH FF 3P
ABB 斷路器 S3H250 R200 TM 10ITH FF 3P
SIEMENS 模塊 6ES7 158-0AD01-0XA0
SIEMENS 模塊 6ES7 307-1KA02-0AA0
SIEMENS 模塊 6ES7 390-1AF30-0AA0
SIEMENS 模塊 6ES7 315-2AH14-0AB0
SIEMENS 模塊 6ES7 953-8LL31-0AA0
SIEMENS 模塊 6ES7 321-1BL00-4AA1
SIEMENS 模塊 6ES7 322-1BL00-4AA1
SIEMENS 模塊 6ES7 331-7KB02-4AB1
SIEMENS 模塊 6ES7 972-0BA12-0XA0
ABB 接觸器 A30-30-10 220V
ABB 接觸器 A16-30-10 220V
ABB 接觸器 A9-30-10 220V
ABB 接觸器 TA25DU-19M
ABB 接觸器 TA25DU-1.0M
OMRON 繼電器 H3CR-H8L M AC220V
OMRON 繼電器 P2CF-08
SCHNEIDER 繼電器 RXM2LB2BD
SCHNEIDER 繼電器 RXZE1M2C
SCHNEIDER 微斷 IC65N C10 2P
SCHNEIDER 微斷 IC65N C6 2P
SCHNEIDER 按鈕 XB2BVM3LC
SCHNEIDER 按鈕 XB2BVM4LC
SCHNEIDER 按鈕 XB2BVM5LC
SCHNEIDER 按鈕 XB2BA31C
SCHNEIDER 按鈕 XB2BA42C
SCHNEIDER 按鈕 XB2BA51C
SCHNEIDER 按鈕 XB2BD33C
SCHNEIDER 斷路器 LV430671
SCHNEIDER 斷路器 LV429676
SCHNEIDER 斷路器 LV429677
SCHNEIDER 微斷 IC65N 1P C10A
SCHNEIDER 微斷 IC65N 2P C10A
SCHNEIDER 微斷 IC65N 2P C6A
SCHNEIDER 微斷 IC65N 1P C4A
SCHNEIDER 繼電器 RXM2AB2P7
SCHNEIDER 繼電器 RXZE2M114
SCHNEIDER 繼電器 RXM041FU7
SICK 傳感器 DT500-A511 訂貨號：1040466
SIEMENS 模塊 6ES7331-7KF02-0AB0
SIEMENS 模塊 6ES7332-5HD01-0AB0
SIEMENS 模塊 6ES7321-1BL00-0AA0
ABB 接觸器 A50-30-11 220V
ABB 斷路器 E1B1250 R1250 PR121/P-LI WMP NST
ABB 底座 FP:E1 WHR-HR 3P NEW
SCHNEIDER 傳感器 XS630B1MBL2
SIEMENS 儲存卡 6GK1900-0AB00
SCHNEIDER 微斷 IC65N 2P C40A
SCHNEIDER 微斷 IC65N 2P C16A
SCHNEIDER 微斷 IC65N 2P C6A
SCHNEIDER 微斷 IC65N 2P C2A
SCHNEIDER 微斷 IC65H 4P D20A
SCHNEIDER 微斷 IC65H 4P D32A
SCHNEIDER 微斷 IOF 訂貨號：A9A26924
SCHNEIDER 微斷 VIGI IC65 ELE 4P 40A 300MA AC
ABB 電機 M2QA180L4A 22KW立臥兩用
SIEMENS 觸摸屏 6AV6643-0CD01-1AX1
OMRON 繼電器 MY2NJ DC24V 含底座
SIEMENS CPU 6ES7317-2EK14-0AB0
SIEMENS CPU 6ES7315-2AH14-0AB0
SCHNEIDER 斷路器 NSC 250S 3200N
SIEMENS 控制器 3RK13010BB100AB4
SIEMENS 控制器 3RK13010CB100AB4
SIEMENS 控制器 3RK13010AB100AB4
SIEMENS 控制器 3RK13010AB101AB4
SIEMENS 模塊 6ES7307-1KA02-0AA0
SIEMENS 電源 6EP13362BA10
SEW 電機 DFV100L4/BMG 3KW
SEW 電機 DFT90L4/BMG 1.5KW
SEW 電機 DFR63L4/BR 0.25KW
SEW 制動總成 BMG4 40NM
SEW 制動總成 BMG2 20NM
SEW 制動總成 BR03 2.4NM
SMC 比例閥 ITV2050-31F3BN
IFM 編碼器 RO6345 RO-1024-124/N1U
SCHNEIDER 繼電器 RXM2LB2BD
SCHNEIDER 繼電器 RXZE1M2C
SCHNEIDER 繼電器 RXM4AB1P7
SCHNEIDER 繼電器 RXM4AB1BD
ABB 隔離開關 OT630E03K
ABB 附件 OSS800G1S/3
ABB 附件 OS630D12P
造紙廠污水中含有大量的污泥，把污泥提取出來后，再對污水進行處理，可以循環再利用，而提取出來的污泥也會污染環境。目前造紙污泥的處理方法有填埋、焚燒、制成有機肥等，但污泥提取后含水量大，給進一步的處理帶來了很大難度，所以要對污泥進行進一步的脫水。本文闡述了一種造紙污泥深度脫水控制系統的設計方案，經過使用驗證，系統運行穩定，污泥干度較其它方法有了大的提高。
【關鍵詞】造紙污泥；深度脫水；控制系統
引言
造紙廠污水的量很大，其中可沉淀固體顆粒較多、有毒成分較多、COD和BOD濃度較高、氨濃度較高、含有重金屬，污染嚴重。在處理造紙廠污水時，先把其中的污泥提取出來，再對污水進行進一步的處理，達標后可以進行回用或者排放。而提取出的污泥，一般采用填埋、焚燒發電、制成有機肥、作為添加成分制成建材等。早期，我國采用填埋的方式較多，但填埋也會對土壤造成二次污染，并且會發出臭味，污染環境。隨著國家對環保提出的要求越來越高，這種方式已不可取。現在處理污泥的原則是“減量化、無害化、資源化”。造紙廢水處理過程中產生的污泥，含水率高，體積大，運輸困難，也不便于進行無害化處理，如焚燒等。所以無論是采用哪種處理方式，提高造紙污泥的干度都是需要解決的問題。造紙污泥中的水分以四類方式存在：間隙水、表面吸附水、毛細水、顆粒內部水，水與污泥的結合度高，難于脫水。一般的脫水方式，如帶式壓濾機，脫水后的污泥干度高只能達到40%左右，為了進一步提高污泥的干度，可以采用兩步的方式，一步，初步脫水，干度達到15%以上，第二步，機械壓榨，將干度提高到45%以上，這樣，污泥就可以進一步利用或者焚燒了。
1污泥深度脫水工藝流程
脫水工藝流程包括制備絮凝劑溶液，污水與絮凝劑溶液在混凝反應罐進行絮凝反應，然后進入一次重力脫水，一次脫水后的污泥進入二次螺旋壓榨脫水，二次脫水的污泥干度大大提高，可以進行下一步的處理，如焚燒或者再利用。其工藝流程如圖1所示。
1.1絮凝劑溶解工藝
在造紙污水中添加絮凝劑，可破壞污泥的穩定性，使其凝結為穩定的絮狀，并與污泥中的非結合水分離，以便下一步進行污泥的分離和脫水。但是，不同種類的紙漿、不同的工藝，所產生的污水的成分差別很大，同時絮凝劑的種類繁多，如：有機絮凝劑、無機絮凝劑，還有陰離子、陽離子之分，有機絮凝劑的分子量還有高有低，所以到底用那種絮凝劑，絮凝劑的添加量很難有固定的公式。在進行污泥脫水之前，需要做大量的試驗，來驗證針對某種污水到底哪種絮凝劑效果好，添加量多少才能達到佳的絮凝效果。絮凝劑的添加量并不是越多越好，如果多了，絮凝后的泥團包得太緊，反而不利于污泥內部水的脫離，只有通過反復試驗，才能找到一個佳的添加量。目前使用較多的有機絮凝劑溶解于水后，與污水混合，才能起到絮凝作用。但粉狀的有機絮凝劑在水中的溶解時間很長，能達到30分鐘以上才能充分溶解，所以需要有幾個攪拌罐用來預先溶解絮凝劑。絮凝劑要緩慢的添加，如果添加快了，會在水中形成一團，則非常難以溶解，在溶解過程中，還要不斷的攪拌。溶解好的絮凝劑溶液，輸送到絮凝劑罐備用。
1.2污泥絮凝工藝
為了混合均勻，絮凝劑溶液和污水在進入混凝反應罐之前的管道內充分混合，然后從混凝反應罐的底部進入，在攪拌器的攪拌下，充分混合，并絮凝成穩定的團絮狀，然后從反應罐的上部流出，進入下一工序，即一次重力脫水。為了達到理想的絮凝效果，需要反復試驗絮凝劑的加藥比例，同時，要測試污水中的纖維含量，纖維含量越高，絮凝效果越好，進行深度脫水時越容易，脫水后的污泥干度越高。如果污水中的纖維含量低，可在混凝反應罐中加入一定量的造紙漿渣或其它類似材料，可以提高絮凝效果，提高污泥的脫水性能。
1.3一次重力脫水
經過充分絮凝后的污水，進入一次重力脫水，沿著45度左右的傾角，采用螺旋輸送斜上方。在輸送過程中，由于重力的作用，大部分的水會通過濾筒排出，排出后的污水中污泥含量已經很低，再經過進一步的處理凈化，達到標準后可以循環再利用或者排放，而剩下的污泥的干度大大提高，可以達到15%以上。一次重力脫水的螺旋長度不宜過長，旋轉速度不宜過高，以防止絮凝后的污泥絮狀被打碎，打碎后則下一步的脫水就困難了。
1.4二次螺旋壓榨脫水
經過一次重力脫水后，污泥的干度仍然較低，不便于運輸或進行進一步的處理，需要再次進行脫水。目前的機械脫水設備有板框壓濾機、帶式壓濾機、離心過濾機及單螺旋壓榨脫水機等。采用機械式的單螺旋壓榨機進行二次脫水，脫水效果好，可使污泥的干度提高到45%以上，便可以進行進一步的處理了，如焚燒、制肥或生產建材等。單螺旋壓榨機水平放置，其螺旋是變徑變螺距的，螺旋外面的濾筒上有大小不同的排水孔，在螺旋的開始段，出水量大，孔大，在越靠近螺旋的尾部，出水量越來越小，出水孔也越小。在壓榨過程中，污泥在螺旋中的體積受到壓縮，壓出的水會從排水孔排出，回流到污水池。
2污泥深度脫水控制系統設計
2.1污泥深度脫水控制系統硬件配置
采用西門子S7-200系列的CPU226可編程控制器來控制，附加2個模擬量輸入模塊EM231，來實現現場儀表如污水流量計、濃度計、絮凝劑流量計、壓力表信號的采集，附加2個模擬量輸出模塊EM232，來實現變頻器、氣閥的控制。人機界面采用昆侖通態的觸摸屏，采用MCGS組態軟件組態主控界面，如圖2所示。通過人機界面，實現了對控制過程的實時監控、控制系統的參數設置、手動調整控制、系統的報警、及生產過程的管理等。
2.2污水泵的控制
污水泵電動機功率為7.5KW，采用變頻控制，根據產量的需要，由操作人員在控制臺手動調節污水流量。用流量計來檢測污水流量，流量計信號進入PLC模擬量輸入，通過PLC處理該信號，一方面用于加藥泵控制的輸入信號，另一方面，在觸摸屏上顯示出污水流量，以方便操作人員進行產量的調節。
2.3絮凝劑量的控制
為了保證達到好的絮凝效果，必須嚴格控制絮凝劑的量，采用計量泵（2.2KW）來輸送溶解好的絮凝劑溶液混凝反應罐，變頻器控制，并安裝流量計來測量流量，根據污水的流量及污水的濃度，按照預先試驗得出的加藥比例，計算得出需要的絮凝劑的量，加藥量的計算公式為：Q藥=Q污水×K1×K2（1）式中：Q藥—加藥泵流量；Q污水—污水流量；K1—污水濃度系數；K2—加藥比例。計量泵采用PID控制以實現動態調整流量，PID的輸入為污泥量與加藥比例的乘積，即所需的加藥量，控制器輸出用于控制變頻器，來調節絮凝劑計量泵的轉速，以調節加藥量，通過流量計測出絮凝劑的實際流量作為反饋控制量，其PID控制系統原理圖如圖3所示。編程時，可采用西門子PLC編程軟件中的PID指令向導來進行編寫，并且可通過PID的自整定功能來確定PID的相關參數，就會方便得多。在實際工作中，污水濃度的變化不大，也不頻繁，所以可以采用離散取樣的方式來控制，即在程序中采用一個定時器控制，每隔一段時間，如30分鐘，通過濃度計對污水濃度取一次樣，來計算污泥量，作為加藥泵控制的輸入。
2.4一次重力脫水的控制
一次重力脫水電動機功率為7.5KW，采用變頻調速，可根據污水流量的大小，從控制臺的觸摸屏手動調節電動機的速度。由于在一段時間內，污水的流量不需經常改變，該電動機也不需要經常進行調速。
2.5螺旋壓榨脫水的控制
螺旋壓榨電動機為37.5KW，電動機采用變頻調速。為了提高出泥的干度，在螺旋的末端，采用三個氣缸給螺旋末端施加一個回壓，通過氣缸恒壓控制回路完成氣缸的恒壓控制，通過PLC的PID控制程序自動調整氣缸壓力，使氣缸保持恒壓。該PID控制回路的輸入為氣缸壓力，通過壓力表檢測氣缸實際壓力作為反饋控制，其PID控制系統原理圖如圖4所示。在實際工作中，污泥容易在螺旋壓榨脫水機中發生堵塞并打滑，且一旦堵塞，需人工清理，處理非常費時。所以，為了保證系統的穩定性，還要再附加一個控制，從變頻器的輸出信號中采集變頻器輸出電流，引入PLC的模擬量輸入，通過PLC對變頻器的輸出電流進行監控，如果輸出電流超過了電動機額定電流的90%，說明污泥在螺旋內的阻力增加，有堵塞情況，則進入干預程序，進行干預處理，處理方法為通過PLC程序自動提高螺旋電動機的速度，使螺旋中的污泥盡快排出，以解除堵塞。如果仍然沒有效果，監控到的輸出電流超過了額定電流的95%，則干預程序改為電動機行60秒鐘反轉，再正轉，以使堵塞的污泥盡快排出。從實際應用看，該方法簡單易行，能夠解除大多數的污泥堵塞情況。
3結語
以上污泥深度脫水控制裝置，在造紙廠經過了長時間的試驗驗證，污泥干度達到了45%以上，脫水后的污泥體積大大縮小，既容易運輸，也便于進行下一步的處理。從該控制系統運行的實際效果來看，運行穩定，自動化程度高，需要較少的人力，很好地解決了造紙廠污水中的污泥處理難題。
ABB 隔離開關 OFAFC3GG630
FOXBORO 模塊 FBM03A 帶端子附件（0.8米）
FOXBORO 模塊 FBM01 帶端子附件（1米）
FOXBORO 模塊 FBM04 帶端子附件（3米）
FOXBORO 模塊 FBM07B 帶端子附件（5米）
FOXBORO 模塊 FBM09C 帶端子附件（10米）
FOXBORO 電源 IPM02
ABB 接觸器 A95-30-11 220V
BANNER 傳感器 Q453E
BANNER 傳感器 QS186E
P+F 傳感器 NCN50-FP-W-P1
SCHNEIDER 繼電器 REXL2TMBD
SIEMENS 模塊 6ES7323-1BL00-0AA0
SIEMENS 連接器 6ES7392-1AM00-0AA0
AB 模塊 1756-IB32
SICK 傳感器 VTE18-4P8212
SICK 傳感器 VTE18-4P2240
ROSTA 彈性支撐 07051004 AB38
MOELLER 觸點 M22-K10
SICK 傳感器 WL23-2P1130
SIEMENS 模塊 6GK1561-1AA01
ABB 斷路器 S3H250 R200 TM 10ITH FF 3P
SCHNEIDER 微斷 IC65N 2P C6A
SCHNEIDER 斷路器 COMPACT NSX100F TM32D 3P3D 固定式
SCHNEIDER 斷路器 IC65N 3P C16A
SCHNEIDER 斷路器 IC65N 2P C6A
SCHNEIDER 斷路器 IC65N 2P C4A
SCHNEIDER 斷路器 IC65N 3P C32A
SCHNEIDER 斷路器 LC1D18M7C
SCHNEIDER 斷路器 LADN11C
SCHNEIDER 斷路器 XB2BVM4LC 紅色
SCHNEIDER 斷路器 XB2BVM3LC 綠色
SCHNEIDER 斷路器 RXM4LB2BD
SCHNEIDER 斷路器 RXZE1M4C
SCHNEIDER 斷路器 RXM2LB2BD
SCHNEIDER 斷路器 RXZE1M2C
SCHNEIDER 斷路器 XB5AW34M1C 紅色
SCHNEIDER 斷路器 XB5AW33M1C 綠色
SCHNEIDER 斷路器 ZBEE101C
SCHNEIDER 斷路器 ZBEE102C
SCHNEIDER 斷路器 XB5AD33C
SCHNEIDER 斷路器 XB5AD21C
SCHNEIDER 斷路器 LRD12C
MOELLER 繼電器 DILER-31-G 24VDC
MOELLER 觸點 40DILE
ABB 微斷 S203-D6
ABB 隔離開關 OT800E03P
ABB 隔離開關 OT125F3
ABB 接觸器 A9-30-10 220V
ABB 熱繼 TA25DU1.8M
ABB 熔斷器 OS800D12P
ABB 端子罩 OSS800G1S/3 短型
ABB 熔斷器 OFAFC3GG800
ABB 熔斷器 OS125GD03K
ABB 端子罩 OSS160GG1S/3 短型
ABB 熔斷器 OFAFC00GG100
ABB 熔斷器 OFAFC00GG80
ABB 信號燈 CL-523Y AC220V
ABB 信號燈 CL-523R AC220V
ABB 信號燈 CL-523G AC220V
OMRON 繼電器 MY4NJ DC24V
EMERSON 采樣盒 PFU-3
SIEMENS 斷路器 5SM33460
OMRON 限位開關 D4A-4510N
MOELLER 斷路器 PKZ2/ZM-16/S
WEIDMULLER 繼電器 DRM570220LT DC220V帶底座
ABB 繼電器 CT-AHD.12 24-48V DC / 24-240V AC 0.05S-100H
ABB 繼電器 CT-ERE 0.3S-30S,24VAC/DC,220-240VAC
ABB 繼電器 CM-MSE, 1NO, AUTO RESET, 220-240 VAC
SICK 激光測距器 DME4000-112
SICK 傳感器 UM30-213113
SICK 傳感器 DL50-P1123
SICK 傳感器 VTE18-4P4240
SICK 傳感器 VL180-2P42431
CARLO GAVAZZI 繼電器 RA2325H06PCS
PHOENIX 電源 QUINT-PS-1AC/24VDC/3.5
WENGLOR 接近開關 IM020BM70VB3
ABB 接觸器 AF75-30-00 220V
P+F 傳感器 MLV40-LL-IR-2492
SEW 剎車片 BM15
SEW 整流塊 BGE1.5
SEW 制動線圈 BM15 400V
SEW 制動總成 BMG15 150NM
SEW 電機 DRS160M4/BE20/FG
SEW 制動總成 BMG15 150NM
SEW 電機 DRS132M4/BE11/FG
SEW 制動總成 BMG15 100NM
NEMICON 編碼器 OVW2-10-2MD
ABB 接觸器 ESB24-22 220V
MITSUBI 變頻器 FR-F740-5.5K-CH
SCHNEIDER 繼電器 LRD32C
SCHNEIDER 繼電器 LRD10C
SCHNEIDER 繼電器 LRD3361C
SCHNEIDER 繼電器 LRD3365C
HYDAC 壓力開關 EDS3446-1-0250-000
ABB 接觸器 ESB20-11
SIEMENS 接觸器 6ES7321-1BH02-0AA0
SIEMENS 接觸器 6ES7392-1AJ00-0AA0
SIEMENS 面板 6FC5203-0AF22-1AA2
ABB 接觸器 ESB20-11
SIEMENS 電機 1FK7083-5AF71-1KB0
SIEMENS 電機 1FK7063-5AF71-1KA0
SIEMENS 電機 1FK7105-5AF71-1KH0
SIEMENS 電機 1FT6086-8SH71-1FB0
SIEMENS 電機 6FX8002-5CA01-1AF0
SIEMENS 適配器 6ES7972-0CA23-0XAO
SIEMENS 接觸器 3TF48220XH2
GE 模塊 IC200UDR140
GE 模塊 IC200UEX636
VIPA 接頭 972-0DP30
造紙廠污水中含有大量的污泥，把污泥提取出來后，再對污水進行處理，可以循環再利用，而提取出來的污泥也會污染環境。目前造紙污泥的處理方法有填埋、焚燒、制成有機肥等，但污泥提取后含水量大，給進一步的處理帶來了很大難度，所以要對污泥進行進一步的脫水。本文闡述了一種造紙污泥深度脫水控制系統的設計方案，經過使用驗證，系統運行穩定，污泥干度較其它方法有了大的提高。
【關鍵詞】造紙污泥；深度脫水；控制系統
引言
造紙廠污水的量很大，其中可沉淀固體顆粒較多、有毒成分較多、COD和BOD濃度較高、氨濃度較高、含有重金屬，污染嚴重。在處理造紙廠污水時，先把其中的污泥提取出來，再對污水進行進一步的處理，達標后可以進行回用或者排放。而提取出的污泥，一般采用填埋、焚燒發電、制成有機肥、作為添加成分制成建材等。早期，我國采用填埋的方式較多，但填埋也會對土壤造成二次污染，并且會發出臭味，污染環境。隨著國家對環保提出的要求越來越高，這種方式已不可取。現在處理污泥的原則是“減量化、無害化、資源化”。造紙廢水處理過程中產生的污泥，含水率高，體積大，運輸困難，也不便于進行無害化處理，如焚燒等。所以無論是采用哪種處理方式，提高造紙污泥的干度都是需要解決的問題。造紙污泥中的水分以四類方式存在：間隙水、表面吸附水、毛細水、顆粒內部水，水與污泥的結合度高，難于脫水。一般的脫水方式，如帶式壓濾機，脫水后的污泥干度高只能達到40%左右，為了進一步提高污泥的干度，可以采用兩步的方式，一步，初步脫水，干度達到15%以上，第二步，機械壓榨，將干度提高到45%以上，這樣，污泥就可以進一步利用或者焚燒了。
1污泥深度脫水工藝流程
脫水工藝流程包括制備絮凝劑溶液，污水與絮凝劑溶液在混凝反應罐進行絮凝反應，然后進入一次重力脫水，一次脫水后的污泥進入二次螺旋壓榨脫水，二次脫水的污泥干度大大提高，可以進行下一步的處理，如焚燒或者再利用。其工藝流程如圖1所示。
1.1絮凝劑溶解工藝
在造紙污水中添加絮凝劑，可破壞污泥的穩定性，使其凝結為穩定的絮狀，并與污泥中的非結合水分離，以便下一步進行污泥的分離和脫水。但是，不同種類的紙漿、不同的工藝，所產生的污水的成分差別很大，同時絮凝劑的種類繁多，如：有機絮凝劑、無機絮凝劑，還有陰離子、陽離子之分，有機絮凝劑的分子量還有高有低，所以到底用那種絮凝劑，絮凝劑的添加量很難有固定的公式。在進行污泥脫水之前，需要做大量的試驗，來驗證針對某種污水到底哪種絮凝劑效果好，添加量多少才能達到佳的絮凝效果。絮凝劑的添加量并不是越多越好，如果多了，絮凝后的泥團包得太緊，反而不利于污泥內部水的脫離，只有通過反復試驗，才能找到一個佳的添加量。目前使用較多的有機絮凝劑溶解于水后，與污水混合，才能起到絮凝作用。但粉狀的有機絮凝劑在水中的溶解時間很長，能達到30分鐘以上才能充分溶解，所以需要有幾個攪拌罐用來預先溶解絮凝劑。絮凝劑要緩慢的添加，如果添加快了，會在水中形成一團，則非常難以溶解，在溶解過程中，還要不斷的攪拌。溶解好的絮凝劑溶液，輸送到絮凝劑罐備用。
1.2污泥絮凝工藝
為了混合均勻，絮凝劑溶液和污水在進入混凝反應罐之前的管道內充分混合，然后從混凝反應罐的底部進入，在攪拌器的攪拌下，充分混合，并絮凝成穩定的團絮狀，然后從反應罐的上部流出，進入下一工序，即一次重力脫水。為了達到理想的絮凝效果，需要反復試驗絮凝劑的加藥比例，同時，要測試污水中的纖維含量，纖維含量越高，絮凝效果越好，進行深度脫水時越容易，脫水后的污泥干度越高。如果污水中的纖維含量低，可在混凝反應罐中加入一定量的造紙漿渣或其它類似材料，可以提高絮凝效果，提高污泥的脫水性能。
1.3一次重力脫水
經過充分絮凝后的污水，進入一次重力脫水，沿著45度左右的傾角，采用螺旋輸送斜上方。在輸送過程中，由于重力的作用，大部分的水會通過濾筒排出，排出后的污水中污泥含量已經很低，再經過進一步的處理凈化，達到標準后可以循環再利用或者排放，而剩下的污泥的干度大大提高，可以達到15%以上。一次重力脫水的螺旋長度不宜過長，旋轉速度不宜過高，以防止絮凝后的污泥絮狀被打碎，打碎后則下一步的脫水就困難了。
1.4二次螺旋壓榨脫水
經過一次重力脫水后，污泥的干度仍然較低，不便于運輸或進行進一步的處理，需要再次進行脫水。目前的機械脫水設備有板框壓濾機、帶式壓濾機、離心過濾機及單螺旋壓榨脫水機等。采用機械式的單螺旋壓榨機進行二次脫水，脫水效果好，可使污泥的干度提高到45%以上，便可以進行進一步的處理了，如焚燒、制肥或生產建材等。單螺旋壓榨機水平放置，其螺旋是變徑變螺距的，螺旋外面的濾筒上有大小不同的排水孔，在螺旋的開始段，出水量大，孔大，在越靠近螺旋的尾部，出水量越來越小，出水孔也越小。在壓榨過程中，污泥在螺旋中的體積受到壓縮，壓出的水會從排水孔排出，回流到污水池。
2污泥深度脫水控制系統設計
2.1污泥深度脫水控制系統硬件配置
采用西門子S7-200系列的CPU226可編程控制器來控制，附加2個模擬量輸入模塊EM231，來實現現場儀表如污水流量計、濃度計、絮凝劑流量計、壓力表信號的采集，附加2個模擬量輸出模塊EM232，來實現變頻器、氣閥的控制。人機界面采用昆侖通態的觸摸屏，采用MCGS組態軟件組態主控界面，如圖2所示。通過人機界面，實現了對控制過程的實時監控、控制系統的參數設置、手動調整控制、系統的報警、及生產過程的管理等。
2.2污水泵的控制
污水泵電動機功率為7.5KW，采用變頻控制，根據產量的需要，由操作人員在控制臺手動調節污水流量。用流量計來檢測污水流量，流量計信號進入PLC模擬量輸入，通過PLC處理該信號，一方面用于加藥泵控制的輸入信號，另一方面，在觸摸屏上顯示出污水流量，以方便操作人員進行產量的調節。
2.3絮凝劑量的控制
為了保證達到好的絮凝效果，必須嚴格控制絮凝劑的量，采用計量泵（2.2KW）來輸送溶解好的絮凝劑溶液混凝反應罐，變頻器控制，并安裝流量計來測量流量，根據污水的流量及污水的濃度，按照預先試驗得出的加藥比例，計算得出需要的絮凝劑的量，加藥量的計算公式為：Q藥=Q污水×K1×K2（1）式中：Q藥—加藥泵流量；Q污水—污水流量；K1—污水濃度系數；K2—加藥比例。計量泵采用PID控制以實現動態調整流量，PID的輸入為污泥量與加藥比例的乘積，即所需的加藥量，控制器輸出用于控制變頻器，來調節絮凝劑計量泵的轉速，以調節加藥量，通過流量計測出絮凝劑的實際流量作為反饋控制量，其PID控制系統原理圖如圖3所示。編程時，可采用西門子PLC編程軟件中的PID指令向導來進行編寫，并且可通過PID的自整定功能來確定PID的相關參數，就會方便得多。在實際工作中，污水濃度的變化不大，也不頻繁，所以可以采用離散取樣的方式來控制，即在程序中采用一個定時器控制，每隔一段時間，如30分鐘，通過濃度計對污水濃度取一次樣，來計算污泥量，作為加藥泵控制的輸入。
2.4一次重力脫水的控制
一次重力脫水電動機功率為7.5KW，采用變頻調速，可根據污水流量的大小，從控制臺的觸摸屏手動調節電動機的速度。由于在一段時間內，污水的流量不需經常改變，該電動機也不需要經常進行調速。
2.5螺旋壓榨脫水的控制
螺旋壓榨電動機為37.5KW，電動機采用變頻調速。為了提高出泥的干度，在螺旋的末端，采用三個氣缸給螺旋末端施加一個回壓，通過氣缸恒壓控制回路完成氣缸的恒壓控制，通過PLC的PID控制程序自動調整氣缸壓力，使氣缸保持恒壓。該PID控制回路的輸入為氣缸壓力，通過壓力表檢測氣缸實際壓力作為反饋控制，其PID控制系統原理圖如圖4所示。在實際工作中，污泥容易在螺旋壓榨脫水機中發生堵塞并打滑，且一旦堵塞，需人工清理，處理非常費時。所以，為了保證系統的穩定性，還要再附加一個控制，從變頻器的輸出信號中采集變頻器輸出電流，引入PLC的模擬量輸入，通過PLC對變頻器的輸出電流進行監控，如果輸出電流超過了電動機額定電流的90%，說明污泥在螺旋內的阻力增加，有堵塞情況，則進入干預程序，進行干預處理，處理方法為通過PLC程序自動提高螺旋電動機的速度，使螺旋中的污泥盡快排出，以解除堵塞。如果仍然沒有效果，監控到的輸出電流超過了額定電流的95%，則干預程序改為電動機行60秒鐘反轉，再正轉，以使堵塞的污泥盡快排出。從實際應用看，該方法簡單易行，能夠解除大多數的污泥堵塞情況。
3結語
以上污泥深度脫水控制裝置，在造紙廠經過了長時間的試驗驗證，污泥干度達到了45%以上，脫水后的污泥體積大大縮小，既容易運輸，也便于進行下一步的處理。從該控制系統運行的實際效果來看，運行穩定，自動化程度高，需要較少的人力，很好地解決了造紙廠污水中的污泥處理難題。
HYDAC 氮氣側溢流閥 GSV6-10-CE1637.IS04126-1.6.G.195KG/H330AR
HYDAC 充氣閥塊 F+P-16-20SR-6112-02X
WEIDMULLER 聯接件 SLA 04/180B 3.2SN OR BX
WEIDMULLER 聯接件 SLA BB1ROR
GE 連接線纜 IC200CBL500
SCHNEIDER 三層警示燈 XVGB3SM
GE 擴展模塊 IC200UEM001
SICK 傳感器 IH03-0B6PS-VU1
SIEMENS 連接器 6ES7392-1AJ00-0AA0
SIEMENS 行程開關 3SE5232-0HE10
IFM 傳感器 KI5083
REXROTH 電磁閥線圈 1837001227 24VDC 1.4A
REXROTH 電磁閥線圈 1837001277 12VDC 2.9A
VIPA 接頭 VIPA 972-0DP10
"BLACK BOX
" 線纜 EVNSL21E-0006
HYDAC 高壓過濾器含傳感器 DFBH/HC 110 QE 10D 1.0/-L24(319571)
SIEMENS 斷路器 3VU1600-1MQ00
E+H 線纜 CYK10-A051
SCHNEIDER 微斷 C65N 2PC1A
AB 接觸器 100C16D10
AB 接觸器 100FA11
AB 接觸器 100FA40
SCHNEIDER 空開 YULONG INT 4P 100A/MGN15093
SCHNEIDER 空開 EZD630M4630
SCHNEIDER 空開 NSX250H 4P MIC2.2/LV431800
SCHNEIDER 空開 NSX160H 3P MIC2.2/LV430790
SCHNEIDER 空開 GV2ME10C（不能帶手柄）
SCHNEIDER 空開 GV2ME08C（不能帶手柄）
SCHNEIDER 空開 GV2ME06C（不能帶手柄）
SCHNEIDER 空開 GV2ME32C（不能帶手柄）
SCHNEIDER 空開 GV2ME07C（不能帶手柄）
SCHNEIDER 雙電源 NSX100N 4P 4D TM100D BA AC220V/LV429860ATS1
SCHNEIDER 導軌插座 16412
SCHNEIDER 導軌插座 16414
SCHNEIDER 空開 IC65N 2P C6A
SCHNEIDER 空開 IC65N 2P C10A
SCHNEIDER 空開 IC65N 1P C6A
SCHNEIDER 空開 IC65N 4P D40A
SCHNEIDER 空開 IC65N 4P 63A D
SCHNEIDER 空開 IC65N 3P C20A
SCHNEIDER 空開 IC65N 2P C16A
SCHNEIDER 空開 IC65N 2P C20A
SCHNEIDER 熱繼電器 LR-D4367
SCHNEIDER 接觸器 LC1-D12BDC
SCHNEIDER 接觸器 LC1-D12M7C
SCHNEIDER 機械互鎖 LA-D9R1V
SCHNEIDER 接觸器 LC1D40ABD
SCHNEIDER 接觸器 LC1-D620M7C
SCHNEIDER 接觸器 LA-D8N11
SCHNEIDER 接觸器 LADS2
SCHNEIDER 接觸器 CAD-50M7C
SCHNEIDER 接觸器 CAD-32M7C
SCHNEIDER 接觸器 LADN22
SCHNEIDER 接觸器 LADR0
SCHNEIDER 接觸器 CAD-32BDC
SCHNEIDER 接觸器 LA-DN04C
PHOENIX 穩壓電源 QUINT-PS-100-240AC/24DC/10
PHOENIX 穩壓電源 QUINT-PS-100-240AC/24DC/5
WEIDMULLER 端子 WF 12
WEIDMULLER 端子 WF 6
WEIDMULLER 端子 WDU 35
WEIDMULLER 端子 WDU 2.5
WEIDMULLER 端子 WDK 2.5V
WEIDMULLER 端子 WDU 6
WEIDMULLER 端子 WDU 10
ABB 端子 D1.5/6.ADO.D1
MOELLER 指示燈 A22-LC-Y+A22-LED230-BA9S-Y
MOELLER 指示燈 A22-LC-R+A22-LED230-BA9S-R
MOELLER 指示燈 A22-LC-G+A22-LED230-BA9S-G
MOELLER 指示燈 A22-LC-R+A22-LED-R
MOELLER 帶燈按鈕 A22-RLTR-GN+A22-BE6+A22-EF+A22-EK10+A22-LED230-BA9S-W
MOELLER 按鈕 A22-RPV+A22-BE6+A22-EK01
MOELLER 按鈕 (A22-RWK3+A22-BE6+A22-EK10+A22-EK10)
MOELLER 按鈕 (A22-RWK3R+A22-BE6+A22-EK10+A22-EK10)
MOELLER 按鈕 (A22-RWK1R+A22-BE6+A22-EK10+A22-EK10)
MOELLER 按鈕 A22-RWK1R+A22-EK10+A22-BE6
MOELLER 帶燈按鈕 A22-RLT-GN+A22-BE6+A22-EF+A22-EK10+A22-LED230-BA9S-W
MOELLER 帶燈按鈕 A22-RLT-RT+A22-EK10+A22-BE6+A22-EF+A22-LED230
MOELLER 按鈕 A22-RP-GN11+A22-EK10+A22-BE6
MOELLER 按鈕 (A22-RWK1+A22-BE6+A22-EK10)
MOELLER 帶燈按鈕 A22-RLTR-GN+A22-EK10+A22-BE6+A22-EF+A22-LED-W
MOELLER 帶燈按鈕 A22-RLT-WS11+A22-EK01+A22-BE6+A22-EF+A22-LED230-BA9S-W
WEIDMULLER 號碼條 DEK 5/5 PLUS MC NEUTRAL
WEIDMULLER 號碼條 DEK 5/5 PLUS MC NEUTRAL
WEIDMULLER 號碼條 DEK 5/5 PLUS MC NEUTRAL
WEIDMULLER 號碼條 DEK 5/5 PLUS MC NEUTRAL
WEIDMULLER 號碼條 DEK 5/5 PLUS MC NEUTRAL
WEIDMULLER 號碼條 DEK 5/5 PLUS MC NEUTRAL
WEIDMULLER 號碼條 DEK 5/5 PLUS MC NEUTRAL
WEIDMULLER 號碼條 DEK 5/5 PLUS MC NEUTRAL
WEIDMULLER 號碼條 DEK 5/8 MC Neutral
WEIDMULLER 號碼條 DEK 5/6 MC NEUTRAL
WEIDMULLER 隔板 WAP 16+35 WTW 2.5-10
WEIDMULLER 隔板 WTW EN
WEIDMULLER 隔板 WTW WF6
WEIDMULLER 隔板 WTW WF10/WF12
WEIDMULLER 擋板 WAP 2.5-10
WEIDMULLER 擋板 WAP WDK2.5
ABB 端板 FEMAD3
VIPA 模塊 253-1DP00
造紙廠污水中含有大量的污泥，把污泥提取出來后，再對污水進行處理，可以循環再利用，而提取出來的污泥也會污染環境。目前造紙污泥的處理方法有填埋、焚燒、制成有機肥等，但污泥提取后含水量大，給進一步的處理帶來了很大難度，所以要對污泥進行進一步的脫水。本文闡述了一種造紙污泥深度脫水控制系統的設計方案，經過使用驗證，系統運行穩定，污泥干度較其它方法有了大的提高。
【關鍵詞】造紙污泥；深度脫水；控制系統
引言
造紙廠污水的量很大，其中可沉淀固體顆粒較多、有毒成分較多、COD和BOD濃度較高、氨濃度較高、含有重金屬，污染嚴重。在處理造紙廠污水時，先把其中的污泥提取出來，再對污水進行進一步的處理，達標后可以進行回用或者排放。而提取出的污泥，一般采用填埋、焚燒發電、制成有機肥、作為添加成分制成建材等。早期，我國采用填埋的方式較多，但填埋也會對土壤造成二次污染，并且會發出臭味，污染環境。隨著國家對環保提出的要求越來越高，這種方式已不可取。現在處理污泥的原則是“減量化、無害化、資源化”。造紙廢水處理過程中產生的污泥，含水率高，體積大，運輸困難，也不便于進行無害化處理，如焚燒等。所以無論是采用哪種處理方式，提高造紙污泥的干度都是需要解決的問題。造紙污泥中的水分以四類方式存在：間隙水、表面吸附水、毛細水、顆粒內部水，水與污泥的結合度高，難于脫水。一般的脫水方式，如帶式壓濾機，脫水后的污泥干度高只能達到40%左右，為了進一步提高污泥的干度，可以采用兩步的方式，一步，初步脫水，干度達到15%以上，第二步，機械壓榨，將干度提高到45%以上，這樣，污泥就可以進一步利用或者焚燒了。
1污泥深度脫水工藝流程
脫水工藝流程包括制備絮凝劑溶液，污水與絮凝劑溶液在混凝反應罐進行絮凝反應，然后進入一次重力脫水，一次脫水后的污泥進入二次螺旋壓榨脫水，二次脫水的污泥干度大大提高，可以進行下一步的處理，如焚燒或者再利用。其工藝流程如圖1所示。
1.1絮凝劑溶解工藝
在造紙污水中添加絮凝劑，可破壞污泥的穩定性，使其凝結為穩定的絮狀，并與污泥中的非結合水分離，以便下一步進行污泥的分離和脫水。但是，不同種類的紙漿、不同的工藝，所產生的污水的成分差別很大，同時絮凝劑的種類繁多，如：有機絮凝劑、無機絮凝劑，還有陰離子、陽離子之分，有機絮凝劑的分子量還有高有低，所以到底用那種絮凝劑，絮凝劑的添加量很難有固定的公式。在進行污泥脫水之前，需要做大量的試驗，來驗證針對某種污水到底哪種絮凝劑效果好，添加量多少才能達到佳的絮凝效果。絮凝劑的添加量并不是越多越好，如果多了，絮凝后的泥團包得太緊，反而不利于污泥內部水的脫離，只有通過反復試驗，才能找到一個佳的添加量。目前使用較多的有機絮凝劑溶解于水后，與污水混合，才能起到絮凝作用。但粉狀的有機絮凝劑在水中的溶解時間很長，能達到30分鐘以上才能充分溶解，所以需要有幾個攪拌罐用來預先溶解絮凝劑。絮凝劑要緩慢的添加，如果添加快了，會在水中形成一團，則非常難以溶解，在溶解過程中，還要不斷的攪拌。溶解好的絮凝劑溶液，輸送到絮凝劑罐備用。
1.2污泥絮凝工藝
為了混合均勻，絮凝劑溶液和污水在進入混凝反應罐之前的管道內充分混合，然后從混凝反應罐的底部進入，在攪拌器的攪拌下，充分混合，并絮凝成穩定的團絮狀，然后從反應罐的上部流出，進入下一工序，即一次重力脫水。為了達到理想的絮凝效果，需要反復試驗絮凝劑的加藥比例，同時，要測試污水中的纖維含量，纖維含量越高，絮凝效果越好，進行深度脫水時越容易，脫水后的污泥干度越高。如果污水中的纖維含量低，可在混凝反應罐中加入一定量的造紙漿渣或其它類似材料，可以提高絮凝效果，提高污泥的脫水性能。
1.3一次重力脫水
經過充分絮凝后的污水，進入一次重力脫水，沿著45度左右的傾角，采用螺旋輸送斜上方。在輸送過程中，由于重力的作用，大部分的水會通過濾筒排出，排出后的污水中污泥含量已經很低，再經過進一步的處理凈化，達到標準后可以循環再利用或者排放，而剩下的污泥的干度大大提高，可以達到15%以上。一次重力脫水的螺旋長度不宜過長，旋轉速度不宜過高，以防止絮凝后的污泥絮狀被打碎，打碎后則下一步的脫水就困難了。
1.4二次螺旋壓榨脫水
經過一次重力脫水后，污泥的干度仍然較低，不便于運輸或進行進一步的處理，需要再次進行脫水。目前的機械脫水設備有板框壓濾機、帶式壓濾機、離心過濾機及單螺旋壓榨脫水機等。采用機械式的單螺旋壓榨機進行二次脫水，脫水效果好，可使污泥的干度提高到45%以上，便可以進行進一步的處理了，如焚燒、制肥或生產建材等。單螺旋壓榨機水平放置，其螺旋是變徑變螺距的，螺旋外面的濾筒上有大小不同的排水孔，在螺旋的開始段，出水量大，孔大，在越靠近螺旋的尾部，出水量越來越小，出水孔也越小。在壓榨過程中，污泥在螺旋中的體積受到壓縮，壓出的水會從排水孔排出，回流到污水池。
2污泥深度脫水控制系統設計
2.1污泥深度脫水控制系統硬件配置
采用西門子S7-200系列的CPU226可編程控制器來控制，附加2個模擬量輸入模塊EM231，來實現現場儀表如污水流量計、濃度計、絮凝劑流量計、壓力表信號的采集，附加2個模擬量輸出模塊EM232，來實現變頻器、氣閥的控制。人機界面采用昆侖通態的觸摸屏，采用MCGS組態軟件組態主控界面，如圖2所示。通過人機界面，實現了對控制過程的實時監控、控制系統的參數設置、手動調整控制、系統的報警、及生產過程的管理等。
2.2污水泵的控制
污水泵電動機功率為7.5KW，采用變頻控制，根據產量的需要，由操作人員在控制臺手動調節污水流量。用流量計來檢測污水流量，流量計信號進入PLC模擬量輸入，通過PLC處理該信號，一方面用于加藥泵控制的輸入信號，另一方面，在觸摸屏上顯示出污水流量，以方便操作人員進行產量的調節。
2.3絮凝劑量的控制
為了保證達到好的絮凝效果，必須嚴格控制絮凝劑的量，采用計量泵（2.2KW）來輸送溶解好的絮凝劑溶液混凝反應罐，變頻器控制，并安裝流量計來測量流量，根據污水的流量及污水的濃度，按照預先試驗得出的加藥比例，計算得出需要的絮凝劑的量，加藥量的計算公式為：Q藥=Q污水×K1×K2（1）式中：Q藥—加藥泵流量；Q污水—污水流量；K1—污水濃度系數；K2—加藥比例。計量泵采用PID控制以實現動態調整流量，PID的輸入為污泥量與加藥比例的乘積，即所需的加藥量，控制器輸出用于控制變頻器，來調節絮凝劑計量泵的轉速，以調節加藥量，通過流量計測出絮凝劑的實際流量作為反饋控制量，其PID控制系統原理圖如圖3所示。編程時，可采用西門子PLC編程軟件中的PID指令向導來進行編寫，并且可通過PID的自整定功能來確定PID的相關參數，就會方便得多。在實際工作中，污水濃度的變化不大，也不頻繁，所以可以采用離散取樣的方式來控制，即在程序中采用一個定時器控制，每隔一段時間，如30分鐘，通過濃度計對污水濃度取一次樣，來計算污泥量，作為加藥泵控制的輸入。
2.4一次重力脫水的控制
一次重力脫水電動機功率為7.5KW，采用變頻調速，可根據污水流量的大小，從控制臺的觸摸屏手動調節電動機的速度。由于在一段時間內，污水的流量不需經常改變，該電動機也不需要經常進行調速。
2.5螺旋壓榨脫水的控制
螺旋壓榨電動機為37.5KW，電動機采用變頻調速。為了提高出泥的干度，在螺旋的末端，采用三個氣缸給螺旋末端施加一個回壓，通過氣缸恒壓控制回路完成氣缸的恒壓控制，通過PLC的PID控制程序自動調整氣缸壓力，使氣缸保持恒壓。該PID控制回路的輸入為氣缸壓力，通過壓力表檢測氣缸實際壓力作為反饋控制，其PID控制系統原理圖如圖4所示。在實際工作中，污泥容易在螺旋壓榨脫水機中發生堵塞并打滑，且一旦堵塞，需人工清理，處理非常費時。所以，為了保證系統的穩定性，還要再附加一個控制，從變頻器的輸出信號中采集變頻器輸出電流，引入PLC的模擬量輸入，通過PLC對變頻器的輸出電流進行監控，如果輸出電流超過了電動機額定電流的90%，說明污泥在螺旋內的阻力增加，有堵塞情況，則進入干預程序，進行干預處理，處理方法為通過PLC程序自動提高螺旋電動機的速度，使螺旋中的污泥盡快排出，以解除堵塞。如果仍然沒有效果，監控到的輸出電流超過了額定電流的95%，則干預程序改為電動機行60秒鐘反轉，再正轉，以使堵塞的污泥盡快排出。從實際應用看，該方法簡單易行，能夠解除大多數的污泥堵塞情況。
3結語
以上污泥深度脫水控制裝置，在造紙廠經過了長時間的試驗驗證，污泥干度達到了45%以上，脫水后的污泥體積大大縮小，既容易運輸，也便于進行下一步的處理。從該控制系統運行的實際效果來看，運行穩定，自動化程度高，需要較少的人力，很好地解決了造紙廠污水中的污泥處理難題。
VIPA 模塊 231-1BD53
VIPA 底板連接器 290-0AA80
ABB 軟啟動 PSR60-600-70
SIEMENS 保險開關 3NP40700CA01
ABB 端子 D1.5/6.ADO.D1
WEIDMULLER 隔板 WTW WF6
WEIDMULLER 隔板 WTW WF10/WF12
ABB 端子 D1.5/6.ADO.D1
SMC 減壓閥 AR10-M5
SCHNEIDER 接觸器 LC1D40M7C
SMC 磁性開關 D-M9BW
SMC 數字壓力開關 ZSE30A-01-N-L
SCHNEIDER 接觸器 LC1D32Q7C
MW 電源 S-350-24 AC220V/DC24V
SMC 氣動滑臺 MXS12-100
SCHNEIDER 微斷 ic65N/4P D40A
SCHNEIDER 接觸器 LADN22
SCHNEIDER 接觸器 LADR0
SCHNEIDER 接觸器 CAD-32BDC
SCHNEIDER 接觸器 LA-DN04C
SCHNEIDER 接觸器 LA-DN11
WEIDMULLER 端子 WF 6
WEIDMULLER 端子隔板 WAP 2.5-10
WEIDMULLER 標記座 SCHT 5S
WEIDMULLER 端子標記號碼條 DEK 5/5 PLUS MC NEUTRAL 1~10
WEIDMULLER 端子標記號碼條 DEK 5/5 PLUS MC NEUTRAL 11~20
WEIDMULLER 端子標記號碼條 DEK 5/5 PLUS MC NEUTRAL 21~30
WEIDMULLER 端子標記號碼條 DEK 5/5 PLUS MC NEUTRAL 31~40
WEIDMULLER 端子標記號碼條 DEK 5/5 PLUS MC NEUTRAL 41~50
WEIDMULLER 端子標記號碼條 DEK 5/5 PLUS MC NEUTRAL 51~60
WEIDMULLER 固定件 WEW-35/2
WEIDMULLER 插撥式橫聯件 WQV 2.5/2
WEIDMULLER 插撥式橫聯件 WQV 2.5/3
WEIDMULLER 插撥式橫聯件 WQV 2.5/4
WEIDMULLER 插撥式橫聯件 WQV 2.5/10
SIEMENS 美德克斯變壓器 TAM4842-5AJ10-0FA0
ABB 絕緣移位端子手動工具 OUMAD
SCHNEIDER 接觸器 LC1D186M7C
SCHNEIDER 光電開關 XUL-K0830
SCHNEIDER 光電開關 XUL-H083534
SCHNEIDER 光電開關 XUL-K0830
SCHNEIDER 光電開關 XUL-H083534
SMC 數字壓力開關 ZSE30AF-01-N-L
SCHNEIDER 空開 GV2ME10C（不能帶手柄）
SCHNEIDER 接觸器 LC1D186M7C
SCHNEIDER 觸點 ZB2-BE101C (NO)
FESTO 開關 SME-10-SQ-LED-24
REXROTH 閥 MNR:0821302458
ABB 變頻器 ACS510-01-012A-4
MOELLER 指示燈 A22-RLF-Y/EF/LED230
MOELLER 指示燈 A22-RLF-R/EF/LED230
MOELLER 指示燈 A22-RLF-G/EF/LED230
MOELLER 指示燈 A22-RLF-R/EF/LED-R
SIEMENS 低壓 3VT3763-2AA36-0AA0
造紙廠污水中含有大量的污泥，把污泥提取出來后，再對污水進行處理，可以循環再利用，而提取出來的污泥也會污染環境。目前造紙污泥的處理方法有填埋、焚燒、制成有機肥等，但污泥提取后含水量大，給進一步的處理帶來了很大難度，所以要對污泥進行進一步的脫水。本文闡述了一種造紙污泥深度脫水控制系統的設計方案，經過使用驗證，系統運行穩定，污泥干度較其它方法有了大的提高。
【關鍵詞】造紙污泥；深度脫水；控制系統
引言
造紙廠污水的量很大，其中可沉淀固體顆粒較多、有毒成分較多、COD和BOD濃度較高、氨濃度較高、含有重金屬，污染嚴重。在處理造紙廠污水時，先把其中的污泥提取出來，再對污水進行進一步的處理，達標后可以進行回用或者排放。而提取出的污泥，一般采用填埋、焚燒發電、制成有機肥、作為添加成分制成建材等。早期，我國采用填埋的方式較多，但填埋也會對土壤造成二次污染，并且會發出臭味，污染環境。隨著國家對環保提出的要求越來越高，這種方式已不可取。現在處理污泥的原則是“減量化、無害化、資源化”。造紙廢水處理過程中產生的污泥，含水率高，體積大，運輸困難，也不便于進行無害化處理，如焚燒等。所以無論是采用哪種處理方式，提高造紙污泥的干度都是需要解決的問題。造紙污泥中的水分以四類方式存在：間隙水、表面吸附水、毛細水、顆粒內部水，水與污泥的結合度高，難于脫水。一般的脫水方式，如帶式壓濾機，脫水后的污泥干度高只能達到40%左右，為了進一步提高污泥的干度，可以采用兩步的方式，一步，初步脫水，干度達到15%以上，第二步，機械壓榨，將干度提高到45%以上，這樣，污泥就可以進一步利用或者焚燒了。
1污泥深度脫水工藝流程
脫水工藝流程包括制備絮凝劑溶液，污水與絮凝劑溶液在混凝反應罐進行絮凝反應，然后進入一次重力脫水，一次脫水后的污泥進入二次螺旋壓榨脫水，二次脫水的污泥干度大大提高，可以進行下一步的處理，如焚燒或者再利用。其工藝流程如圖1所示。
1.1絮凝劑溶解工藝
在造紙污水中添加絮凝劑，可破壞污泥的穩定性，使其凝結為穩定的絮狀，并與污泥中的非結合水分離，以便下一步進行污泥的分離和脫水。但是，不同種類的紙漿、不同的工藝，所產生的污水的成分差別很大，同時絮凝劑的種類繁多，如：有機絮凝劑、無機絮凝劑，還有陰離子、陽離子之分，有機絮凝劑的分子量還有高有低，所以到底用那種絮凝劑，絮凝劑的添加量很難有固定的公式。在進行污泥脫水之前，需要做大量的試驗，來驗證針對某種污水到底哪種絮凝劑效果好，添加量多少才能達到佳的絮凝效果。絮凝劑的添加量并不是越多越好，如果多了，絮凝后的泥團包得太緊，反而不利于污泥內部水的脫離，只有通過反復試驗，才能找到一個佳的添加量。目前使用較多的有機絮凝劑溶解于水后，與污水混合，才能起到絮凝作用。但粉狀的有機絮凝劑在水中的溶解時間很長，能達到30分鐘以上才能充分溶解，所以需要有幾個攪拌罐用來預先溶解絮凝劑。絮凝劑要緩慢的添加，如果添加快了，會在水中形成一團，則非常難以溶解，在溶解過程中，還要不斷的攪拌。溶解好的絮凝劑溶液，輸送到絮凝劑罐備用。
1.2污泥絮凝工藝
為了混合均勻，絮凝劑溶液和污水在進入混凝反應罐之前的管道內充分混合，然后從混凝反應罐的底部進入，在攪拌器的攪拌下，充分混合，并絮凝成穩定的團絮狀，然后從反應罐的上部流出，進入下一工序，即一次重力脫水。為了達到理想的絮凝效果，需要反復試驗絮凝劑的加藥比例，同時，要測試污水中的纖維含量，纖維含量越高，絮凝效果越好，進行深度脫水時越容易，脫水后的污泥干度越高。如果污水中的纖維含量低，可在混凝反應罐中加入一定量的造紙漿渣或其它類似材料，可以提高絮凝效果，提高污泥的脫水性能。
1.3一次重力脫水
經過充分絮凝后的污水，進入一次重力脫水，沿著45度左右的傾角，采用螺旋輸送斜上方。在輸送過程中，由于重力的作用，大部分的水會通過濾筒排出，排出后的污水中污泥含量已經很低，再經過進一步的處理凈化，達到標準后可以循環再利用或者排放，而剩下的污泥的干度大大提高，可以達到15%以上。一次重力脫水的螺旋長度不宜過長，旋轉速度不宜過高，以防止絮凝后的污泥絮狀被打碎，打碎后則下一步的脫水就困難了。
1.4二次螺旋壓榨脫水
經過一次重力脫水后，污泥的干度仍然較低，不便于運輸或進行進一步的處理，需要再次進行脫水。目前的機械脫水設備有板框壓濾機、帶式壓濾機、離心過濾機及單螺旋壓榨脫水機等。采用機械式的單螺旋壓榨機進行二次脫水，脫水效果好，可使污泥的干度提高到45%以上，便可以進行進一步的處理了，如焚燒、制肥或生產建材等。單螺旋壓榨機水平放置，其螺旋是變徑變螺距的，螺旋外面的濾筒上有大小不同的排水孔，在螺旋的開始段，出水量大，孔大，在越靠近螺旋的尾部，出水量越來越小，出水孔也越小。在壓榨過程中，污泥在螺旋中的體積受到壓縮，壓出的水會從排水孔排出，回流到污水池。
2污泥深度脫水控制系統設計
2.1污泥深度脫水控制系統硬件配置
采用西門子S7-200系列的CPU226可編程控制器來控制，附加2個模擬量輸入模塊EM231，來實現現場儀表如污水流量計、濃度計、絮凝劑流量計、壓力表信號的采集，附加2個模擬量輸出模塊EM232，來實現變頻器、氣閥的控制。人機界面采用昆侖通態的觸摸屏，采用MCGS組態軟件組態主控界面，如圖2所示。通過人機界面，實現了對控制過程的實時監控、控制系統的參數設置、手動調整控制、系統的報警、及生產過程的管理等。
2.2污水泵的控制
污水泵電動機功率為7.5KW，采用變頻控制，根據產量的需要，由操作人員在控制臺手動調節污水流量。用流量計來檢測污水流量，流量計信號進入PLC模擬量輸入，通過PLC處理該信號，一方面用于加藥泵控制的輸入信號，另一方面，在觸摸屏上顯示出污水流量，以方便操作人員進行產量的調節。
2.3絮凝劑量的控制
為了保證達到好的絮凝效果，必須嚴格控制絮凝劑的量，采用計量泵（2.2KW）來輸送溶解好的絮凝劑溶液混凝反應罐，變頻器控制，并安裝流量計來測量流量，根據污水的流量及污水的濃度，按照預先試驗得出的加藥比例，計算得出需要的絮凝劑的量，加藥量的計算公式為：Q藥=Q污水×K1×K2（1）式中：Q藥—加藥泵流量；Q污水—污水流量；K1—污水濃度系數；K2—加藥比例。計量泵采用PID控制以實現動態調整流量，PID的輸入為污泥量與加藥比例的乘積，即所需的加藥量，控制器輸出用于控制變頻器，來調節絮凝劑計量泵的轉速，以調節加藥量，通過流量計測出絮凝劑的實際流量作為反饋控制量，其PID控制系統原理圖如圖3所示。編程時，可采用西門子PLC編程軟件中的PID指令向導來進行編寫，并且可通過PID的自整定功能來確定PID的相關參數，就會方便得多。在實際工作中，污水濃度的變化不大，也不頻繁，所以可以采用離散取樣的方式來控制，即在程序中采用一個定時器控制，每隔一段時間，如30分鐘，通過濃度計對污水濃度取一次樣，來計算污泥量，作為加藥泵控制的輸入。
2.4一次重力脫水的控制
一次重力脫水電動機功率為7.5KW，采用變頻調速，可根據污水流量的大小，從控制臺的觸摸屏手動調節電動機的速度。由于在一段時間內，污水的流量不需經常改變，該電動機也不需要經常進行調速。
2.5螺旋壓榨脫水的控制
螺旋壓榨電動機為37.5KW，電動機采用變頻調速。為了提高出泥的干度，在螺旋的末端，采用三個氣缸給螺旋末端施加一個回壓，通過氣缸恒壓控制回路完成氣缸的恒壓控制，通過PLC的PID控制程序自動調整氣缸壓力，使氣缸保持恒壓。該PID控制回路的輸入為氣缸壓力，通過壓力表檢測氣缸實際壓力作為反饋控制，其PID控制系統原理圖如圖4所示。在實際工作中，污泥容易在螺旋壓榨脫水機中發生堵塞并打滑，且一旦堵塞，需人工清理，處理非常費時。所以，為了保證系統的穩定性，還要再附加一個控制，從變頻器的輸出信號中采集變頻器輸出電流，引入PLC的模擬量輸入，通過PLC對變頻器的輸出電流進行監控，如果輸出電流超過了電動機額定電流的90%，說明污泥在螺旋內的阻力增加，有堵塞情況，則進入干預程序，進行干預處理，處理方法為通過PLC程序自動提高螺旋電動機的速度，使螺旋中的污泥盡快排出，以解除堵塞。如果仍然沒有效果，監控到的輸出電流超過了額定電流的95%，則干預程序改為電動機行60秒鐘反轉，再正轉，以使堵塞的污泥盡快排出。從實際應用看，該方法簡單易行，能夠解除大多數的污泥堵塞情況。
3結語
以上污泥深度脫水控制裝置，在造紙廠經過了長時間的試驗驗證，污泥干度達到了45%以上，脫水后的污泥體積大大縮小，既容易運輸，也便于進行下一步的處理。從該控制系統運行的實際效果來看，運行穩定，自動化程度高，需要較少的人力，很好地解決了造紙廠污水中的污泥處理難題。
FESTO 閥 VL/O-3-PK-3X2
FESTO 閥 J-5-PK-3
山洋 電機 R2AA06020FXP00
SMC 壓力開關 ZSE30AF-01-N-L
AB 接觸器 100-C16D01
AB 觸點 100-FA40
AB 觸點 100-FA11
ASTK 調速馬達 5IK40RGN-C
ASTK 減速機 5GN-3K
ASTK 調速器 SS-62
BANNER 光電開關 MIAD9CV
BANNER 支架 SMB312S
BANNER 光電開關 MIAD9CV2
TURCK 光柵 IM21-14EX-CDTRI
SICK 傳感器 IH03-0B6PS-VU1
SMC 數字壓力開關 ZSE30AF-01-N-L
FESTO 閥 J-5-PK-3
SCHNEIDER 開關 XCMD2102L1
SCHNEIDER 觸點 ZB2-BE101C (NO)
TADIRAN 電池 TL-5903
REXROTH 壓力表 1827231010 0-16BAR
REXROTH 密封圈 1829202004
KINCO 電機 2S56Q-030B5
OMRON 開關 E3C-S30T
SIEMENS 模塊 6GK7443-1EX20-0XE0
SICK 傳感器 ATM60-P4H13X13
SICK 傳感器 AD-ATM60-KA3PR
AGILENT 氣相色譜柱 112-88A7
AGILENT 色譜柱轉接頭 G1532-80540
AGILENT 密封墊 5080-8773
SICK 傳感器 IH03-0B6PS-VU1
KENDRION 電磁鐵 NO.GTR025.025501
BANNER 光電開關 MIAD9CV
TURCK 光電開關 NI4-Q12-AZ31X
TURCK 光電開關 NI4-M12-AZ31X
PHOENIX 電源模塊 MINI MCR-SL-UI-UI
IDEC 電源 PS5R-B24
MITSUBI 模塊 FX2N-128MR-001
ASTK 調速器 SS-62
SIEMENS 繼電器 3TK2825-1BB40
SIEMENS 隔離開關 3NP4075-0CF01
AB 接觸器 100-K09ZJ10
MOELLER 接觸器 DILEM-10-G 24VDC
REXROTH 壓力表 1827231010 0-16BAR
REXROTH 密封圈 1829202004
MITSUBISHI（國產） 限位開關 LF-AR-2H
MITSUBISHI（國產） 限位開關 LF-AR-2H
SICK 調整電機編碼器 ATM60-P4H13X13
SICK 調整電機編碼器 AD-ATM60-KA3PR
SICK 裝出料機編碼器 ATM60-A4A12X12
SICK 對射光電開關 WS/WE45-P250
SICK 光電開關 WL24-2B240
FESTO E線上打標線性滑塊 34504-FENG-40-320-KF
FESTO 打標筆調壓閥 546452-LR-D-7-MINI
SCHNEIDER 接觸器 LP1-K0910BD
SCHNEIDER 接觸器 LC1-D32BDC
SCHNEIDER 接觸器 LR2-K0308
SCHNEIDER 繼電器 RXM4LB2P7
SCHNEIDER 觸點 ZB2-BE101C
SCHNEIDER 中間繼電器 CAD-50M7C
SCHNEIDER ID漏電開關 VIGI IC65 ELE 2P 40A 30MA AC-TYPE A9V53240
ABB 中間繼電器 CR-M230AC2L+CR-M2SS
ABB 接觸器 A9-30-10+CA5-01
OMRON 繼電器 MY4NJDC24V
IDEC 中間繼電器底座 SM2S-05D24VDC
IDEC 二檔帶燈選擇開關紅色 ASLW29911DNR
IDEC 二檔帶燈選擇開關綠色 ASLW29911DNG
MW 電源 DRP-480-24
HYDAC 壓力開關 EDS344-2-250-000+ZBE03
HYDAC 壓力開關 EDS344-2-016-000+ZBE02
SCHNEIDER 開關 XUFN2L01L2
SCHNEIDER 基座 ZB2-BZ102C
造紙廠污水中含有大量的污泥，把污泥提取出來后，再對污水進行處理，可以循環再利用，而提取出來的污泥也會污染環境。目前造紙污泥的處理方法有填埋、焚燒、制成有機肥等，但污泥提取后含水量大，給進一步的處理帶來了很大難度，所以要對污泥進行進一步的脫水。本文闡述了一種造紙污泥深度脫水控制系統的設計方案，經過使用驗證，系統運行穩定，污泥干度較其它方法有了大的提高。
【關鍵詞】造紙污泥；深度脫水；控制系統
引言
造紙廠污水的量很大，其中可沉淀固體顆粒較多、有毒成分較多、COD和BOD濃度較高、氨濃度較高、含有重金屬，污染嚴重。在處理造紙廠污水時，先把其中的污泥提取出來，再對污水進行進一步的處理，達標后可以進行回用或者排放。而提取出的污泥，一般采用填埋、焚燒發電、制成有機肥、作為添加成分制成建材等。早期，我國采用填埋的方式較多，但填埋也會對土壤造成二次污染，并且會發出臭味，污染環境。隨著國家對環保提出的要求越來越高，這種方式已不可取。現在處理污泥的原則是“減量化、無害化、資源化”。造紙廢水處理過程中產生的污泥，含水率高，體積大，運輸困難，也不便于進行無害化處理，如焚燒等。所以無論是采用哪種處理方式，提高造紙污泥的干度都是需要解決的問題。造紙污泥中的水分以四類方式存在：間隙水、表面吸附水、毛細水、顆粒內部水，水與污泥的結合度高，難于脫水。一般的脫水方式，如帶式壓濾機，脫水后的污泥干度高只能達到40%左右，為了進一步提高污泥的干度，可以采用兩步的方式，一步，初步脫水，干度達到15%以上，第二步，機械壓榨，將干度提高到45%以上，這樣，污泥就可以進一步利用或者焚燒了。
1污泥深度脫水工藝流程
脫水工藝流程包括制備絮凝劑溶液，污水與絮凝劑溶液在混凝反應罐進行絮凝反應，然后進入一次重力脫水，一次脫水后的污泥進入二次螺旋壓榨脫水，二次脫水的污泥干度大大提高，可以進行下一步的處理，如焚燒或者再利用。其工藝流程如圖1所示。
1.1絮凝劑溶解工藝
在造紙污水中添加絮凝劑，可破壞污泥的穩定性，使其凝結為穩定的絮狀，并與污泥中的非結合水分離，以便下一步進行污泥的分離和脫水。但是，不同種類的紙漿、不同的工藝，所產生的污水的成分差別很大，同時絮凝劑的種類繁多，如：有機絮凝劑、無機絮凝劑，還有陰離子、陽離子之分，有機絮凝劑的分子量還有高有低，所以到底用那種絮凝劑，絮凝劑的添加量很難有固定的公式。在進行污泥脫水之前，需要做大量的試驗，來驗證針對某種污水到底哪種絮凝劑效果好，添加量多少才能達到佳的絮凝效果。絮凝劑的添加量并不是越多越好，如果多了，絮凝后的泥團包得太緊，反而不利于污泥內部水的脫離，只有通過反復試驗，才能找到一個佳的添加量。目前使用較多的有機絮凝劑溶解于水后，與污水混合，才能起到絮凝作用。但粉狀的有機絮凝劑在水中的溶解時間很長，能達到30分鐘以上才能充分溶解，所以需要有幾個攪拌罐用來預先溶解絮凝劑。絮凝劑要緩慢的添加，如果添加快了，會在水中形成一團，則非常難以溶解，在溶解過程中，還要不斷的攪拌。溶解好的絮凝劑溶液，輸送到絮凝劑罐備用。
1.2污泥絮凝工藝
為了混合均勻，絮凝劑溶液和污水在進入混凝反應罐之前的管道內充分混合，然后從混凝反應罐的底部進入，在攪拌器的攪拌下，充分混合，并絮凝成穩定的團絮狀，然后從反應罐的上部流出，進入下一工序，即一次重力脫水。為了達到理想的絮凝效果，需要反復試驗絮凝劑的加藥比例，同時，要測試污水中的纖維含量，纖維含量越高，絮凝效果越好，進行深度脫水時越容易，脫水后的污泥干度越高。如果污水中的纖維含量低，可在混凝反應罐中加入一定量的造紙漿渣或其它類似材料，可以提高絮凝效果，提高污泥的脫水性能。
1.3一次重力脫水
經過充分絮凝后的污水，進入一次重力脫水，沿著45度左右的傾角，采用螺旋輸送斜上方。在輸送過程中，由于重力的作用，大部分的水會通過濾筒排出，排出后的污水中污泥含量已經很低，再經過進一步的處理凈化，達到標準后可以循環再利用或者排放，而剩下的污泥的干度大大提高，可以達到15%以上。一次重力脫水的螺旋長度不宜過長，旋轉速度不宜過高，以防止絮凝后的污泥絮狀被打碎，打碎后則下一步的脫水就困難了。
1.4二次螺旋壓榨脫水
經過一次重力脫水后，污泥的干度仍然較低，不便于運輸或進行進一步的處理，需要再次進行脫水。目前的機械脫水設備有板框壓濾機、帶式壓濾機、離心過濾機及單螺旋壓榨脫水機等。采用機械式的單螺旋壓榨機進行二次脫水，脫水效果好，可使污泥的干度提高到45%以上，便可以進行進一步的處理了，如焚燒、制肥或生產建材等。單螺旋壓榨機水平放置，其螺旋是變徑變螺距的，螺旋外面的濾筒上有大小不同的排水孔，在螺旋的開始段，出水量大，孔大，在越靠近螺旋的尾部，出水量越來越小，出水孔也越小。在壓榨過程中，污泥在螺旋中的體積受到壓縮，壓出的水會從排水孔排出，回流到污水池。
2污泥深度脫水控制系統設計
2.1污泥深度脫水控制系統硬件配置
采用西門子S7-200系列的CPU226可編程控制器來控制，附加2個模擬量輸入模塊EM231，來實現現場儀表如污水流量計、濃度計、絮凝劑流量計、壓力表信號的采集，附加2個模擬量輸出模塊EM232，來實現變頻器、氣閥的控制。人機界面采用昆侖通態的觸摸屏，采用MCGS組態軟件組態主控界面，如圖2所示。通過人機界面，實現了對控制過程的實時監控、控制系統的參數設置、手動調整控制、系統的報警、及生產過程的管理等。
2.2污水泵的控制
污水泵電動機功率為7.5KW，采用變頻控制，根據產量的需要，由操作人員在控制臺手動調節污水流量。用流量計來檢測污水流量，流量計信號進入PLC模擬量輸入，通過PLC處理該信號，一方面用于加藥泵控制的輸入信號，另一方面，在觸摸屏上顯示出污水流量，以方便操作人員進行產量的調節。
2.3絮凝劑量的控制
為了保證達到好的絮凝效果，必須嚴格控制絮凝劑的量，采用計量泵（2.2KW）來輸送溶解好的絮凝劑溶液混凝反應罐，變頻器控制，并安裝流量計來測量流量，根據污水的流量及污水的濃度，按照預先試驗得出的加藥比例，計算得出需要的絮凝劑的量，加藥量的計算公式為：Q藥=Q污水×K1×K2（1）式中：Q藥—加藥泵流量；Q污水—污水流量；K1—污水濃度系數；K2—加藥比例。計量泵采用PID控制以實現動態調整流量，PID的輸入為污泥量與加藥比例的乘積，即所需的加藥量，控制器輸出用于控制變頻器，來調節絮凝劑計量泵的轉速，以調節加藥量，通過流量計測出絮凝劑的實際流量作為反饋控制量，其PID控制系統原理圖如圖3所示。編程時，可采用西門子PLC編程軟件中的PID指令向導來進行編寫，并且可通過PID的自整定功能來確定PID的相關參數，就會方便得多。在實際工作中，污水濃度的變化不大，也不頻繁，所以可以采用離散取樣的方式來控制，即在程序中采用一個定時器控制，每隔一段時間，如30分鐘，通過濃度計對污水濃度取一次樣，來計算污泥量，作為加藥泵控制的輸入。
2.4一次重力脫水的控制
一次重力脫水電動機功率為7.5KW，采用變頻調速，可根據污水流量的大小，從控制臺的觸摸屏手動調節電動機的速度。由于在一段時間內，污水的流量不需經常改變，該電動機也不需要經常進行調速。
2.5螺旋壓榨脫水的控制
螺旋壓榨電動機為37.5KW，電動機采用變頻調速。為了提高出泥的干度，在螺旋的末端，采用三個氣缸給螺旋末端施加一個回壓，通過氣缸恒壓控制回路完成氣缸的恒壓控制，通過PLC的PID控制程序自動調整氣缸壓力，使氣缸保持恒壓。該PID控制回路的輸入為氣缸壓力，通過壓力表檢測氣缸實際壓力作為反饋控制，其PID控制系統原理圖如圖4所示。在實際工作中，污泥容易在螺旋壓榨脫水機中發生堵塞并打滑，且一旦堵塞，需人工清理，處理非常費時。所以，為了保證系統的穩定性，還要再附加一個控制，從變頻器的輸出信號中采集變頻器輸出電流，引入PLC的模擬量輸入，通過PLC對變頻器的輸出電流進行監控，如果輸出電流超過了電動機額定電流的90%，說明污泥在螺旋內的阻力增加，有堵塞情況，則進入干預程序，進行干預處理，處理方法為通過PLC程序自動提高螺旋電動機的速度，使螺旋中的污泥盡快排出，以解除堵塞。如果仍然沒有效果，監控到的輸出電流超過了額定電流的95%，則干預程序改為電動機行60秒鐘反轉，再正轉，以使堵塞的污泥盡快排出。從實際應用看，該方法簡單易行，能夠解除大多數的污泥堵塞情況。
3結語
以上污泥深度脫水控制裝置，在造紙廠經過了長時間的試驗驗證，污泥干度達到了45%以上，脫水后的污泥體積大大縮小，既容易運輸，也便于進行下一步的處理。從該控制系統運行的實際效果來看，運行穩定，自動化程度高，需要較少的人力，很好地解決了造紙廠污水中的污泥處理難題。
SIEMENS 模塊 6ES7331-1KF02-0AB0
TURCK 光電開關 NI4-Q12-AZ31X
PHOENIX 電源防雷 2839127 VAL-MS 230
PHOENIX 信號防雷 2858043 PT 3-HF-12DC-ST
SCHNEIDER cpu模塊 BMXP342020
SCHNEIDER 電源模塊 BMXCPS2010
SCHNEIDER DI模塊 BMXDDI3202K
SCHNEIDER DO模塊 BMXDDO1602
SCHNEIDER AI模塊 BMXAMI0410
SCHNEIDER AO模塊 BMXAMO0210
SIEMENS 變頻器 6SE6440-2UD27-5CA1
ANLYX 緩沖器 AD2016
BALLUFF 電纜 BCC M313-M313-30-300-PX0334-015
FUJI 變頻器 FRN75G1S-4C
FUJI 變頻器 "FRN7.5G1S-4C
"
FUJI 變頻器 "FRN90G1S-4C
"
EMERSON 變頻器 "EV2000-4T0055G/0075P
"
PARKER 濾芯 G04242
PARKER 過濾器 FTCE2A05Q
PARKER 濾芯 150-Z-2FFA
SICK 傳感器 WL12L-2B530
MW 電源 DRP-240-24
MW 電源 DRP-480-24
SEMIKRON IGBT模塊 SKKT 106/16E
SEMIKRON IGBT模塊 SKKT 132/16E
SEMIKRON IGBT模塊 SKKT 273/16E
SIEMENS DP通訊模塊 6GK7443-5DX05-0XE0
SIEMENS 模擬量輸入模塊 6ES7431-7QH00-0AB0
SIEMENS RAM存儲卡 6ES7952-1AK00-0AA0
OMRON 中間繼電器 "MY4N-J DC24V 帶指示燈底座
"
SCHNEIDER 斷路器 IC65N 2P 20A C
SCHNEIDER 斷路器 IC65N 2P 10A C
SCHNEIDER 斷路器 IC65N 2P 6A C
SCHNEIDER 直流斷路器 C65H-DC 1P C6A
SCHNEIDER 斷路器 NSX100H TM40D 3P3D
SCHNEIDER 斷路器 IC65N 2P 32A C
SCHNEIDER 斷路器 IC65N 2P 25A C
SCHNEIDER 斷路器 IC65N 1P 6A C
E+H 料位探頭 FTM50-AGG2A2A32AA
MOELLER 輔助觸點 DILA-XHI40
MOELLER 輔助觸點 DILA-XHI31
SIEMENS 繼電器 3RN10101CB00
AGILENT 5ul自動進樣器針 5181-1273
lenze 總線模塊 EMF2133IB
SCHNEIDER 直流斷路器 C65H-DC C6A 1P
SCHNEIDER 直流斷路器 C65H-DC C6A 2P
SCHNEIDER 直流斷路器 C65H-DC C20A 2P
造紙廠污水中含有大量的污泥，把污泥提取出來后，再對污水進行處理，可以循環再利用，而提取出來的污泥也會污染環境。目前造紙污泥的處理方法有填埋、焚燒、制成有機肥等，但污泥提取后含水量大，給進一步的處理帶來了很大難度，所以要對污泥進行進一步的脫水。本文闡述了一種造紙污泥深度脫水控制系統的設計方案，經過使用驗證，系統運行穩定，污泥干度較其它方法有了大的提高。
【關鍵詞】造紙污泥；深度脫水；控制系統
引言
造紙廠污水的量很大，其中可沉淀固體顆粒較多、有毒成分較多、COD和BOD濃度較高、氨濃度較高、含有重金屬，污染嚴重。在處理造紙廠污水時，先把其中的污泥提取出來，再對污水進行進一步的處理，達標后可以進行回用或者排放。而提取出的污泥，一般采用填埋、焚燒發電、制成有機肥、作為添加成分制成建材等。早期，我國采用填埋的方式較多，但填埋也會對土壤造成二次污染，并且會發出臭味，污染環境。隨著國家對環保提出的要求越來越高，這種方式已不可取。現在處理污泥的原則是“減量化、無害化、資源化”。造紙廢水處理過程中產生的污泥，含水率高，體積大，運輸困難，也不便于進行無害化處理，如焚燒等。所以無論是采用哪種處理方式，提高造紙污泥的干度都是需要解決的問題。造紙污泥中的水分以四類方式存在：間隙水、表面吸附水、毛細水、顆粒內部水，水與污泥的結合度高，難于脫水。一般的脫水方式，如帶式壓濾機，脫水后的污泥干度高只能達到40%左右，為了進一步提高污泥的干度，可以采用兩步的方式，一步，初步脫水，干度達到15%以上，第二步，機械壓榨，將干度提高到45%以上，這樣，污泥就可以進一步利用或者焚燒了。
1污泥深度脫水工藝流程
脫水工藝流程包括制備絮凝劑溶液，污水與絮凝劑溶液在混凝反應罐進行絮凝反應，然后進入一次重力脫水，一次脫水后的污泥進入二次螺旋壓榨脫水，二次脫水的污泥干度大大提高，可以進行下一步的處理，如焚燒或者再利用。其工藝流程如圖1所示。
1.1絮凝劑溶解工藝
在造紙污水中添加絮凝劑，可破壞污泥的穩定性，使其凝結為穩定的絮狀，并與污泥中的非結合水分離，以便下一步進行污泥的分離和脫水。但是，不同種類的紙漿、不同的工藝，所產生的污水的成分差別很大，同時絮凝劑的種類繁多，如：有機絮凝劑、無機絮凝劑，還有陰離子、陽離子之分，有機絮凝劑的分子量還有高有低，所以到底用那種絮凝劑，絮凝劑的添加量很難有固定的公式。在進行污泥脫水之前，需要做大量的試驗，來驗證針對某種污水到底哪種絮凝劑效果好，添加量多少才能達到佳的絮凝效果。絮凝劑的添加量并不是越多越好，如果多了，絮凝后的泥團包得太緊，反而不利于污泥內部水的脫離，只有通過反復試驗，才能找到一個佳的添加量。目前使用較多的有機絮凝劑溶解于水后，與污水混合，才能起到絮凝作用。但粉狀的有機絮凝劑在水中的溶解時間很長，能達到30分鐘以上才能充分溶解，所以需要有幾個攪拌罐用來預先溶解絮凝劑。絮凝劑要緩慢的添加，如果添加快了，會在水中形成一團，則非常難以溶解，在溶解過程中，還要不斷的攪拌。溶解好的絮凝劑溶液，輸送到絮凝劑罐備用。
1.2污泥絮凝工藝
為了混合均勻，絮凝劑溶液和污水在進入混凝反應罐之前的管道內充分混合，然后從混凝反應罐的底部進入，在攪拌器的攪拌下，充分混合，并絮凝成穩定的團絮狀，然后從反應罐的上部流出，進入下一工序，即一次重力脫水。為了達到理想的絮凝效果，需要反復試驗絮凝劑的加藥比例，同時，要測試污水中的纖維含量，纖維含量越高，絮凝效果越好，進行深度脫水時越容易，脫水后的污泥干度越高。如果污水中的纖維含量低，可在混凝反應罐中加入一定量的造紙漿渣或其它類似材料，可以提高絮凝效果，提高污泥的脫水性能。
1.3一次重力脫水
經過充分絮凝后的污水，進入一次重力脫水，沿著45度左右的傾角，采用螺旋輸送斜上方。在輸送過程中，由于重力的作用，大部分的水會通過濾筒排出，排出后的污水中污泥含量已經很低，再經過進一步的處理凈化，達到標準后可以循環再利用或者排放，而剩下的污泥的干度大大提高，可以達到15%以上。一次重力脫水的螺旋長度不宜過長，旋轉速度不宜過高，以防止絮凝后的污泥絮狀被打碎，打碎后則下一步的脫水就困難了。
1.4二次螺旋壓榨脫水
經過一次重力脫水后，污泥的干度仍然較低，不便于運輸或進行進一步的處理，需要再次進行脫水。目前的機械脫水設備有板框壓濾機、帶式壓濾機、離心過濾機及單螺旋壓榨脫水機等。采用機械式的單螺旋壓榨機進行二次脫水，脫水效果好，可使污泥的干度提高到45%以上，便可以進行進一步的處理了，如焚燒、制肥或生產建材等。單螺旋壓榨機水平放置，其螺旋是變徑變螺距的，螺旋外面的濾筒上有大小不同的排水孔，在螺旋的開始段，出水量大，孔大，在越靠近螺旋的尾部，出水量越來越小，出水孔也越小。在壓榨過程中，污泥在螺旋中的體積受到壓縮，壓出的水會從排水孔排出，回流到污水池。
2污泥深度脫水控制系統設計
2.1污泥深度脫水控制系統硬件配置
采用西門子S7-200系列的CPU226可編程控制器來控制，附加2個模擬量輸入模塊EM231，來實現現場儀表如污水流量計、濃度計、絮凝劑流量計、壓力表信號的采集，附加2個模擬量輸出模塊EM232，來實現變頻器、氣閥的控制。人機界面采用昆侖通態的觸摸屏，采用MCGS組態軟件組態主控界面，如圖2所示。通過人機界面，實現了對控制過程的實時監控、控制系統的參數設置、手動調整控制、系統的報警、及生產過程的管理等。
2.2污水泵的控制
污水泵電動機功率為7.5KW，采用變頻控制，根據產量的需要，由操作人員在控制臺手動調節污水流量。用流量計來檢測污水流量，流量計信號進入PLC模擬量輸入，通過PLC處理該信號，一方面用于加藥泵控制的輸入信號，另一方面，在觸摸屏上顯示出污水流量，以方便操作人員進行產量的調節。
2.3絮凝劑量的控制
為了保證達到好的絮凝效果，必須嚴格控制絮凝劑的量，采用計量泵（2.2KW）來輸送溶解好的絮凝劑溶液混凝反應罐，變頻器控制，并安裝流量計來測量流量，根據污水的流量及污水的濃度，按照預先試驗得出的加藥比例，計算得出需要的絮凝劑的量，加藥量的計算公式為：Q藥=Q污水×K1×K2（1）式中：Q藥—加藥泵流量；Q污水—污水流量；K1—污水濃度系數；K2—加藥比例。計量泵采用PID控制以實現動態調整流量，PID的輸入為污泥量與加藥比例的乘積，即所需的加藥量，控制器輸出用于控制變頻器，來調節絮凝劑計量泵的轉速，以調節加藥量，通過流量計測出絮凝劑的實際流量作為反饋控制量，其PID控制系統原理圖如圖3所示。編程時，可采用西門子PLC編程軟件中的PID指令向導來進行編寫，并且可通過PID的自整定功能來確定PID的相關參數，就會方便得多。在實際工作中，污水濃度的變化不大，也不頻繁，所以可以采用離散取樣的方式來控制，即在程序中采用一個定時器控制，每隔一段時間，如30分鐘，通過濃度計對污水濃度取一次樣，來計算污泥量，作為加藥泵控制的輸入。
2.4一次重力脫水的控制
一次重力脫水電動機功率為7.5KW，采用變頻調速，可根據污水流量的大小，從控制臺的觸摸屏手動調節電動機的速度。由于在一段時間內，污水的流量不需經常改變，該電動機也不需要經常進行調速。
2.5螺旋壓榨脫水的控制
螺旋壓榨電動機為37.5KW，電動機采用變頻調速。為了提高出泥的干度，在螺旋的末端，采用三個氣缸給螺旋末端施加一個回壓，通過氣缸恒壓控制回路完成氣缸的恒壓控制，通過PLC的PID控制程序自動調整氣缸壓力，使氣缸保持恒壓。該PID控制回路的輸入為氣缸壓力，通過壓力表檢測氣缸實際壓力作為反饋控制，其PID控制系統原理圖如圖4所示。在實際工作中，污泥容易在螺旋壓榨脫水機中發生堵塞并打滑，且一旦堵塞，需人工清理，處理非常費時。所以，為了保證系統的穩定性，還要再附加一個控制，從變頻器的輸出信號中采集變頻器輸出電流，引入PLC的模擬量輸入，通過PLC對變頻器的輸出電流進行監控，如果輸出電流超過了電動機額定電流的90%，說明污泥在螺旋內的阻力增加，有堵塞情況，則進入干預程序，進行干預處理，處理方法為通過PLC程序自動提高螺旋電動機的速度，使螺旋中的污泥盡快排出，以解除堵塞。如果仍然沒有效果，監控到的輸出電流超過了額定電流的95%，則干預程序改為電動機行60秒鐘反轉，再正轉，以使堵塞的污泥盡快排出。從實際應用看，該方法簡單易行，能夠解除大多數的污泥堵塞情況。
3結語
以上污泥深度脫水控制裝置，在造紙廠經過了長時間的試驗驗證，污泥干度達到了45%以上，脫水后的污泥體積大大縮小，既容易運輸，也便于進行下一步的處理。從該控制系統運行的實際效果來看，運行穩定，自動化程度高，需要較少的人力，很好地解決了造紙廠污水中的污泥處理難題。
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