隨著國家對環(huán)保問題越來越重視，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(tǒng)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廠的用水要求，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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    煤化工來水水質COD為(90~150)mg/L，電導率為(3800~5300)us/cm，硬度為(800~1140)mg/L，通過投加石灰、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，通過纖維濾池進一步降低濁度，經過自清洗過濾器截留微細顆粒物質，避免超濾膜被大顆粒物質堵塞或劃傷;通過廢水超濾膜，去除SS、膠體及大部分細菌后產水匯集至反滲透。微渦流沉淀池、生化處理系統(tǒng)產生的污泥經收集后由泵輸送至污泥板框脫水機進行處理，泥餅外運處理。一級膜脫鹽產水符合生產裝置區(qū)回用水要求，回用給附近的化工生產裝置再利用。

    一級膜脫鹽濃水進入二級膜脫鹽處理，再進入納濾系統(tǒng)進行分鹽處理,納濾產水進入濃水反滲透系統(tǒng)進行濃縮與脫鹽處理,將濃鹽水濃縮5倍以上，設置除硅系統(tǒng)去除二氧化硅,再進入高壓反滲透繼續(xù)進行濃縮與脫鹽處理，高壓反滲透濃水進入MVR系統(tǒng)進行蒸發(fā)濃縮，后經強制循環(huán)氯化鈉蒸發(fā)結晶系統(tǒng)產出氯化鈉。納濾濃水進入高壓反滲透系統(tǒng)進行濃縮與脫鹽處理，并采用“冷凍結晶+熔融結晶+MVR強制循環(huán)結晶"產出硫酸鈉。氯化鈉蒸發(fā)結晶母液和部分納濾濃水一并進入雜鹽蒸發(fā)結晶器產出雜鹽。

    2、儀表選型

    污水處理中常見的自動化儀表分兩大類：熱工儀表、成分分析儀表。隨著自動化儀表處理技術的發(fā)展，越來越多的在線分析儀表應用在污水處理中，甚至參與加藥自動控制，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(wěn)定的運行狀態(tài)，只有這樣，才能保證污水處理裝置穩(wěn)定運行。

    所以，在污水處理中對自動化儀表設計和選型時，應遵循以下原則：

    ①盡量選取可以穩(wěn)定運行、方便維護、智能操作且具有較高測量精度的儀表，進而減少儀表管理的運行和難度;

    ②除了考慮是否可以穩(wěn)定運行，還要考慮操作起來是否容易，以及是否經濟、節(jié)能，成本和性價比較高，以降低污水處理的成本;

    ③因污水處理的水質環(huán)境較惡劣，不僅在露天進行測量，還常常在井下和污水中進行測量，對儀表的要求非常嚴格，所以在選型時要結合運行環(huán)境進行挑選，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)境下還要考慮自動化儀表的特殊功能。如在爆炸區(qū)域要選擇防爆儀表，避免因儀表選型造成經濟損失。

    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際選型進行具體說明。

    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，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行測量。

    2.2分析儀表

    污水處理中水質指標是關鍵的工藝指標，為保證分析儀的精度和穩(wěn)定性，選型時應從以下幾方面考慮：

    ①選取精度高、穩(wěn)定性好、安裝簡單的分析儀;

    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(qū);

    ③要考慮水質條件，在易結垢的水質中要考慮使用帶自清洗功能的分析儀，或在安裝時增加清洗裝置;

    ④選取備件、試劑好采購的國內外分析儀可大大降低在線分析儀的維護難度。

    3、控制系統(tǒng)配置及結構圖

    空壓站、污泥處理、冷凍機組、脫水機利用PLC實現就地控制，其余數據采集和控制由DCS實現，就地PLC通過MODBUS與DCS系統(tǒng)連接。因項目分二個階段實施，總IO點有13000點，其中膜脫鹽段約5500點，分支分鹽段約7500點，網絡拓撲結構采用總線型，選擇支持PROFIBUS、MODBUS、OPC等多種方式與第三方通訊。采用對等的網絡結構，過程控制網直接連接了系統(tǒng)的控制站和操作站節(jié)點，采用雙重化冗余設計。同時可連接系統(tǒng)內的任何操作節(jié)點、包括操作員站、工程師站等，還可實現管理信息網的連接，系統(tǒng)內的每個工程師站節(jié)點，均可以通過組態(tài)文件網絡傳輸和共享發(fā)布的方法，進行系統(tǒng)組態(tài)、編譯、下載等操作。

    該項目配備CCR1個、FRR2個，使用雙冗余光纖進行通訊，一階段、二階段在軟硬件上*獨立。系統(tǒng)所有數據可通過OPC傳至生產信息管理系統(tǒng)，全系統(tǒng)配置如圖2。

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    該項目選用國產化使用率較高的中控ECS700系統(tǒng)，纖維濾池、微渦流沉淀池、超濾、反滲透、弱酸陽離子交換器、納濾系統(tǒng)采用順序控制，全部已實現程序控制，由操作人員認為調整某一步序的時間和進度。

    4、結論

    某污水處理廠自2018年3月試車，已于2018年5月產出合格的回用水，一階段已轉生產，于2019年1月產出氯化鈉、硫酸鈉和雜鹽，標志著煤化工廢水處理已全部打通。煤化工污水處理實現*、污水回收利用技術已趨于成熟，隨著自動化儀表和自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展，大規(guī)模的煤化工污水處理已實現自動控制。