引言

黃酒釀造過程浸米、蒸飯、發(fā)酵、壓濾、澄清、洗壇和灰壇、煎酒、封壇口、儲(chǔ)存、吸酒、酒體調(diào)配和過濾、灌裝等都產(chǎn)生廢水，另有食堂、辦公等生活廢水，尤其是浸米漿水營養(yǎng)非常豐富，傳統(tǒng)工藝浸米池底部浸米漿水CODcr高達(dá)106mg/L（O2），廢水處理難度非常大。現(xiàn)在廢水指標(biāo)不達(dá)標(biāo)，不能排到市政廢水收集管道中，更不能排放到環(huán)境和河水中。2011年起公司從荷蘭帕克公司引進(jìn)三套含BIOPAQIC厭氧反應(yīng)器的廢水處理系統(tǒng)，整個(gè)廢水處理系統(tǒng)為自動(dòng)化控制，是將工業(yè)自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與廢水處理監(jiān)控過程相結(jié)合，通過PLC強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集、控制功能，并通過工業(yè)以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，配合組態(tài)軟件圖形化監(jiān)控，通過提高廢水處理系統(tǒng)自動(dòng)化控制程序、優(yōu)化控制整個(gè)過程，實(shí)現(xiàn)廢水處理系統(tǒng)的分散控制和集中管理。經(jīng)幾年運(yùn)行，黃酒釀造廢水處理效果良好。

 

1黃酒釀造廢水處理工藝流程

黃酒釀造廢水處理工藝流程如圖1。

 

黃酒釀造廢水處理整體工藝過程包括預(yù)處理、厭氧處理、PhospaqTM除磷處理、ANAMMOX生物脫氮處理、深度處理、沼氣處理、曝氣系統(tǒng)、廢氣處理、污泥處理、投試劑、監(jiān)控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信配制系統(tǒng)、SCADA（PLC）I/O點(diǎn)系統(tǒng)、SCADA（PLC）控制系統(tǒng)、PLC與MCC連絡(luò)系統(tǒng)、聯(lián)鎖系統(tǒng)、在線檢測系統(tǒng)等。預(yù)處理指的是水質(zhì)水量均衡、去除懸浮固形物等物化預(yù)處理。預(yù)處理設(shè)施包括集水井、事故池和初沉池。廢水經(jīng)過IC內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器的厭氧處理，大部分有機(jī)物被非常終轉(zhuǎn)化為沼氣。除磷處理系統(tǒng)由PHOSPAQ反應(yīng)器和二沉池組合而成。廢水經(jīng)除磷處理后進(jìn)入ANAMMOX脫氮系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)氨氮的去除。廢水經(jīng)厭氧處理后再經(jīng)好氧活性污泥系統(tǒng)進(jìn)一步去除可生物降解的有機(jī)污染物，好氧處理系統(tǒng)由曝氣池和二沉池組合而成，在曝氣池中通過控制溶解氧濃度和活性污泥濃度以進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化，二沉池中活性污泥依靠重力沉降到池底，形成污泥層，該污泥一部分回流至曝氣池進(jìn)口，一部分進(jìn)入后續(xù)的污泥脫水系統(tǒng)進(jìn)行脫水處理，澄清的上清液達(dá)標(biāo)排放。沼氣的處理：沼氣在IC反應(yīng)器頂部的氣液分離器收集后經(jīng)沼氣氣囊送入沼氣燃燒器進(jìn)行燃燒處理。

 

2、BIOPAQIC厭氧反應(yīng)器結(jié)構(gòu)

BIOPAQIC內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器：日處理1000m3IC內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器，反應(yīng)器有效容積為約992m3（直徑Φ=7.3m，高H=24m）。在IC厭氧反應(yīng)器內(nèi)廢水中大量的COD被生物降解并轉(zhuǎn)化為沼氣。BIOPAQIC反應(yīng)器的進(jìn)水流量由電磁流量計(jì)和控制閥及IC供料泵來自動(dòng)控制。BIOPAQIC出水的pH和溫度連續(xù)監(jiān)測。IC頂部脫氣罐裝有液位開關(guān)，若其液位過高則產(chǎn)生高位報(bào)警。

 

BIOPAQIC厭氧反應(yīng)器結(jié)構(gòu)圖（引自參考文獻(xiàn)[2]）及二套IC反應(yīng)器系統(tǒng)如圖2。

 

3、黃酒釀造廢水自動(dòng)化處理控制系統(tǒng)

黃酒釀造廢水處理系統(tǒng)占地面積較大、處理工藝復(fù)雜且控制設(shè)備分散布置，系統(tǒng)采用西門子S7系列（SCADA）軟硬件，以PLC結(jié)合上位機(jī)的集散控制系統(tǒng)，由如下三級(jí)構(gòu)成：非常好級(jí)為現(xiàn)場控制級(jí)，采用SMCC聯(lián)絡(luò)總線標(biāo)準(zhǔn)連接，將就地控制器、在線檢測器、電磁閥等的實(shí)時(shí)信號(hào)傳送至PLC控制站進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后將處理后獲得的信號(hào)傳回現(xiàn)場設(shè)備，實(shí)現(xiàn)廢水處理過程的控制。第二級(jí)為分散監(jiān)控級(jí)，采用100Mbps環(huán)形工業(yè)以太網(wǎng)，將多個(gè)PLC控制站和中央監(jiān)控站鏈接在同一環(huán)網(wǎng)中。每個(gè)PLC控制站點(diǎn)獨(dú)立運(yùn)行，根據(jù)采集對(duì)應(yīng)設(shè)備和儀表的信號(hào)，通過處理來輸出控制信號(hào)傳回給設(shè)備，通過傳輸網(wǎng)絡(luò)與中央監(jiān)控站和其他PLC站進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳輸。第三級(jí)中央監(jiān)控總站中控，即現(xiàn)場設(shè)備的就地控制箱和就地按鈕箱上均有轉(zhuǎn)換開關(guān)，當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)至“遠(yuǎn)程控制”時(shí)，中央監(jiān)控站工作以實(shí)現(xiàn)對(duì)全套設(shè)備的遠(yuǎn)程控制；本系統(tǒng)具有實(shí)際使用性能合理、通信速率、性價(jià)比高的特點(diǎn)。

 

（1）黃酒廢水處理監(jiān)控系統(tǒng)：是由現(xiàn)場音頻和視頻采集、信號(hào)傳輸、信息存儲(chǔ)、中央控制、畫面顯示五大部分組成。上位機(jī)監(jiān)控畫面實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制整個(gè)黃酒釀造廢水處理工藝流程、設(shè)備運(yùn)行情況及主要工藝參數(shù)，再通過操作人員的操作記錄，管理員可以查到何人、何時(shí)、何處所做的任何操作，便于在處理的廢水不達(dá)標(biāo)和設(shè)備等出現(xiàn)故障時(shí)的分

析，便于管理。

 

（2）SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用：黃酒釀造廢水處理系統(tǒng)應(yīng)用SCADA系統(tǒng)，SCADA系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程監(jiān)視控制、信息通訊和現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，由幾個(gè)層面組成的，即設(shè)備層、控制層、通訊層和監(jiān)視層，采集黃酒釀造廢水處理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行遠(yuǎn)程或者本地控制，實(shí)現(xiàn)黃酒釀造廢水處理的全過程監(jiān)控。

 

（3）在線檢測：黃酒釀造廢水處理系統(tǒng)在線檢測有BOD、氨氮、COD、總磷、總氮、pH值、壓力、溫度、液位、流量等，黃酒釀造廢水自動(dòng)化處理系統(tǒng)中至關(guān)重要的組成部分之一是自動(dòng)化檢測系統(tǒng)，檢測結(jié)果的顯示，能夠讓技術(shù)人員對(duì)黃酒廢水處理工藝進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。將COD、BOD、總磷、總氮、氨氮濃度、pH值、壓力、溫度、液位、流量等的主要參數(shù)發(fā)送到控制系統(tǒng)的中心PLC中，控制系統(tǒng)分析參數(shù)信息并控制IC內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器的運(yùn)行、曝氣池不同階段的曝氣模式和運(yùn)行時(shí)間及其他所有設(shè)備的模式和運(yùn)行。

 

（4）PLC和SCADA的組合應(yīng)用：PLC主要用于自動(dòng)化生產(chǎn)線，SCADA主要針對(duì)多點(diǎn)的需求；廢水處理PLC系統(tǒng)有高的可靠性、靈活性和可擴(kuò)展性，高的處理能力和有較強(qiáng)的并行協(xié)調(diào)處理能力。PLC系統(tǒng)可以進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算操作，帶有存儲(chǔ)器，可編程實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能；優(yōu)點(diǎn)有功能強(qiáng)性價(jià)比好，可靠性、靈活性和可擴(kuò)展性高，抗干擾能力強(qiáng)，高的處理能力和有較強(qiáng)的并行協(xié)調(diào)處理能力；各種配套硬件齊全用戶使用方便靈活。

 

從計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的角度來說，它們是統(tǒng)一的，之所以有區(qū)別，主要在應(yīng)用的需求，PLC對(duì)處理速度要求高，因?yàn)榻?jīng)常用在聯(lián)鎖上，甚至是故障安全系統(tǒng)，SCADA也有一些特殊要求，如振動(dòng)監(jiān)測、流量計(jì)算、溫度監(jiān)測等等。PLC與SCADA有機(jī)結(jié)合應(yīng)用于黃酒釀造廢水處理，實(shí)現(xiàn)黃酒釀造廢水處理自動(dòng)化。

 

（5）參數(shù)控制：自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測分析三部分是黃酒釀造廢水自動(dòng)化處理系統(tǒng)的關(guān)鍵所在，所有設(shè)備、控制機(jī)構(gòu)、系統(tǒng)的共同配合就是為了讓整個(gè)黃酒釀造廢水處理系統(tǒng)完成這三項(xiàng)自動(dòng)化工作。其中，自動(dòng)化檢測分析系統(tǒng)主要是利用系統(tǒng)設(shè)定的參數(shù)曲線、實(shí)時(shí)檢測數(shù)據(jù)，以及對(duì)現(xiàn)場控制分站反饋回來的實(shí)時(shí)參數(shù)數(shù)據(jù)等，通過計(jì)算機(jī)來進(jìn)行實(shí)時(shí)對(duì)比分析，對(duì)黃酒釀造廢水內(nèi)的各種元素的合理指標(biāo)、工藝參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行判斷（如圖3），從而制定出非常合適的運(yùn)行工作曲線來控制工藝流程的進(jìn)行以及整體工作的合理運(yùn)行。

 

4、黃酒釀造廢水自動(dòng)化處理系統(tǒng)操作前準(zhǔn)備和維護(hù)

（1）黃酒釀造廢水自動(dòng)化處理系統(tǒng)操作前先確定自動(dòng)和手動(dòng)的切換信號(hào)，遠(yuǎn)程就地轉(zhuǎn)換開關(guān)打到就地時(shí)，進(jìn)行就地手動(dòng)操作；打到遠(yuǎn)程時(shí)，進(jìn)行PLC的程序自動(dòng)控制，或在上位機(jī)畫面上進(jìn)行點(diǎn)擊鼠標(biāo)式的手動(dòng)操作。

（2）黃酒釀造廢水自動(dòng)化處理系統(tǒng)維護(hù)：PLC的可靠性很高，但環(huán)境的影響及內(nèi)部元件的老化等因素，也會(huì)造成PLC不能正常工作。如果等到PLC報(bào)警或故障發(fā)生后再去檢查、修理，總歸是被動(dòng)的。如果能經(jīng)常定期地做好維護(hù)、檢修，就可以做到系統(tǒng)始終工作在非常佳狀態(tài)下。因此，定期檢修與做好日常維護(hù)是非常重要的。一般情況下檢修時(shí)間以每6個(gè)月至一年1次為宜，當(dāng)外部環(huán)境條件較差時(shí)，可根據(jù)具體情況縮短檢修間隔時(shí)間。

 

5結(jié)論

黃酒釀造廢水自動(dòng)化處理系統(tǒng)從2013年調(diào)試完成并投入運(yùn)行至今，系統(tǒng)穩(wěn)定，COD去除率高，總磷、氨氮、總氮降低明顯，達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)生可再生能源—沼氣可用于鍋爐回用，處理效果良好；系統(tǒng)模塊化，自動(dòng)化程度高，反應(yīng)器高度較低，防腐設(shè)計(jì)期限長；系統(tǒng)封閉，無異味氣體泄漏。同時(shí)在現(xiàn)場維護(hù)，設(shè)備調(diào)整及遠(yuǎn)程監(jiān)控等方面，體現(xiàn)了一定的優(yōu)越性；黃酒釀造廢水自動(dòng)化處理系統(tǒng)運(yùn)行良好。