可编程控制器在膜法工艺水处理的应用

目前，由于水环境的越来越恶劣，在人们增强环保意识，尽量减轻污染物排放的同时，水处理技术及效率就愈加重要。膜法工艺被认为是当前最先进、性价比最高的水处理工艺。下面结合日处理360吨，采用MF+NF工艺的移动集装箱水车的PLC控制应用。
  一、 膜法水处理工艺简介
  膜过滤是指液体在透过膜状物时，其中的部分物质被截留的现象。水处理行业通常所指的膜是指过滤孔径0.0001微米到10微米的固体膜。
  从制造材料上，膜可分为有机膜和无机膜；从几何形状上，可分为平板膜、卷式膜、管式膜、中空纤维膜；从构成结构上，可分为单皮层膜和复合膜；从过滤流向上，可分为均向（对称）膜和非均向（非对称）膜。
  由若干单位的膜组成的一个过滤单元，被成为膜组件。
  由于切割分子量的区别，膜被分成反渗透（RO）、纳滤（NF）、超滤（UF）、微滤（MF）。其大约如下图所示：
  

可编程控制器在膜法工艺水处理的应用

一直以来，混凝沉淀过滤法和混凝过滤法作为前处理，被广泛用于自来水、工业用纯化水、半导体电力的超纯水、医药食品用的精制水、海水淡化等领域。上述处理方法是经过多年技术累积确立起来的，可以去除河水、井水、湖泊沼泽水和海水等原水中的悬浮物质。但是同时也逐渐产生了很多问题，例如：雨天水质的变动增加了絮状凝剂添加的复杂化；处理水中因使用絮状凝剂增加了铝、铁离子和污泥的产生量；絮状沉淀槽，沉淀池、沙过滤设备等设备占地面积大等等。
  针对上述问题，膜法水处理工艺应运而生。大型MF膜组件不仅可以代替混凝沉淀过滤法和混凝过滤法，而且还可以通过过滤（除菌、清澈）工业用水，使取代一直以来使用纯化水作为工序用水的作法成为可能，工序水的成本也由此有望得到降低。
  与传统水处理工艺相比，膜法工艺具有以下优势：
  1）、可以得到高品质的产水
  不管进水水质如何变动都可过滤出浊度小于0.01NTU的高品质水。
  2）、可自动运行、运行简单
  3）、不用絮凝剂、即使使用也只需要少量絮凝剂
  4）、装置面积小
  5）、建设工期短
  6）、使用寿命长
  在通常使用中，无需考虑化学药品腐蚀或生物分解等产生的膜破裂。
  

可编程控制器在膜法工艺水处理的应用

图一、膜过滤法与传统砂滤方法比较
  二、膜处理系统流程
  膜处理系统流程分为过滤、反洗及空气擦洗及冲洗三个过程。
  图二显示了膜处理系统的过滤工艺流程。本系统为外压式循环过滤系统，原水无需混凝前处理（但是，要去除单独使用膜处理无法去除的成分例如色度等，需要依靠添加混凝剂达到目标去除率的情况，也可以添加混凝剂。），可以通过预过滤去除原水中所含的大块垃圾（特别是容易纠缠住中空纤维难以排出的纤维状垃圾）供给膜组件。
  图二、过滤工艺流程
  为了运行的长期性和安定性，加入次氯酸钠（NaClO）溶液进行反洗和同时进行空气擦洗的设备也需要同时备好。见图三。
  图三、反洗及空气擦洗工艺流程
  图四显示了膜处理系统的冲洗工艺流程。
  三、PLC控制系统
  应外方要求，PLC采用MITSUBISHI FX2N M80R CPU，及4个4AD和1个4DA扩展模块。触摸屏采用PRO-FACE GP2500T 10.4寸彩屏（带TCP/IP接口）。变频器采用ABB ACS350系列。采用SCHNEIDER低压电器。实际使用过程中觉得用SIEMENS S7-200 PLC加TP270触摸屏更有技术及功能优势。
  PLC的控制功能
  1）、采用步进程序编写过滤、反洗及空气擦洗及冲洗流程的逻辑顺序控制
  2）、PID功能。利用FX2N内置PID功能块通过4DA控制变频器的输入给定，调节过滤泵的频率，从而达到恒流量控制。
  3）、各设备的运行、故障状态信号及温度、压力、流量和液位信号的采集及各种泵、空压机和气动阀的控制。
  触摸屏的控制功能
  1）、通过触摸屏实现手/自动控制
  2）、工艺流程显示
  3）、手动操作
  4）、工艺参数显示和设置
  5）、PID参数设置
  6）、膜泄露检查操作
  7）、手动CIP清洗操作
  8）、报警显示、存储及查询、打印功能
  9）、模拟量趋势显示，查询、打印功能
  10）、数据记录，显示，查询、打印功能
  11）、可选的通过TCP/IP远程监控
  图五、工艺流程主画面
  图六、工艺参数设置画面
  图七、趋势曲线画面
  图八、膜处理系统
  参考文献：
  AsahiKASEI膜设备技术资料

拍脑袋决策，拍胸脯保证，拍屁股走人