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106mg/L（O2），廢水處理難度非常大。現(xiàn)在廢水指標不達標，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三套含BIOPAQIC厭氧反應器的廢水處理系統(tǒng)，整個廢水處理系統(tǒng)為自動化控制，是將工業(yè)自動控制技術、計算機及網(wǎng)絡通信技術與廢水處理監(jiān)控過程相結合，通過PLC強大的數(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)自動化控制程序、優(yōu)化控制整個過程，實現(xiàn)廢水處理系統(tǒng)的分散控制和集中管理。經(jīng)幾年運行，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)絡通信配制系統(tǒng)、SCADA（PLC）I/O點系統(tǒng)、SCADA（PLC）控制系統(tǒng)、PLC與MCC連絡系統(tǒng)、聯(lián)鎖系統(tǒng)、在線檢測系統(tǒng)等。預處理指的是水質(zhì)水量均衡、去除懸浮固形物等物化預處理。預處理設施包括集水井、事故池和初沉池。廢水經(jīng)過IC內(nèi)循環(huán)厭氧反應器的厭氧處理，大部分有機物被非常終轉(zhuǎn)化為沼氣。除磷處理系統(tǒng)由PHOSPAQ反應器和二沉池組合而成。廢水經(jīng)除磷處理后進入ANAMMOX脫氮系統(tǒng)以實現(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)進一步去除可生物降解的有機污染物，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口，一部分進入后續(xù)的污泥脫水系統(tǒng)進行脫水處理，澄清的上清液達標排放。沼氣的處理：沼氣在IC反應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行燃燒處理。

 

2、BIOPAQIC厭氧反應器結構

BIOPAQIC內(nèi)循環(huán)厭氧反應器：日處理1000m3IC內(nèi)循環(huán)厭氧反應器，反應器有效容積為約992m3（直徑Φ=7.3m，高H=24m）。在IC厭氧反應器內(nèi)廢水中大量的COD被生物降解并轉(zhuǎn)化為沼氣。BIOPAQIC反應器的進水流量由電磁流量計和控制閥及IC供料泵來自動控制。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，若其液位過高則產(chǎn)生高位報警。

 

BIOPAQIC厭氧反應器結構圖（引自參考文獻[2]）及二套IC反應器系統(tǒng)如圖2。

 

3、黃酒釀造廢水自動化處理控制系統(tǒng)

黃酒釀造廢水處理系統(tǒng)占地面積較大、處理工藝復雜且控制設備分散布置，系統(tǒng)采用西門子S7系列（SCADA）軟硬件，以PLC結合上位機的集散控制系統(tǒng)，由如下三級構成：非常好級為現(xiàn)場控制級，采用SMCC聯(lián)絡總線標準連接，將就地控制器、在線檢測器、電磁閥等的實時信號傳送至PLC控制站進行數(shù)據(jù)處理，然后將處理后獲得的信號傳回現(xiàn)場設備，實現(xiàn)廢水處理過程的控制。第二級為分散監(jiān)控級，采用100Mbps環(huán)形工業(yè)以太網(wǎng)，將多個PLC控制站和中央監(jiān)控站鏈接在同一環(huán)網(wǎng)中。每個PLC控制站點獨立運行，根據(jù)采集對應設備和儀表的信號，通過處理來輸出控制信號傳回給設備，通過傳輸網(wǎng)絡與中央監(jiān)控站和其他PLC站進行數(shù)據(jù)信息的傳輸。第三級中央監(jiān)控總站中控，即現(xiàn)場設備的就地控制箱和就地按鈕箱上均有轉(zhuǎn)換開關，當轉(zhuǎn)換開關轉(zhuǎn)至“遠程控制”時，中央監(jiān)控站工作以實現(xiàn)對全套設備的遠程控制；本系統(tǒng)具有實際使用性能合理、通信速率、性價比高的特點。

 

（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、信號傳輸、信息存儲、中央控制、畫面顯示五大部分組成。上位機監(jiān)控畫面實時監(jiān)視和控制整個黃酒釀造廢水處理工藝流程、設備運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、何處所做的任何操作，便于在處理的廢水不達標和設備等出現(xiàn)故障時的分

析，便于管理。

 

（2）SCADA系統(tǒng)的應用：黃酒釀造廢水處理系統(tǒng)應用SCADA系統(tǒng)，SCADA系統(tǒng)包括遠程監(jiān)視控制、信息通訊和現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，由幾個層面組成的，即設備層、控制層、通訊層和監(jiān)視層，采集黃酒釀造廢水處理系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)，并對現(xiàn)場進行遠程或者本地控制，實現(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，黃酒釀造廢水自動化處理系統(tǒng)中至關重要的組成部分之一是自動化檢測系統(tǒng)，檢測結果的顯示，能夠讓技術人員對黃酒廢水處理工藝進行實時調(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)反應器的運行、曝氣池不同階段的曝氣模式和運行時間及其他所有設備的模式和運行。

 

（4）PLC和SCADA的組合應用：PLC主要用于自動化生產(chǎn)線，SCADA主要針對多點的需求；廢水處理PLC系統(tǒng)有高的可靠性、靈活性和可擴展性，高的處理能力和有較強的并行協(xié)調(diào)處理能力。PLC系統(tǒng)可以進行數(shù)字運算操作，帶有存儲器，可編程實現(xiàn)復雜控制功能；優(yōu)點有功能強性價比好，可靠性、靈活性和可擴展性高，抗干擾能力強，高的處理能力和有較強的并行協(xié)調(diào)處理能力；各種配套硬件齊全用戶使用方便靈活。

 

從計算機和網(wǎng)絡的角度來說，它們是統(tǒng)一的，之所以有區(qū)別，主要在應用的需求，PLC對處理速度要求高，因為經(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，如振動監(jiān)測、流量計算、溫度監(jiān)測等等。PLC與SCADA有機結合應用于黃酒釀造廢水處理，實現(xiàn)黃酒釀造廢水處理自動化。

 

（5）參數(shù)控制：自動監(jiān)控、自動控制、自動檢測分析三部分是黃酒釀造廢水自動化處理系統(tǒng)的關鍵所在，所有設備、控制機構、系統(tǒng)的共同配合就是為了讓整個黃酒釀造廢水處理系統(tǒng)完成這三項自動化工作。其中，自動化檢測分析系統(tǒng)主要是利用系統(tǒng)設定的參數(shù)曲線、實時檢測數(shù)據(jù)，以及對現(xiàn)場控制分站反饋回來的實時參數(shù)數(shù)據(jù)等，通過計算機來進行實時對比分析，對黃酒釀造廢水內(nèi)的各種元素的合理指標、工藝參數(shù)指標進行判斷（如圖3），從而制定出非常合適的運行工作曲線來控制工藝流程的進行以及整體工作的合理運行。

 

4、黃酒釀造廢水自動化處理系統(tǒng)操作前準備和維護

（1）黃酒釀造廢水自動化處理系統(tǒng)操作前先確定自動和手動的切換信號，遠程就地轉(zhuǎn)換開關打到就地時，進行就地手動操作；打到遠程時，進行PLC的程序自動控制，或在上位機畫面上進行點擊鼠標式的手動操作。

（2）黃酒釀造廢水自動化處理系統(tǒng)維護：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，也會造成PLC不能正常工作。如果等到PLC報警或故障發(fā)生后再去檢查、修理，總歸是被動的。如果能經(jīng)常定期地做好維護、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是非常重要的。一般情況下檢修時間以每6個月至一年1次為宜，當外部環(huán)境條件較差時，可根據(jù)具體情況縮短檢修間隔時間。

 

5結論

黃酒釀造廢水自動化處理系統(tǒng)從2013年調(diào)試完成并投入運行至今，系統(tǒng)穩(wěn)定，COD去除率高，總磷、氨氮、總氮降低明顯，達到國家排放標準，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，自動化程度高，反應器高度較低，防腐設計期限長；系統(tǒng)封閉，無異味氣體泄漏。同時在現(xiàn)場維護，設備調(diào)整及遠程監(jiān)控等方面，體現(xiàn)了一定的優(yōu)越性；黃酒釀造廢水自動化處理系統(tǒng)運行良好。