摘要：曝气沉砂池是污水处理工程中一个重要环节，通过调节曝气量，可以控制污水的旋流速度，使除砂效率较稳定，受流量变化的影响较小，同时还对污水起到预曝气作用。本文结合曝气沉砂池系统应用，基于自控系统CPU选型改造实践，对增强曝气沉砂池使用效果，并降低曝气沉砂池设备故障率，提高污水处理效率，更好地节省人力资源进行了探讨，获得了较好的社会与经济效益。
关键词：曝气沉砂池；PLC（可编程逻辑控制器）；污水处理
曝气沉砂池是污水处理工程中一个重要环节，其作用就是去除污水中的无机砂粒，通过水的旋流运动，增加了无机颗粒之间的相互碰撞与摩擦的机会，使黏附在砂粒上的有机污染物得以去除。把表面附着的有机物除去。通过调节曝气量，可以控制污水的旋流速度，使除砂效率较稳定。
曝气沉砂池系统的主要设备有：桥式吸砂机、潜水吸砂泵、砂水分离器和罗茨风机。
桥式吸砂机是由主钢梁、行车机构驱动两端共4个滚轮，在钢轨上沿平行运动来回行走于沉砂池进、出水端之间。桥式吸砂机配套机架，垂直竖立深入到池底的集砂槽，辅助潜水吸砂泵工作。
潜水吸砂泵放置在支架底部，泵的吸砂装置用于将沉砂池中的砂砾吸走并输送到桥臂上的排沙管道，砂粒然后沿桥臂上的排砂管道排走达到除砂效果。
砂水分离器的作用是把砂泵抽上来的砂水通过有轴螺旋带动沙粒慢慢往上抬升同时沥干砂中水分排出干砂，水从管道回流至沉砂池进水端。在日常工作的情况下，性能要求砂水分离器应间歇工作，但在必要时，可连续24小时工作。
曝气沉砂池采用穿孔管曝气，设调节阀以便根据水量水质调节曝气量。该池曝气所用的气体由罗茨风机供应，根据污水处理工艺要求可远程调节罗茨风机运行频率，配合调节阀的使用从而达到调节池内曝气量的效果。
为保证日处理水量、水质达到设计要求，根据污水处理工艺运行调节，对曝气沉沙池进行自动化控制。由于生产需要，此控制系统必须二十四小时运行，因此，设备从选型到安装，从使用到维护管理都提出了较高要求。
曝气沉砂池自控系统硬件设备
控制箱设置要求用于电机的机旁控制、现场控制箱具桥式吸砂机系统完整的配电、控制功能。电机可实行现场操作和自动控制。系统控制箱内元件如下表所示：
曝气沉砂池自动控制电气元件列表
自控系统功能
操作面板布置如下：
第一行：1HL电源指示灯、7HL行车故障指示灯、
8HL吸砂泵故障指示灯、9HL砂水分离器故障指示灯。
第二行：3HL行车前进运行指示灯、4HL行车后退运行指示灯、
5HL吸砂泵运行指示灯、6HL砂水分离器运行指示灯。
第三行：1SB行车前进运行按钮、2SB行车后退运行按钮、
4SB吸砂泵运行按钮、6SB砂水分离器运行按钮。
第四行：1SA急停按钮、3SB行车停止按钮、5SB吸砂泵停止按钮、
7SB砂水分离器停止按钮。
第五行：2SA手动/自动旋钮、3SA现场/远程旋钮、4SA定时/单次旋钮。
日常操作：
2SA手动/自动旋钮：手动控制不通过PLC可以单独操作行车前进、行车后退、吸砂泵、砂水分离器的开停操作，自动则按PLC程序运行。
3SA现场/远程旋钮：这个旋钮是为了以后可以实现远程控制或现场控制而设定。在选择自动控制以后，打到现场状态就是现场自动PLC程序控制。打到远程通过网络传输实现在中控室远程操作。
4SA定时/单次旋钮：定时按照程序设定不断循环运行，单次程序只运行一次。这个旋钮设置理念是当水量充足的情况下选择定时，当水量比较少的时候值班人员可以根据情况进行选择。
桥式吸砂机控制箱电箱一般设置在桥式车上，但考虑桥上空间有限需要日常机械维修与维护，如果设置在桥上带来一定阻碍不便。因此控制箱电箱在设置地面而为了防止突发事件的发生，所以在桥式吸砂机上设置多加一个急停按钮（1SA1）。
控制箱应提供PLC可编程序控制器对主体电机，砂水分离器系统进行逻辑控制，各分系统操作状态显示事故报警以及相互的电气连锁，并将有开关设备运行及故障信号。
砂水分离器与吸砂泵同时启动，延时数秒桥式吸砂机行车从沉砂池进水端启动往前行驶，在碰到行车前进到位开关后行车停止，原地等待数秒后退行车启动往后行驶，在碰到行车后退到位开关后行车以及吸砂泵停止运行，延时一段时间（时间可根据运行情况调节）砂水分离器停止运行。
自控系统I/O点设置
控制系统使用西门子S7-200系列中的CPU222型号，以满足8个输入点、4个输出点的使用要求。
自动控制系统程序
S1：旋钮开关：I0.0现场控制\ I0.1远程控制闭合，M0.0行车前进得电
S2：M0.0行车前进闭合，T40延时10秒
S3：T40闭合，并I0.3行车前进到位闭合，M0.1行车后退置位
S4：M0.1行车后退闭合，T41延时10秒
S5：T41闭合，并I0.4行车后退到位闭合，M0.2开吸砂泵置位
S6：M0.2开吸砂泵闭合，T42延时18秒
S7：M0.0断开时，或加计数器C0闭合，M0.1行车后退复位
S8：SM0.5为时间脉冲信号1秒，当程序走完后1800秒（30分钟）后再次循环运行。C0可根据工艺运行情况调整运行时间，按照流量大小需求调整运行的整个系统运行间隔时间。
S9：行车前进
S10：行车后退
S11：启动吸沙泵
S12：启动砂水分离器
S13：T42可根据工艺运行情况调整延长砂水器停止时间，如果水中的含砂率较高可增加砂水分离器工作时间。
自控系统的改进：CPU选型升级
在生产过程中，曾出现CPU故障曝气沉砂池系统停止运行。原使用的CPU222型号当时没有备件，而CPU224货源充足。从时间和性能方面，CPU224均占优势，所以决定更换使用CPU224。
CPU222集成8输入/6输出共14个数量点I/O点。可连接2个扩展模块，最大扩展至78路数字量I/O点或10路模拟量I/O点。6K字节程序和数据存储空间。4个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。是具有扩展能力的、适应性更广泛的全功能控制器。
CPU224集成14输入/10输出共24个数量点I/O点。可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量I/O点或35路模拟量I/O点。16K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。是具有较强控制能力的控制器。
因为CPU224各方面的性能均比CPU222优胜，这为日后生产运行程序更改和控制线路改造等改进带来便捷。
结语
本文结合曝气沉砂池系统的实际应用，并从运行过程中对曝气沉砂池系统进行改造。突出使用PLC控制桥式吸砂机、吸砂泵、砂水分离器的优越性，以实现能让值班操作人员，简单直接看到控制箱指示灯辨认运行情况，快速排查设备故障，提高工作效率；在自动运行下减少了值班人员的操作劳动，有利于值班人员岗位的合理调配，有效地节省了人力资源成本。
参考文献：
[1]国家环境保护总局科技标准司.污废水处理设施运行管理.北京出版社，2006
[2]蔡杏山.西门子S7-200 PLC入门知识与实践课堂[M].北京：电子工业出版社 2012.1.
[3]SIMATIC S7-200 可编程序控制器系统手册.2005.8 [DB/OL].
论文作者:陈嘉琦
论文发表刊物:《基层建设》2018年第11期
论文发表时间:2018/6/5
标签：行车论文; 曝气论文; 水分论文; 控制箱论文; 旋钮论文; 系统论文; 指示灯论文; 《基层建设》2018年第11期论文;