摘要：随着现代化经济的快速发展，人们对水资源的需求不断增加，而在经济急速发展的同时，自然环境遭到了严重破坏。对于矿山企业而言，污水处理技术的应用在倡导节约用水和环境保护理念的今天显得尤为重要，通过对煤矿污水进行净化处理，达到再利用标准，既能够实现资源的循环利用，又能够为相关企业增加经济效益。煤矿污水与生活污水不同，在煤矿的开采过程中，从煤层抽出的地下水含有大量的煤尘等有害杂质，未经处理的污水会对环境造成一定程度的污染。传统的污水技术设备繁杂，效率较低，污水处理能力远远落后于煤矿的生产进度。因此，必须对污水处理系统进行优化设计，提高自动化控制程度，而智能化、网络化及管控一体化是污水处理自动化发展的趋势。提出了矿山酸性废水处理的耦合工艺，提高了污水中重金属离子和其它盐类的截留率；应用聚合氯化铝，聚丙酰稀氨作为混凝剂，证明了该材料处理煤矿水的可行性；根据煤矿生活污水的特点，论述了生物接触氧化法的工艺流程，使接触生物膜的污水得到净化。本文以潞宁煤业为工程背景，通过对原处理系统进行优化改进，引进PLC自动化控制系统，提高污水处理效率，达到资源循环利用的目的。
关键词：煤矿污水；处理系统；自动化控制；优化实践
1煤矿污水的特征与处理要求
煤矿污水水质在性质上同一般城市污水类似，但又区别于城市污水，其特征主要包括：较大的水质水量变化，偏低的污染物浓度，较好的污水可生化性及较小的处理难度。通常来讲，煤矿不同，在出水要求方面也表现出很大差异，这就要求煤矿应以国家环保部门要求为依据，来对水质处理程度进行确定，从而保障出水水质。且煤矿生活污水中含有的磷、氮会影响水体的富营养化，故要求污水处理厂具有除磷脱氮的效果。
2主要研究创新
2.1对污水处理的控制系统进行功能性解耦设计。突破按工艺流程设计控制程序的常规思路，该系统分功能设计了各控制子系统，组成污水处理的集散控制系统，简化了污水处理工艺流程。具体创新设计：将整个处理系统分为五个子系统：配药自动控制系统、给药自动控制系统、排污和反冲洗自动控制系统、提升泵控制系统、PLC自动控制系统。（1）配药自动控制系统：实时检测药罐液位，在需要配药时，控制上料机、给料机、称重装置，进行药物的自动加药、加水、搅拌等工作，实现固定浓度的药液的自动配制。（2）给药自动控制系统：根据入口和出口的水质、水位、流量等检测信息，采用闭环控制，出料计量泵等，自动控制药物的给药量。（3）排污和反冲洗自动控制系统：根据净化罐检测水管的浊度，自动控制排污阀门进行排污；根据净化罐取样管水质，自动控制反冲洗装置对净化罐进行反冲洗。（4）提升泵控制系统：采用软启动一拖二的方法，控制泵房6台提升泵。（5）PLC控制器系统：包括PLC-AB1756控制器、输入输出模块、操作员站、触摸屏、以太网接口、终端监控软件等。
2.2污水处理双目标多回路自动控制系统。系统采用先进控制技术和检测设备，兼顾多路性、交互性、独立性、及时性和可靠性，对各出口和入口参数形成闭环控制。该系统可同时启动双目标多个回路控制功能，同时控制算法减少工艺设备的目标。具体创新设计：（1）配药闭环控制系统：系统根据调节池的水质和浊度确定好药液配比比例后，设定需要配药的药罐液位，与实际检测的药罐液位相比加，根据液位差值进行计算，控制使药罐的实际液位等于或大于所需配药液位。（2）加药闭环控制系统：系统根据调节池矿井水的浊度和流量，计算出需要加药的流量，并与药灌出口处的实际管道流量相比较，计算所得控制量控制药液计量泵的运行时间，最终使药罐出口处的实际管道流量等于所需流量。（3）排污和反冲洗闭环控制系统：系统根据蓄水池检测水管的浊度，如果大于设定浊度，则两者相比较，控制排污阀门进行排污。根据蓄水池取样管的水质，与设定水质相比较，控制阀门进行反冲洗。（4）提升泵控制系统：提升泵系统采用软启动一拖二的方法，控制泵房6台提升泵，以保证絮凝罐的出口压力。在絮凝罐出口管道上安设压力传感器，检测值与设定值相比，将控制量送至控制箱以控制泵的启停台数，使絮凝罐的出口压力保持恒定。（5）污水处理双目标多回路控制系统。如图1所示，系统可实现以达标水质或浊度为目标的多回路控制，该系统中不仅各个子系统内形成闭环，各子系统之间也通过信息传输构成前馈或反馈的多回路控制系统。系统启动达标水质多回路闭环控制系统的目的是实现高标准污水处理，将处理后的矿井水排向矿区生活用水管道；系统启动浊度多回路闭环控制系统，则是将处理后的矿井水排至矿区生产用水管道。
2.3融合计算机、信息处理、网络通讯、自动化控制等多种技术，设计具有网络监控层、集中监控层和现场监控层三级污水处理自动控制系统。通过对矿井水水质、流量、液位等信息进行采集并传输，CPU对数据进行处理和分析，根据SS\COD\的含量自动测算出应加净水剂数量，并通过伺服系统控制自动配药机向污水处理系统自动按需给药。该系统自动化、信息化和网络化程度高，实用性强。
3与其他工艺比较
该污水处理系统处理的是含一般悬浮物类矿井水，通过调研改进后的处理系统与老的处理系统、一般处理系统等几种工艺的比较如表1所示。如表1所示，研究改进的污水处理工艺是对含一般悬浮物类矿井水进行处理的最简化适用的处理工艺，具有占地面积小，处理能力强，处理效果好，运行费用低等特点，该工艺配以先进适用的自动化、信息化和网络化技术，实现了污水处理系统的全自动高效运行，并使矿区污水处理系统的信息并入煤矿生产的网络化管理，使企业走上了经济、环境和社会“三赢”的绿色循环可持续发展的道路。
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表1含一般悬浮物类矿井水处理工艺比较
4应用效果分析
该污水处理系统实现了全自动矿井污水处理，实际应用表明，系统运行稳定、状况良好，安全可靠，实现了并网集中控制功能。矿井水处理能力和处理效果非常好，完成净化处理后的矿井水作为生产和生活用水，保护了矿区地下水和地表水的自然平衡，解决了矿区用水量增加和水资源短缺的矛盾，保证煤矿企业的正常生产和经营，促进矿区的可持续发展，产生了良好的社会效益和经济效益。此污水处理工艺及自动控制系统具有广阔的应用前景和推广价值。
5结语
将优化改进后的污水处理技术应用于该企业，提高了其工作效率，保证了污水处理的水质效果，对环境保护与资源可持续发展有至关重要的意义。
参考文献：
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论文作者:甄世平
论文发表刊物:《电力设备》2019年第20期
论文发表时间:2020/3/3
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