摘要  介紹啤酒廢水處理的工藝流程、特點以及S7-300可編程控制器在控制系統(tǒng)中的應用，給出了一種經濟、可靠、易于維護的控制系統(tǒng)方案，zui后討論了上位機控制系統(tǒng)的設計以及其它系統(tǒng)與本系統(tǒng)的接口問題。
 
        引言

        隨著環(huán)境問題對人類生存的影響日趨加重，人們對環(huán)境保護的意識也日益重視。特別是近10多年來，我國在環(huán)保方面的工作取得了一定的成績，使環(huán)境污染得到了一定的遏制。與此同時，環(huán)保產業(yè)也取得了很大的發(fā)展，許多地區(qū)競相將其作為重點發(fā)展的領域之一。其中城市污水處理和工廠廢水處理，控制污水排放，都得到高度重視，污水處理行業(yè)已成為一個新興、熱門的行業(yè)。

        我國在《污水綜合排放標準》（GB8978－88）中規(guī)定了各種工業(yè)廢水排入城市排水管網時，各類污染物的zui高允許排放濃度，以保證城市污水處理廠的正常運行。由于各地城市污水的水源水質不同，因此相應采用的污水處理工藝方法也不同。

        1、工藝介紹

        1.1 啤酒廠廢水翠的主要工藝

        一般啤酒廠的廢水處理主要采用好氧處理、水解－好氧處理和厭氧－好氧聯(lián)合處理等幾種工藝技術。

         好氧處理工藝主要采用活性污泥法、高負荷生物過濾法和接觸氧化法等。水解－好氧處理主要利用水解反應器使啤酒廢水中的大分子難降解有機物被轉變?yōu)樾》肿右捉到獾挠袡C物，出水的可生化性能得到改善。實驗結果表明，水解和好氧處理相結合，比*好氧處理更為經濟。厭氧－好氧聯(lián)合處理技術是一種能有效去除有機污染物并使其礦化的技術，它將有機化合物轉變?yōu)榧淄楹投趸?，該處理技術系統(tǒng)結構簡單、占地面積小、便于運行管理。

        目前，啤酒的廢水處理，一般采用厭氧－好氧處理技術，這是一種在處理效果、投入成本和經濟運行方面都較為合理、經濟的方案。

        南京英特布魯啤酒廠廢水處理系統(tǒng)設計指標為：日處理能力為5000 /天，進水指標為：COD2500 、 、 及 ～12；經過處理后，其排放指標為：COD 、 、 及 。處理后的水質達到國家排放標準。

        整個污水處理系統(tǒng)主要由集水井、調節(jié)池、預酸化池、IC塔、二沉池等設備和建筑物構成，自動控制系統(tǒng)配置一套SiemensS7－300PLC系統(tǒng)和一套上位機監(jiān)控系統(tǒng)。

        1.2 工藝流程

        啤酒廠廢水處理的工藝過程如圖1所示。啤酒生產過程中的麥糟水、洗滌水等排放廢水，首*入集水井并流入調節(jié)池，進行初步的物理處理，去除污水中的雜質，在必要時進行降溫處理。隨后進入預酸化池進行pH值等指標調整，使其滿足在IC塔處理過程，在其處理過程中產生的沼氣，目前主要采用燃燒排放的方式（以后可以進行沼氣利用處理）。在IC處理過程中，當污水水質達到一定要求后，廢水排放到曝氣池進行好氧處理，隨后在二沉池進一步沉淀、分離污泥，使排放水質達到排放標準，zui后才排放至附近河流或經消毒后進行2次利用。

                            圖1 工藝流程示意圖

        2、控制系統(tǒng)設計及實現(xiàn)

        本控制系統(tǒng)采用Siemens公司的S7－3000系列CPU315－2DP  PLC，配置輸入輸出點：DI32×6＝192點、DO32×3＝96點、AI8×4＝32點、A04×1＝4點；配置CP343－1以太網通信模塊及TS Adapter與上位機監(jiān)控計算機進行通信。上位監(jiān)控計算機采用Siemens工控機。

        2.2 系統(tǒng)網絡結構

        本控制系統(tǒng)由1個主站和1個遠程站構成，主站與遠程站間采用Profibus-DP通信，通信速率zui高可達12Mbps。PLC通過以太網和上位機進行通信，其通訊速率可以到10Mbps，并為其它計算機訪問本控制系統(tǒng)預留接口。為了方便工藝工程師對工藝參數(shù)的遠程監(jiān)控以及自控工程師對本PLC系統(tǒng)的遠程維護，本系統(tǒng)配備了遠程監(jiān)控系統(tǒng)，通過公共網，工藝工程師及自控工程師可在異地監(jiān)控運行參數(shù)及設備運轉情況，極大地提高了快速處理現(xiàn)場發(fā)生故障地能力，節(jié)省了維護的費用和企業(yè)的成本。其系統(tǒng)網絡結構圖如圖2所示。

                               圖2  系統(tǒng)網絡結構圖

        本系統(tǒng)的配置具有實際使用性能合理、通信速率、性價比高的特點。在配置了TS  Adapter后，系統(tǒng)的遠程服務具有明顯的優(yōu)勢，便于系統(tǒng)的維護和修改，特別適合應用于缺乏技術骨干力量的企業(yè)中。

        2.3 PLC啤酒污水控制系統(tǒng)的幾個特點

         通過PLC程序來完成啤酒廢水處理系統(tǒng)的自動控制，通過上位機實現(xiàn)對現(xiàn)場參數(shù)的監(jiān)控、調整。這種控制方式雖然在實際應用中已經得到廣泛的應用，但在具體項目中的應用卻各有特點。一個系統(tǒng)要達到良好的控制效果，關鍵是控制系統(tǒng)的程序要適應各種現(xiàn)場條件的變化，適合具體的工藝需要。

        2.3.1 季節(jié)性流量變化控制

        在啤酒生產中，由于產量與季節(jié)有很大的關聯(lián)性，其結果造成污水處理的負荷量，在一年中發(fā)生很大的波動。這是季節(jié)性污水處理與城市污水處理有著明顯區(qū)別的地方。由于啤酒污水處理的關鍵是需要保證在厭氧、好氧處理中的活性污泥的能力。當污水負荷發(fā)生變化時，適當控制調節(jié)每天進IC塔處理的污水量，通過PID調節(jié)廢水進入閥的開度，進行總量控制。在污水流量增大時，滿足zui大日處理要求；流量減少時，保證維持活性污泥的基本需要。

        2.3.2 IC塔的污水流量控制

        進IC 塔的污水流量控制，是本控制系統(tǒng)的一個比較關鍵部分。由于進水水質、進水流量等參數(shù)變化，污水在各個處理階段的條件、時間等都需要發(fā)生相應的變化。

        系統(tǒng)中，將進入IC塔的污水流量控制與預酸化罐的液位或產生的沼氣流量等參數(shù)相關聯(lián)。這是一個可選擇的控制條件。在預酸化罐的液位介于高和低之間，進IC塔的廢水流量設定值等于正常流量設定值。流量、液位控制曲線如圖3所示。預酸化罐液位的設定值（液位低低、液位低、液位高、液位高高）和廢水流量的設定值（zui大流量設定值、正常流量設定值、zui小流量設定值）用于計算流量設定值。該計算公式是 ，其中： 代表流量； 代表液位。由圖3可知，可以通過預酸化罐液位，求出進IC塔廢水流量設定值，再通過PID調節(jié)IC進水調節(jié)閥的開度，使得IC塔的進水流量接近并等于設定流量，從而達到控制IC塔每日進水流量的目的。

                       圖3 流量/液位控制曲線

        2.3.3 沼氣流量控制

        在IC塔中產生的沼氣、受到IC塔中的溫度、厭氧污泥量和進水污泥水質等各種參數(shù)的變化而變化，產生的沼氣是一個波動的過程。因此沼氣流量的積算，與普通流量積算有很大的區(qū)別。本系統(tǒng)中主要采用軟件數(shù)字積算方式進行處理，使調節(jié)控制過程的性能達到預期的要求。

        3、上位機監(jiān)控系統(tǒng)的設計

        采用西門子公司Wincc5.0實現(xiàn)系統(tǒng)的上位機監(jiān)控，Wincc提供強大的項目組態(tài)功能，其模塊化的設計方法，極大地提高了項目設計的效率。同時Wincc對數(shù)據庫的存取對用戶是透明的，應用程序可使用標準的ODBC/SQL接口訪問WinCC數(shù)據庫，如有必要也可使用API應用程序接口連接數(shù)據庫。這意味著所有Windows的應用程序，不管是運行在同一臺計算機上還是在一個網絡終端上，都可以直接訪問WinCC數(shù)據庫。其它的客戶機系統(tǒng)，如運行在Unix上的數(shù)據庫Oracle、In-formix或Ingres，也可使用數(shù)據庫查詢語言SQL和相應的連接工具軟件連接WinCC數(shù)據庫。并且WinCC系統(tǒng)中集成了OPC接口，可以非常方便地用于連接其它符合OPC規(guī)范廠商的控制器驅動程序。

        上位機監(jiān)控系統(tǒng)由主監(jiān)控畫面、分監(jiān)控畫面、設備操作畫面、參數(shù)設置、歷史趨勢、故障報警及運行人員操作記錄組成。為了能形象地反應現(xiàn)場設備的運行情況，采用動、靜結合及平面和立體相結合的方式，建立上位機監(jiān)控畫面。監(jiān)控畫面直觀、實用、美觀。用戶可以實時監(jiān)視和控制整個工藝流程的設備運行情況、主要工藝參數(shù)，并可通過人員操作記錄文件，管理人員可以查詢何人、何時、所做的任何操作，便于事故負責分析和方便管理。

        4、結束語

        該系統(tǒng)從2003年6月設計調試完成并投入運行至今,系統(tǒng)穩(wěn)定,工作可靠,使用方便,自動化程度高,減少了運行人員,提高了企業(yè)效率.同時在現(xiàn)場維護,設備調整及程序遠程修改等方面,體現(xiàn)了一定的*性,得到了用戶的好評.