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   DCS控制系統（Dis-tributed Control System）是一種集計算機應用技術。網絡通信技術和過程控制技術為一體的自動控制系統。在西方工業發達國家制漿造紙行業廣泛使用。20世紀90年代以來，在我國造紙行業中開始應用。廣西南寧鳳凰紙業有限公司年產10萬t漂白硫酸鹽商品木漿項目配套的污水處理系統也采用DCS控制系統，這是我國在制漿造紙污水處理中至今為止首次采用此系統。自1999年9月運行以來，該污水處理系統運行正常，污水全面達標排放，今年已正式通過上級環保部門組織的驗收。
 
    1 污水處理系統概述

    南寧鳳凰紙業有限公司污水處理系統設計采用活性污泥法，污水處理能力為25000myd，主要處理蒸 煮、洗選、漂白和堿回收等工序的制漿造紙中段污水。

     其工藝流程為：生產車間排放的污水經酸性或堿性污水管進入中和池內先混合，在池末端測定酸堿度后根據實際需要自動選擇控制中和劑的添加，此后出水與生活污水混合經格柵間去除雜物后流人初次沉淀池內；污水中較大顆粒的懸浮物沉淀于底部形成初沉污泥；出水由污水泵房泵送到冷卻塔冷卻，此即為一級預處理。冷卻之后的污水自流至曝氣池內進行二級生化處理：曝氣池的混合液流人二沉池，經沉淀分離后出水經計量達標排放；沉淀下來的污泥大部分經回流泵房回流進人曝氣池內，少部分則由剩余污泥泵房泵送到污泥濃縮池，濃縮后的污泥與初沉污泥混合加人高分子絮凝劑送到帶式壓濾機上進行脫水，于濾餅外運處置，污濾液與污泥濃縮池的上清液一起泵送回格柵間處理。

    2 DCS控制系統在制漿造紙污水處理上的應用

    2.1 DCS控制系統原理

    本公司采用的DCS系統為Valmet Automation的 DAMATIC XD控制系統。其控制原理為：現場檢測設備從現場采集來的信號經I/O單元的A/D轉換，通過 I/O總線把數據傳到過程接口控制器（PIC），在過程站（PCS）需要時，PIC沿現場總線把數據發送到PCS的現場總線控制器（FBC)，FBC對接收到的信號進行濾波和線性化，然后發送到PCS的CPU。PCS的CPU依照系統組態對數據進行處理和運算，并發送所需的數據到網絡連接單元（NCU）。網絡連接單元通過系統總線與其他站進行通信。經過程站CPU處理的數據，經FBC、現場總線、I／O單元的D／A轉換成標準信號，最后送到現場執行機構從而完成對生產過程的自動控制。操作員通過操作站終端輸人各種操作指令到操作站（OPS）并經系統總線傳送到系統其他各站，來實現操作員對系統工藝的操作和對生產設備監控。

    2.2 DCS控制系統的功能

    DCS是一個集散型的自動化系統，它有很強的自動化控制功能，可以滿足生產過程中各種要求的基本控制，以實現對產量和質量的控制。

    本系統在制漿造紙污水處理生產過程中具有以下功能： 從被控的制漿造紙污水處理生產過程中收集和處理測量數據；收集和處理制漿造紙污水處理生產過程中執行器的狀態數據；對制漿造紙污水處理生產過程進行監視和控制；對制漿造紙污水處理用電動機、電磁閥、電動閥進行控制和電動機、閥門群控，并提供所需聯鎖控制；進行浮點計算；進行邏輯操作；進行順序作；進行批量操作；收集歷史數據并在趨勢畫面上顯示通過記錄儀畫面，支持記錄儀組態；支持模擬盤組態提供精確報警；提供打印報表；具有與其他系統連接的I/O裝置；在用戶和生產過程間進行內部信息的通訊；提供維護、保養記錄文件；生產過程管理。

    本系統的功能是可以在污水處理控制站中實現各操作池可以通過總線接口連接與其他站連在一起，每個站都可獨立地進行操作而與系統的其他部分無關，由于系統硬件為積木式結構，因此，可根據未來發展的需要，很容易的對系統進行修改或擴展。

    DAMATIC XD控制室清楚地提供反映生產過程的整體和局部消息，有效地支持操作人員的工作。操作員可以從控制室DCS顯示器顯示的不同畫面中觀察生產過程的狀態，并在專用的操作終端上或直接操作在顯示器上對生產過程的各項工藝參數進行控制，面向用戶的 DAMATIC XD控制室通過多種過程顯示畫面來支持操作者。

    2.3 在制漿造紙污水處理上的應用與工藝控制實現

    2.3.1工藝控制點的選擇 

    采用活性污泥方法處理紙漿造紙污水，關鍵是保證曝氣池進水水質、溶解氧、酸堿度、營養鹽氮磷、水溫和回流污泥量以及污泥脫水工藝控制在需要的范圍內。因此，在選擇DCS控制系統的工藝控制點時，必須充分考慮到這些方面的需要才能確保在生產運行中達到控制管理的目的。 本公司污水處理DCS系統主要的在線監控工藝控制點分布：

    進水量：曝氣池進水計量槽主要位于污水泵房，其次是事故應急池浮渣泵；溶解氧：曝氣池和鼓風機房； 酸堿度：中和池和污水泵房pH值；營養鹽氮磷：營養鹽投加系統；水溫：冷卻塔和曝氣池；回流污泥量：回流污 泥泵房；剩余污泥量：剩余污泥泵房；污泥脫水間：污泥 脫水機喂人污泥量、添加污泥絮凝劑量、壓縮空氣壓力。

    2.3.2 DCS控制系統主要設施組成與功能.

     負責污水處理的DCS通過系統總線與其他車間和工段的DCS連成一個網絡。污水處理的DCS系統主要有基本I/O單元、過程站、操作站、報警站、操作終端、顯示器、報警打印機和報告打印機組成，再加上生產現場的檢測儀表和執行機構組成一個完整的自動控制系統。a. I／O單元：由輸人單元（如 AIUS、BIU84等）、輸出單元（如AIUB、BOU8等）、過程接口控制器組成，該部分連接現場儀表和DCS系統，并對信號進行必要的轉換.b.過程站：是系統當中最重要的部分，由CPU、現場總線控制器JBCX網絡連接單元（NCU）組成。所有的被控生產過程中收集的測量數據和執行器的狀態數據處理，生產過程的控制、群控。聯鎖控制、各種運算以及歷史數據的收集、報警信息的產生等都由過程站來完成。c．操作站：由CPU、圖形顯示單元（GDU）和網絡連接單元（NCU）組成。操作者通過操作站向系統發送各種指令，并通過操作站終端的顯示器來觀察生產過程情況，設備運行狀態和趨勢、報警記錄等各種信息。d．報警站：由CPU和網絡連接單元（NCU）組成。在接收過程站處理的報警和信息記錄并將其送到報警打印機打印。e．報告打印機：打印每日報表。f．現場檢測儀表和執行機構：由各類變送器。調節閥、電磁網和電機等組成，變送器采集生產現場的各項工藝參數，并將其以標準信號的方式送到DCS的I/0單元。執行機構接受DCS送來的調節信號對生產過程進行控制。污水工段的DCS系統通過系統總線與全廠的DCS系統構成了一個DCS網絡且能夠相互通信、互相查看。通過污水處理的DCS操作終端可以查看全廠各個生產車間和工段的生產情況。狀態，以便及時調整控制污水處理的各項工藝運行參數，同時也方便生產調度。通過調度室的DCS終端更快、更全面地了解全廠生產情況，及時進行生產調度優化。

    2.4 主要工藝參數控制的實現方法

    2.4.1 污水預處理工藝參數

    酸堿度

    由于制漿造紙排放的污水酸堿度變化較大，而采用活性污泥法處理污水時，污水的pH值應控制在適宜活性污泥中微生物正常生長的范圍內，即pH6.5－8.5。為了達到這個目的，預處理系統采用了雙重pH值調節控制系統。首先，在中和池后部安裝一個在線的pH值測定儀測定出水口的酸堿度，測定的結果在控制室的控制畫面上顯示，設置在自動狀態位置,互相可通過連鎖作用來自動調節pH值。一旦pH值低于6，啟動石灰乳液投加系統投加石灰乳液，直到pH值升高到9后自動停止投加出H值高于9時，自動啟動硫酸投加系統63.221投加硫酸直到pH值降到9后，自動停止投加。為了利用污水酸堿度的緩沖能力，避免中和劑自動投加裝置不必要的頻繁交替運行，延長其使用壽命，上述自動控制在設置的進水流量范圍內（在控制畫面上系統軟件虛擬控制閥63FI-3023RV設置，范圍為0-10000m只起一次作用;PH值在≤9和≥6之間時，中和劑自動投加裝置不運行；其次在污水泵房的集水池內再設計安裝有一個pH值控制化儀。如果污水經過初沉地沉淀混合后pH值仍然達不到生化處理的pH值范圍個H值控制儀將發出報警信號并聯鎖停止所有污水泵的運行，污水則暫時經過旁通管進人事故應急池內。以上兩重pH值自動控制裝置，有效的保證了預處理后污水pH值達到生化處理范圍。水溫：制漿造紙排放的污水，溫度一般在40℃之間，而生化處理適宜的溫度是20－30℃，因此處理時必須將污水溫度降下來。在冷卻塔前后分別有2個在線的溫度儀表，在控制室內觀察測量后才可以通過調整冷卻塔的運行和進水量來控制冷卻塔污水出水溫度。

    2.4.2生化處理

    （1）進水量 在曝氣池進水計量槽內安裝有在線測量器 ，在控制室內觀察測量結果后，主要通過控制污水泵房內污水泵的運行數量以及控制事故應急池浮渣泵的運行來調整。

    （2）營養鹽氮磷 通過設置 63FI-3023RV和營養鹽氮磷溶液投加泵的控制方式和運行時間來實現。

    （3）剩余污泥與回流污泥 安裝在回流污泥計量污泥在線流量計，在控制室內觀察測量結果后，通過控制調整污泥回流泵及剩余污泥泵的控制方式和運行狀態來實現。

    （4）溶解氧 曝氣池內安裝在線溶解氧儀，在控制室內觀察測量結果后，通過調節控制污泥回流量、進水量、曝氣機與鼓風機的運行狀態來實現。

    2.4.3 污泥脫水

     脫水機污泥喂料入口前安裝流量計，可以通過調節控制污泥變量泵與絮凝劑投加變量泵的運行頻率來調整污泥脫水作業。另外，脫水機及其沖洗水泵、儀表用壓縮空氣與污泥
變量泵、絮凝劑投加變量泵。污泥貯存槽液位實行聯鎖控制。

    3 結 語

    DCS控制系統自1999年9月投人試運行以來，已正常安全運行了1年多，污水處理效果達到或優于國家規定的排放標準。因此，可以認為采用DCS系統實施制漿造紙污水處理是可行的。此外，采用這種控制系統實施制漿造紙污水處理運行管理還具有自動化程 度高、可實現在線控制、降低勞動強度、節省勞力、優化生產工藝、合理利用資源。降低運行費用等優越性。