隨著國家對環保問題越來越重視，煤化工廢水處理也成為煤化工項目建設的一項重要工作，污水排放控制指標越來越嚴格，要求煤化工企業對廢水處理做到“近零"排放。本文依據某煤化工廢水處理項目，探討煤化工廢水處理中儀表的選型和控制系統設計與應用。
1、煤化工廢水處理工藝流程
由于煤化工廢水的COD、電導率、硬度含量高，為保證回用水達到煤化工生產廠的用水要求，設計了二次處理，即廢水處理、濃水處理、分支分鹽，實現了煤化工廢水處理近*。圖1為某煤化工廢水處理項目的工藝流程。
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煤化工來水水質COD為(90~150)mg/L，電導率為(3800~5300)us/cm，硬度為(800~1140)mg/L，通過投加石灰、碳酸鈉、混凝劑及助凝劑在廢水微渦流沉淀池中降低硬度、SS及濁度等指標后自流入原水纖維濾池，通過纖維濾池進一步降低濁度，經過自清洗過濾器截留微細顆粒物質，避免超濾膜被大顆粒物質堵塞或劃傷;通過廢水超濾膜，去除SS、膠體及大部分細菌后產水匯集至反滲透。微渦流沉淀池、生化處理系統產生的污泥經收集后由泵輸送至污泥板框脫水機進行處理，泥餅外運處理。一級膜脫鹽產水符合生產裝置區回用水要求，回用給附近的化工生產裝置再利用。
一級膜脫鹽濃水進入二級膜脫鹽處理，再進入納濾系統進行分鹽處理,納濾產水進入濃水反滲透系統進行濃縮與脫鹽處理,將濃鹽水濃縮5倍以上，設置除硅系統去除二氧化硅,再進入高壓反滲透繼續進行濃縮與脫鹽處理，高壓反滲透濃水進入MVR系統進行蒸發濃縮，后經強制循環氯化鈉蒸發結晶系統產出氯化鈉。納濾濃水進入高壓反滲透系統進行濃縮與脫鹽處理，并采用“冷凍結晶+熔融結晶+MVR強制循環結晶"產出硫酸鈉。氯化鈉蒸發結晶母液和部分納濾濃水一并進入雜鹽蒸發結晶器產出雜鹽。
2、儀表選型
污水處理中常見的自動化儀表分兩大類：熱工儀表、成分分析儀表。隨著自動化儀表處理技術的發展，越來越多的在線分析儀表應用在污水處理中，甚至參與加藥自動控制，在設計中要考慮到取樣和分析的代表性，確保分析儀運行正常、穩定的運行狀態，只有這樣，才能保證污水處理裝置穩定運行。
所以，在污水處理中對自動化儀表設計和選型時，應遵循以下原則：
①盡量選取可以穩定運行、方便維護、智能操作且具有較高測量精度的儀表，進而減少儀表管理的運行和難度;
②除了考慮是否可以穩定運行，還要考慮操作起來是否容易，以及是否經濟、節能，成本和性價比較高，以降低污水處理的成本;
③因污水處理的水質環境較惡劣，不僅在露天進行測量，還常常在井下和污水中進行測量，對儀表的要求非常嚴格，所以在選型時要結合運行環境進行挑選，保證在測量環境中儀表發生故障的可能性較低;
④在特殊環境下還要考慮自動化儀表的特殊功能。如在爆炸區域要選擇防爆儀表，避免因儀表選型造成經濟損失。
下面，從熱工儀表和分析儀表兩方面，結合某污水處理項目實際選型進行具體說明。
2.1熱工儀表
液位計選用超聲波或雷達液位計測量水池、污泥池液位，選用壓力變送器測量水罐液位;流量考慮到污水電導率較高，且含有泥沙等雜質，選用電磁流量計測量泵出口流量;污水處理壓力較小，選用壓力變送器測量壓力;水處理溫度一般在0~50℃，采用熱電阻配溫度變送器進行測量。
2.2分析儀表
污水處理中水質指標是關鍵的工藝指標，為保證分析儀的精度和穩定性，選型時應從以下幾方面考慮：
①選取精度高、穩定性好、安裝簡單的分析儀;
②要注意分析儀是否能適應當地的氣候環境，尤其極寒、極熱地區;
③要考慮水質條件，在易結垢的水質中要考慮使用帶自清洗功能的分析儀，或在安裝時增加清洗裝置;
④選取備件、試劑好采購的國內外分析儀可大大降低在線分析儀的維護難度。
3、控制系統配置及結構圖
空壓站、污泥處理、冷凍機組、脫水機利用PLC實現就地控制，其余數據采集和控制由DCS實現，就地PLC通過MODBUS與DCS系統連接。因項目分二個階段實施，總IO點有13000點，其中膜脫鹽段約5500點，分支分鹽段約7500點，網絡拓撲結構采用總線型，選擇支持PROFIBUS、MODBUS、OPC等多種方式與第三方通訊。采用對等的網絡結構，過程控制網直接連接了系統的控制站和操作站節點，采用雙重化冗余設計。同時可連接系統內的任何操作節點、包括操作員站、工程師站等，還可實現管理信息網的連接，系統內的每個工程師站節點，均可以通過組態文件網絡傳輸和共享發布的方法，進行系統組態、編譯、下載等操作。
該項目配備CCR1個、FRR2個，使用雙冗余光纖進行通訊，一階段、二階段在軟硬件上*獨立。系統所有數據可通過OPC傳至生產信息管理系統，全系統配置如圖2。
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該項目選用國產化使用率較高的中控ECS700系統，纖維濾池、微渦流沉淀池、超濾、反滲透、弱酸陽離子交換器、納濾系統采用順序控制，全部已實現程序控制，由操作人員認為調整某一步序的時間和進度。
4、結論
某污水處理廠自2018年3月試車，已于2018年5月產出合格的回用水，一階段已轉生產，于2019年1月產出氯化鈉、硫酸鈉和雜鹽，標志著煤化工廢水處理已全部打通。煤化工污水處理實現*、污水回收利用技術已趨于成熟，隨著自動化儀表和自動化控制系統的發展，大規模的煤化工污水處理已實現自動控制。
