CN103663625B

CN103663625B - 一种垃圾渗滤液膜处理控制系统及方法

Info

Publication number: CN103663625B
Application number: CN201310567951.2A
Authority: CN
Inventors: 陈涛; 胡建民; 邵哲如; 王健生; 秦炳汉; 朱亮; 钱中华; 张二威; 郭娟
Original assignee: EVERBRIGHT ENVIRONMENTAL PROTECTION EQUIPMENT MANUFACTURING (CHANGZHOU) Co Ltd; Guangda Environment Protection Technology Development(beijing)co Ltd; Everbright Environmental Protection China Co Ltd
Current assignee: EVERBRIGHT ENVIRONMENTAL PROTECTION EQUIPMENT MANUFACTURING (CHANGZHOU) Co Ltd; Guangda Environment Protection Technology Development(beijing)co Ltd; Everbright Environmental Protection China Co Ltd
Priority date: 2013-11-14
Filing date: 2013-11-14
Publication date: 2016-02-10
Anticipated expiration: 2033-11-14
Also published as: CN103663625A

Abstract

本发明涉及一种垃圾渗滤液膜处理控制系统及方法，所述垃圾渗滤液膜处理中包括超滤膜组单元、纳滤膜组单元以及反渗透膜处理单元，在每个单元中均包括：开关功能模块，所述开关功能模块用来处理硬件和软件的报警信号；电机功能模块，所述电机功能模块用来控制电机、风机、泵类设备；阀门功能模块，所述阀门功能模块用来控制开关类阀门设备；模拟量功能模块，所述模拟量功能模块用来处理模拟量数据处理；控制器功能模块，所述控制器功能模块用来控制闭环控制要求的设备；顺序控制功能模块，所述顺序控制功能模块用来控制电机、风机、泵类设备。本发明大大缩短了软件的开发和调试周期，提高了控制系统的可靠性和抗干扰性。

Description

一种垃圾渗滤液膜处理控制系统及方法

技术领域

本发明设计垃圾渗滤液处理领域，具体地，本发明涉及一种垃圾渗滤液膜处理控制系统及方法，特别适用于城市生活垃圾渗滤液膜处理控制系统及控制方法。

背景技术

目前，我国城市生活垃圾的处理主要采用填埋技术或焚烧技术，无论在填埋或焚烧处理过程中都会产生垃圾渗滤液。垃圾渗滤液中CODCr浓度约6000-70000mg/L，NH3-N浓度约1000-2500mg/L，同时含有大量溶解性固体（钠、钙、氯化物、硫酸盐等），是一种水质水量变化大、微生物营养元素比例失调、成分极其复杂、污染物浓度高的有机废水，并伴有极重的腐败臭味，如不妥善处理，会对周围的水体和土壤造成严重污染，对周边人民群众的身体健康产生严重威胁。

垃圾渗滤液处理主流工艺为生化处理+深度处理，其中深度处理以膜技术为主，同时选用其他方法进行预处理或后期处理，如过滤吸附、高级氧化、混凝沉淀等。

膜技术主要用于污水的深度处理和二级处理。在深度处理中用超滤膜+纳滤膜+反渗透共三级处理可有效地脱除溶盐及部分有机物，对悬浮物的脱除更彻底，其出水水质可达饮用水标准。

膜系统自动顺序控制、连锁保护系统是整个控制系统的核心部分，系统运行的状况直接影响到出水水质、设备安全。膜系统运行是高度自动化运行，整个生产现场是无人值守的，运行人员基本是在距离生产车间很远的控制室对系统进行远程控制，这就要求膜自身必需具有完备可靠的保护系统以保证整个系统安全，并且该系统不能误报警以保证生产的连续性。现有技术中存在各种弊端及问题，例如现有技术不能提供（1）膜处理系统控制系统整体解决方案；2）膜处理控制系统复杂的连锁保护问题；3）膜处理设备复杂相互联动控制要求；4）膜处理控制系统严格的可靠性要求。

现有技术中虽然存在各种污水处理装置以及方法，但是所述装置以及方法如何安全、有序的运行以及控制呈为现在需要解决的问题，现有技术中并没有整体的控制系统，因此需要开发一种控制系统和方法实现所述目的。

发明内容

针对现有工艺的不足，本发明旨在提供一种垃圾渗滤液的深度处理回用工艺，解决了国内渗滤液单纯依靠生物处理方法不能达标排放，而使用其他处理方法运行不稳定的难题，使出水能达到资源回用的标准。此外，综合考虑了纳滤及反渗透膜系统产生浓水的处理方案，避免了出水二次污染的问题。

本发明提供了一种垃圾渗滤液膜处理控制系统，所述垃圾渗滤液膜处理中包括超滤膜组单元、纳滤膜组单元以及反渗透膜处理单元，在每个单元中均包括：

开关功能模块，所述开关功能模块用来处理硬件和软件的报警信号；

电机功能模块，所述电机功能模块用来控制电机、风机、泵类设备；

阀门功能模块，所述阀门功能模块用来控制开关类阀门设备；

模拟量功能模块，所述模拟量功能模块用来处理模拟量数据处理；

控制器功能模块，所述控制器功能模块用来控制闭环控制要求的设备；

顺序控制功能模块，所述顺序控制功能模块用来控制电机、风机、泵类设备。

作为优选，所述控制系统还进一步包含系统保护模块，当膜系统出现严重故障时或系统出现运行不稳定时，所述系统保护模块触发超滤控制系统功能连锁，将超滤系统停止，保护整个系统的安全。

作为优选，在所述超滤膜组单元中，所述系统保护模块包括超滤膜功能连锁单元，当超滤膜出现严重故障时或系统出现运行不稳定时，触发超滤控制系统功能连锁，将超滤系统停止。

作为优选，在所述纳滤膜组单元中，所述系统保护模块包括纳滤膜功能连锁单元，当纳滤膜出现严重故障时或系统出现运行不稳定时，触发纳滤控制系统功能连锁，将纳滤系统停止。

作为优选，在所述反渗透膜组单元中，所述系统保护模块包括反渗透膜功能连锁单元，当反渗透膜出现严重故障时或系统出现运行不稳定时，触发反渗透控制系统功能连锁，将反渗透膜组单元停止。

作为优选，在所述超滤膜组单元中，所述顺序控制功能模块包括：

超滤膜运行顺序控制单元，用于对超滤膜组单元中设备依次进行检测，以在符合条件下对所述超滤膜组单元进行启动或者停止；

超滤膜冲洗运行顺序控制单元，用于控制超滤膜组单元中冲洗设备按照步骤顺序依次启动，以对超滤膜组单元进行冲洗；

超滤膜化学清洗运行顺序控制单元，用于控制超滤膜组单元中清洗设备按照步骤顺序依次启动，以对超滤膜组单元进行化学清洗。

作为优选，在所述纳滤膜组单元中，所述顺序控制功能模块包括：

纳滤膜运行顺序控制单元，用于对纳滤膜组单元中设备依次进行检测，以在符合条件下对所述纳滤膜组单元进行启动或者停止；

纳滤膜冲洗运行顺序控制单元，用于控制纳滤膜组单元中冲洗设备按照步骤顺序依次启动，以对纳滤膜组单元进行冲洗；

纳滤膜化学清洗运行顺序控制单元，用于控制纳滤膜组单元中清洗设备按照步骤顺序依次启动，以对纳滤膜组单元进行化学清洗。

作为优选，在所述反渗透膜处理单元中，所述顺序控制功能模块包括：

反渗透膜运行顺序控制单元，用于对反渗透膜组单元中设备依次进行检测，以在符合条件下对所述反渗透膜组单元进行启动或者停止；

反渗透膜冲洗运行顺序控制单元，用于控制反渗透膜组单元中冲洗设备按照步骤顺序依次启动，以对反渗透膜组单元进行冲洗；

反渗透膜化学清洗运行顺序控制单元，用于控制反渗透膜组单元中清洗设备按照步骤顺序依次启动，以对反渗透膜组单元进行化学清洗。

本发明还提供了一种基于上述系统的控制方法，包括：

步骤（1）控制所述超滤膜组单元、所述纳滤膜组单元和所述反渗透膜处理单元启动以及停止；

步骤（2）控制所述超滤膜组单元、所述纳滤膜组单元和所述反渗透膜处理单元进行冲洗；

步骤（3）控制所述超滤膜组单元、所述纳滤膜组单元和所述反渗透膜处理单元进行化学清洗；

步骤（4）所述超滤膜组单元、所述纳滤膜组单元和所述反渗透膜处理单元中任一单元出现严重故障时或系统出现运行不稳定时，触发该单元的所述控制系统功能连锁，将该单元停止。

作为优选，所述步骤（1）中包括：

对所述超滤膜组单元启动准备阶段，对所述超滤膜组单元中的设备进行检测，满足要求时依次启动阀门和循环泵，以使所述超滤膜组单元进入正常运行状态；

对所述纳滤膜组单元启动准备阶段，对所述纳滤膜组单元中的设备进行检测，满足要求时启动阀门、进水泵、增压泵和循环泵，以使所述纳滤膜组单元进入正常运行状态；

对所述反渗透膜处理单元启动准备阶段，对所述反渗透膜处理单元中的设备进行检测，满足要求时启动阀门、进水泵、循环泵和增加泵，以使所述反渗透膜处理单元进入正常运行状态；

停止运行所述超滤膜组单元、所述纳滤膜组单元以及所述反渗透膜处理单元时，关闭所述阀门以及泵类设备的顺序和启动时的顺序相反。

作为优选，所述步骤（2）包括：

步骤（2-1）分别在所述超滤膜组单元、所述纳滤膜组单元和所述反渗透膜处理单元中启动准备阶段，进行自检，为膜冲洗做准备，要求清洗水罐高液位，泵阀无故障；

步骤（2-2）开启相应的阀门，时间延迟约5秒

步骤（2-3）启动冲洗泵，所述膜组单元进入正常运行状态；

步骤（2-4）保持管路系统的压力；

步骤（2-5）停止所述冲洗泵，时间延迟10秒；

步骤（2-6）关闭所述阀门，时间延迟5秒，系统待运行。

作为优选，所述步骤（3）中包括：

步骤（3-1）分别在所述超滤膜组单元、所述纳滤膜组单元和所述反渗透膜处理单元中启动准备阶段，进行自检，为膜化学做准备，要求清洗水罐高液位，泵阀无故障，清洗水罐pH值达到设定值。

步骤（3-2）开启相应阀门，时间延迟约5秒；

步骤（3-3）启动冲洗泵，延时20秒；

步骤（3-4）启动循环泵，所述膜组单元进入正常运行状态；

步骤（3-5）保持管路系统的压力；

步骤（3-6）停止所述循环泵，时间延迟10秒；

步骤（3-7）停止所述冲洗泵，时间延迟10秒；

步骤（3-8）关闭所述阀门，时间延迟5秒，系统待运行。

作为优选，所述控制系统功能连锁包括三个级别的连锁：

3级连锁：最高级连锁，当出现非常严重故障时，运行人员按下柜门上急停按钮，立即停止超滤所有泵的运行，同时将所有组的超滤系统全部停止运行；

2级连锁：满足触发条件，停止所有组超滤运行顺序控制；

1级连锁：满足触发条件，停止本组所有泵运行，同时停止本组所有顺序控制。

本发明采用工业上通用的控制设备，对所述控制设备进行整合，通过结构化软件开发，大大缩短了软件的开发和调试周期，提高了控制系统的可靠性和抗干扰性。在实际生产中该控制系统一次上电调试成功，整个控制系统调试时间不到同类设备调试时间一半。整个系统投入生产之后，控制系统运行稳定可靠，没有出现设备误动情况，保证整个生产正常有序的进行，出水水质也到达设计要求。

附图说明

图1为本发明的控制系统的结构示意图；

图2a-2f为本发明一具体实施方式中超滤膜组单元的顺序控制流程图；

图3a-3f为本发明一具体实施方式中纳滤膜组单元的顺序控制流程图；

图4a-4f为本发明一具体实施方式中反渗透处理单元的顺序控制流程图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

本发明中所述垃圾渗滤液采用膜技术进行处理，其中膜技术主要用于污水的深度处理和二级处理。在深度处理中用超滤膜+纳滤膜+反渗透共三级处理可有效地脱除溶盐及部分有机物，其中超滤、纳滤、反渗透系统对于连锁保护、数据采集、顺控等方面的要求基本一致，差别只是在报警的限值、设备的数量、设备动作顺序等方面存在差异，这是整个膜系统能够进行模块化开发基础。

（一）通用功能模块

根据对于膜系统及预处理系统设备及控制对象的分析，整个程序的主要通用的功能的单元：开关功能模块、电机功能模块、阀门功能模块、模拟量功能模块、控制器功能模块、顺控功能模块。

通用功能模块相对于硬件是独立的，可以独立进行调试和安装，对于不同项目可进行直接进行引用。

下面分别对所述功能模块，进行说明。

（1）开关功能模块：该功能模块针对硬件和软件报警信号处理，主要完成以下功能：

1）保存实际的硬件报警输出状态；

2）强制报警状态输出；

3）延时报警功能；

4）释放报警功能；

5）故障复位功能；

6）报警确认功能。

（2）电机功能模块：该功能模块主要针对电机、风机、泵类等设备的控制，具有以下功能：

1）状态反馈：就绪、控制命令、运行、故障、故障确认、连锁旁路、就地、需要维护；

2）设备控制：手动控制、自动控制、报警确认及复位；

3）设备保护：连锁保护；

4）设备报警：设备状态一致性检测，设备现场故障；

5）设备总运行时间累计；

6）设备维护提醒：设备运行时间超过规定要求，提示运行人员进行维护。

（3）阀门功能模块：该功能模块主要针对开关类阀门（包括电磁气动阀、电磁阀等）等设备的控制，具有以下功能：

1）状态反馈：控制命令、开到位、关到位、故障确认、就地；

2）设备控制：手动控制、自动控制、报警确认及复位；

3）设备保护：连锁保护；

4）设备报警：设备状态一致性检测，设备现场故障；

5）阀类型选择（常开型、常闭型）。

（4）模拟量功能模块：

该功能模块主要模拟量数据处理，具有以下功能：

1）量程转换：通道采集的0-27648数据转换为实际的过程值；

2）报警，量程转换完成之，按照报警的限值（可以设定，报警分成6级），根据产生允许标志（可以设定，用户启用的报警），生成报警，生成的报警状态，保存在模拟量报警状态变量中，报警生成之后，如果报警已经不存在，只有复位之后，报警才能消失；

3）通道故障检测：外部硬件故障或在-(1728，29376)范围以外，表示硬件短线或短路；

4）数据模拟：当通道设备故障或设备维护时，启动数据模拟，可以任意设定通道的过程值。

其中，所述模拟量闭环控制中对于超滤、纳滤、反渗透工艺参数进行闭环控制，从而实现对生产过程的快速响应。主要有：

1）超滤产水PH控制

超滤产水罐PH作为控制器的反馈量，该控制器的按照下面方式进行工作：

根据给定的PH值与实际反馈的PH值的偏差，控制闭环比例-积分-微分控制器的输出，通过动态的调节PH投加泵的工作时间，从而实现产水PH值恒定。

2）反渗透浓水压力、流量控制

只有反渗透系统运行之后，并且增压泵启动完成之后，浓水管路的压力达到20bar之后，控制才能投入使用，否则禁止启动控制器，防止对管路有一个大的冲击，同时控制器的关闭要求，反渗透运行完全停止，否则不能关闭控制器。

根据给定流量与实际流量反馈的偏差，控制闭环比例-积分-微分控制器的输出，通过动态的调节浓水管路的比例阀的开度，从而实现浓水管路压力和流量的恒定。

（5）控制器功能模块：

该功能模块主要针对闭环控制要求的设备，具有以下功能：

1）手动/自动控制模式：自动闭环控制、手操值设定；

2）串级控制功能：给定值由上一级控制器设定；

3）控制器正向反向作用选择；

4）PID参数调整；

5）限制控制器输出上限、下限；

6）给定值、过程值量程转换；

7）控制停止状态输出强制。

（6）顺控功能模块：

该功能模块主要针对电机、风机、泵类等设备的控制，具有以下功能：

1）顺序流程控制：最多16步，按照顺序从第1步到16步，步与步之间有转换条件限制。分为停止步控制、启动步控制2个顺序；

2）顺控连锁条件检查；

3）顺控自动、手动控制；

4）顺控启动/停止条件检查；

5）顺控启动/停止成功检查；

6）顺控状态显示。

（二）系统保护模块

作为优选，由于所述膜系统运行是高度自动化运行，整个生产现场是无人值守的，运行人员基本是在距离生产车间很远的控制室对系统进行远程控制，这就要求膜自身必需具有完备可靠的保护系统以保证整个系统安全，并且该系统不能误报警以保证生产的连续性。

当现场出现严重故障时或系统出现运行不稳定时，可以触发超滤控制系统功能连锁，将超滤系统停止。保护系统要求在任何情况下都要保证整个系统的安全，在极端情况下要保证现场其它设施和设备安全。

针对现场可能出现的故障主要包括：循环管路破裂、膜管路阻塞、膜通量下降、泵阀出现故障、产水罐液位出现问题。下面针对出现该问题时的动作做进一步的说明。

1）循环管路破裂：该种事故是非常危险所以采用双重保护的方式，根据现场的运行情况在膜系统出口安装压力表，监视运行压力当系统运行时压力低于设定值时，启动报警。

在膜循环管路上安装流量计，监视运行流量当系统运行时流量低于设定值时，启动报警。

2）膜管路阻塞处理：

据现场的运行情况在膜系统出口安装压力表，监视运行压力当系统运行时压力大于设定值时，启动报警。

3）膜通量下降：

4）泵阀出现故障：

泵阀出现开关不到位的情况，触发本组膜系统报警。

5）产水罐液位出现问题：

当产水罐液位高高时，触发报警。

控制系统开发过程中首先对于报警和连锁进行了汇总，根据故障严重程度和性质的不同整个功能连锁有三个级别组成：

3级连锁：最高级连锁，当出现非常严重故障时，运行人员按下柜门上急停按钮，首先立即停止超滤所有泵的运行，同时将所有组的超滤系统全部停止运行，无论它处于什么运行状态。

2级连锁：满足触发条件，停止所有组超滤运行顺控。

1级连锁：满足触发条件，首先停止本所有泵运行，同时停止本组所有顺控。

根据工艺级安全要求，对保护进行划分：

3级连锁：现场紧急停止硬件触发。

2级连锁：产水罐液位问题。

1级连锁：管路破裂、管路阻塞、膜通量下降、泵阀故障。

控制系统中根据软件规划设计标准的通用报警块BUTTON，该功能块能够实现对报警的硬件信号进行处理。膜系统保护模块首先调用通用报警块对硬件状态分别进行处理结果，然后根据处理结果分别对3级连锁、2级连锁、1级连锁全局变量进行控制，该全局变量能够被阀门、电机子程序引用，从而实现对整个膜系统的保护。

实施例1

下面分别就超滤膜组单元、纳滤膜组单元以及反渗透膜处理单元的顺序控制模块分别进行详细的说明。

（一）超滤膜组单元

膜生物反应器(MBR)是新一代的活性污泥法处理污水的技术，它使用膜过滤的方法将活性污泥和产水分离，过滤膜取代了传统的二沉池，减少污水厂的占地面积，提高污水厂的处理能力。同时由于膜过滤的方法，可以提高生化池的活性污泥浓度，从而增加降解效率和改善出水水质。

该实施例中采用管式外置式MBR工艺，靠泵的错流冲刷控制膜污染和正向压力驱动产水透过膜抗污染能力强，该工艺具有通量大的特点，适合用于垃圾渗滤液等高浓度废水。

整个超滤膜组单元生产分成三个部分：超滤运行、超滤冲洗、超滤化学清洗。

（一）超滤运行：

超滤系统主要起到截留生化池内污泥、难降解大颗粒物质，从而保持生化池内高浓度生化污泥。超滤系统5支超滤膜为一套产水量约为9-10m³/h；4支超滤膜为一套的产水量为8-9m³/h。进膜压力约为4.5～5.5bar（5支膜组件）或3.5～4.5bar（4支膜组件），出膜压力约为0.5～1.0bar，循环流量在200～220m³/h之间，浓缩污泥回流量60～100m³/h。

产水观测：正常情况下，产水应该是透彻，不带污泥的。若产水颜色明显加深，且含有污泥，那么说明膜组件有漏点，需联系产家或采用专有检测工具检漏。

超滤膜组运行启动时，相关设备是按照一定的步骤顺序一次启动，并且每个步骤有严格的检测条件如果不满足就不能进行下一步。运行停止也有严格的停止步骤。

下面结合附图2a和表1，以及附图2b和表2对控制系统能够自动完成整个启动和停止过程进行说明，整个启动/停止过程如下：

表1启动步进表

表2停止步进表

（1）启动准备阶段，进行自检，为膜运行启动做准备,要求原水泵运行，泵阀无故障、生化O池液位正常。

（2）开启多个第一气动阀门，时间延迟约5秒；

（3）开启第二气动阀门，时间延迟约5秒；

（4）启动循环泵，超滤膜系统进入正常运行状态；

（5）观察各管路系统的压力、温度在设定范围内；

（6）循环流量阀门，使管内膜流速控制在3-5m3/s；

（7）调节循环流量、回流污泥阀门，控制膜前压和膜后压，保证超滤膜透析液的流量，并使跨膜压差维持在2-6bar；

（8）若透析液的流量减少，则调节回流污泥阀门、循环流量阀门，使压力维持在正常水平，但不应使膜的最高压力超过6bar；

（9）停止循环泵，时间延迟10秒；

（10）关闭第二气动阀门，时间延迟5秒。

（11）关闭所有第一气动阀门，系统待运行。

如果顺控启动、停止、运行期间触发连锁，泵首先停止运行同时停止顺控，阀门的关闭顺序按照顺控停止步骤进行。

（二）超滤冲洗：

冲洗程序是超滤系统停运、重启、化学清洗过程中必要手段之一，冲洗目的是将系统中残留的污泥或药剂等物质冲洗去除。冲洗水采用反渗透回用水，冲洗只开启清洗泵，在大流量、低压力（≤0.3MPa）下进行。

膜系统运行正常停止后必须在半个小时内启动冲洗程序，否则产生报警。

超滤膜组冲洗启动时，相关设备是按照一定的步骤顺序一次启动，并且每个步骤有严格的检测条件如果不满足就不能进行下一步。冲洗停止也有严格的停止步骤。

如果冲洗顺控启动、停止、运行期间触发连锁，泵首先停止运行同时停止顺控，阀门的关闭顺序按照顺控停止步骤进行。

下面结合附图2c和表3，以及2d和表4对控制系统能够自动完成整个启动和停止过程，整个启动/停止过程如下：

表3启动步进表

表4停止步进表

（1）启动准备阶段，进行自检，为膜冲洗做准备,要求清洗水罐高液位，泵阀无故障。

（2）开启第一冲洗气动阀门，时间延迟约5秒；

（3）开启第二冲洗气动阀门，时间延迟约5秒；

（4）启动冲洗泵，超滤膜系统进入正常运行状态；

（5）保持管路系统的压力；

（6）停止冲洗泵，时间延迟10秒；

（7）关闭各第二冲洗气动阀门，时间延迟5秒。

（8）关闭第一冲洗气动阀门，系统待运行。

冲洗罐低液位时停止冲洗顺控，冲洗有运行时间最长不能超过30分钟，冲洗的运行时间可以设定。

（三）超滤化学清洗：

化学清洗是超滤系统发生污染时采取的重要手段之一。针对不同的污染类型，化学清洗分为酸洗或碱洗。酸洗主要是针对钙、镁等重金属结垢、沉淀产生的污染，碱洗主是针对有机物对膜系统的污染。

针对污染的类型与污染的程度需采取不同措施，污染类型是重金属结垢时侧重酸洗，根据污染的程度，增加清洗的频次、时间；污染类型是有机物污染时，侧重碱洗，增加碱洗时长、频次。

作为优选，在该实施例中酸洗采用盐酸、柠檬酸；碱洗采用氢氧化钠。其中酸洗的投加量约0.2%（wt）HCl水浓液或柠檬酸溶液（1%～2%），清洗过程调节pH2～3；碱洗时氢氧化钠投加量约0.1%（wt），清洗过程调节pH10-11。当采用复合清洗时，宜采用先碱洗再酸洗措施。

在实际生产中出现下列情形时，需进行化学清洗：（1）通量降低至60L/m2·h；（2）循环量小于180m3/h；（3）压力降，即进出膜压差大于5.0bar（5支）或4.0bar（4支）。化学清洗结束时，清水的通量约为正常运行时通量1.5～2.0倍。

超滤膜组化学清洗顺控启动时，相关设备是按照一定的步骤顺序一次启动，并且每个步骤有严格的检测条件如果不满足就不能进行下一步。化学清洗顺控停止也有严格的停止步骤。

下面结合附图2e和表5，以及2f和表6控制系统能够自动完成整个启动和停止过程，整个启动/停止过程如下：

表5启动步进表

表6停止步进表

（1）启动准备阶段，进行自检，为膜化学做准备,要求清洗水罐高液位，泵阀无故障，清洗水罐PH值达到设定值。

（2）开启第一清洗气动阀门，时间延迟约5秒；

（3）开启第二清洗气动阀门，时间延迟约5秒；（4）启动冲洗泵，延时20秒；

（5）启动循环泵，超滤膜系统进入正常运行状态；

（6）保持管路系统的压力；

（7）停止循环泵，时间延迟10秒；

（8）停止冲洗泵，时间延迟10秒；

（9）关闭第二清洗气动阀门，时间延迟5秒。

（10）关闭第一清洗气动阀门，系统待运行。

冲洗罐低液位时停止化学清洗顺控。

化学清洗有运行时间最长不能超过2小时30分钟，冲洗的运行时间可以设定。

（二）纳滤滤膜组单元

纳滤（NF）采用陶氏复合膜（NF270-400），该产品广泛用于市政自来水处理、单级海水淡化和苦咸水脱盐、化工工艺过程和废水处理等。该膜在水通量、脱盐率、脱除有机物和抗生物降解方面具有极高的性能表现，适应目前工业界最宽的运行和清洗pH值范围，具有极高的抗压密化能力，最高使用温度可达45℃（热消毒型元件耐温更高），能够承受pH1～pH12的无机酸碱强力清洗、极耐磨损等非常恶劣的使用条件。

整个纳滤生产分成三个部分：纳滤运行、纳滤冲洗、纳滤化学清洗

（一）纳滤运行：

纳滤系统能够有效地截留大部分有机物和二价离子、部分一价离子等污染物。纳滤系统正常运行工况为单套纳滤系统进水量18～20m³/h，回收率为85%，浓缩液排放量2.6～3.0m³/h。

单套纳滤系统一段设计膜通量13.5L/m²·h，产水量约12～14m　/h；二段设计膜通量8.5L/m²·h，产水量约2.5～3.5m³/h；一段纳滤正常运行时进膜压力约5-7bar，膜压差约3～4bar；二段纳滤正常运行时进膜压力约5～7ar，膜压差约3～4bar。

纳滤正常运行时，需投加盐酸和阻垢剂，盐酸投加量约为2～3L/m³，阻垢剂投加剂量为5ppm。

纳滤膜组运行启动时，相关设备是按照一定的步骤顺序一次启动，并且每个步骤有严格的检测条件如果不满足就不能进行下一步。运行停止也有严格的停止步骤。

下面结合附图3a和表7，以及3b和表8对控制系统能够自动完成整个启动和停止过程，整个启动/停止过程如下：

表7启动步进表

表8停止步进表

（1）启动准备阶段，进行自检，为膜运行启动做准备,要求系统无报警，泵阀无故障、无冲洗和运行状态。

（2）开启第一气动阀门，时间延迟约5秒；

（3）开启第二气动阀门，时间延迟约5秒；

（4）启动进水泵、阻垢剂投加泵，时间延迟约20秒；

（5）启动增压泵，时间延迟约10秒；

（6）启动循环泵A，时间延迟约10秒；

（7）启动循环泵B，系统投入运行；

（8）观察各管路系统的压力、温度、PH在设定范围内；

（9）停止循环泵，时间延迟10秒；

（10）停止增压泵，时间延迟20秒；

（11）停止进水泵、阻垢剂投加泵，时间延迟20秒；

（12）关闭第二气动阀门，时间延迟5秒。

（13）关闭第一气动阀门，系统待运行。

（二）纳滤冲洗：

冲洗程序是纳滤系统停运、重启、化学清洗过程中必要手段之一，冲洗目的是将系统中的有机物等污染物在大流量、低压力（≤0.3MPa）条件下冲洗干净。冲洗水采用反渗透回用水，若一次无法冲洗彻底，那么需要对清洗罐加满清水后，再一次进行冲洗，确保冲洗后出水没有明显的色度存在，每次冲洗次数1～2遍。

纳滤膜组冲洗启动时，相关设备是按照一定的步骤顺序一次启动，并且每个步骤有严格的检测条件如果不满足就不能进行下一步。冲洗停止也有严格的停止步骤。

下面结合附图3c和表9，以及3d和表10对控制系统能够自动完成整个启动和停止过程，整个启动/停止过程如下：

表9启动步进表

表10停止步进表

（2）开启第一冲洗气动阀门，时间延迟约5秒；

（3）开启第二冲洗气动阀门，时间延迟约5秒；

（4）启动冲洗泵，纳滤膜系统进入正常运行状态；

（5）保持管路系统的压力；

（6）停止冲洗泵，时间延迟10秒；

（7）关闭第二冲洗气动阀门，时间延迟5秒。

（8）关闭第一冲洗气动阀门，系统待运行

冲洗罐低液位时停止冲洗顺控。冲洗有运行时间最长不能超过30分钟，冲洗的运行时间可以设定。

（三）纳滤化学清洗：

化学清洗是纳滤系统发生污染时采取的重要手段之一。针对不同的污染类型，化学清洗分为酸洗或碱洗。酸洗主要是针对钙、镁等重金属结垢、沉淀产生的污染，碱洗主是针对有机物对膜系统的污染。

酸洗采用盐酸、柠檬酸；碱洗采用氢氧化钠。其中酸洗的投加量约0.2%（wt）HCl水浓液或柠檬酸溶液（1%～2%），清洗过程调节pH2～3；碱洗时氢氧化钠投加量约0.1%（wt），清洗过程调节pH10-11。当采用复合清洗时，宜采用先碱洗再酸洗措施。

出现下列情形时，需进行化学清洗：（1）产水量下降10%；（2）压力降增加15%；（3）透盐率增加5%。当化学清洗结束时，工艺水产水量、压力降恢复正常值。

纳滤膜组化学清洗顺控启动时，相关设备是按照一定的步骤顺序一次启动，并且每个步骤有严格的检测条件如果不满足就不能进行下一步。化学清洗顺控停止也有严格的停止步骤。

下面结合附图3e和表11，以及3f和表12对控制系统能够自动完成整个启动和停止过程，整个启动/停止过程如下：

表11启动步进表

表12停止步进表

（2）开启第一清洗气动阀门，时间延迟约5秒；

（3）开启第二清洗气动阀门，时间延迟约5秒；

（4）启动冲洗泵，延时10秒；

（5）启动循环泵，纳滤膜系统进入正常运行状态；

（6）保持管路系统的压力；

（7）停止循环泵，时间延迟10秒；

（8）停止冲洗泵，时间延迟10秒；

（9）关闭第二清洗气动阀门，时间延迟5秒。

（10）关闭第一清洗气动阀门，系统待运行。

冲洗罐低液位时停止化学清洗顺控。化学清洗有运行时间最长不能超过2小时30分钟，冲洗的运行时间可以设定。

（三）反渗透系统

反渗透（RO）采用陶氏复合膜（SW30HRLE-400），该产品广泛用于市政自来水处理、单级海水淡化和苦咸水脱盐、化工工艺过程和废水处理等。该膜在水通量、脱盐率、脱除有机物和抗生物降解方面具有极高的性能表现，适应目前工业界最宽的运行和清洗pH值范围，具有极高的抗压密化能力，最高使用温度可达45℃（热消毒型元件耐温更高），能够承受pH1～pH12的无机酸碱强力清洗、极耐磨损等非常恶劣的使用条件。

整个反渗透生产分成三个部分：反渗透运行、反渗透冲洗、反渗透化学清洗。

（一）反渗透运行：

反渗透系统能够有效地截留一价离子、可溶性有机物、硝态氮等污染物。反渗透系统正常运行工况为单套反渗透系统进水量15～17m³/h，回收率为75%，浓缩液排放量2.0～2.4m³/h，回流浓缩液量为1.6～1.8m³/h。

单套反渗透系统设计回收率75%，其中一段设计膜通量10.0L/m²·h，产水量约8.0～9.0m　/h；二段设计膜通量6.0L/m²·h，产水量约2.5～3.0m/h。一段反渗透正常运行时进膜压力约29-34bar，每支膜壳的进出口压差约4～6bar（禁超60bar）；二段反渗透正常运行时进膜压力约42～49bar（禁超60bar）。

反渗透正常运行时，需投加阻垢剂，投加剂量为5ppm。

反渗透膜组运行启动时，相关设备是按照一定的步骤顺序一次启动，并且每个步骤有严格的检测条件如果不满足就不能进行下一步。运行停止也有严格的停止步骤。

下面结合附图4a和表13，以及4b和表14对控制系统能够自动完成整个启动和停止过程，整个启动/停止过程如下：

表13启动步进表

表14停止步进表

（2）开启第一气动阀门，时间延迟约5秒；

（3）开启第二气动阀门，时间延迟约5秒；

（4）启动进水泵、阻垢剂投加泵，时间延迟约20秒；

（5）启动增压泵A，时间延迟约10秒；

（6）启动循环泵A，时间延迟约10秒；

（7）启动增压泵B，时间延迟约10秒；

（8）启动循环泵B，系统投入运行；

（9）观察各管路系统的压力、温度、PH在设定范围内；

（10）停止循环泵B，时间延迟10秒；

（11）停止增压泵B，时间延迟10秒；

（12）停止循环泵A，时间延迟10秒；

（13）停止增压泵A，时间延迟10秒；

（14）停止进水泵、阻垢剂投加泵，时间延迟20秒；

（15）关闭第二气动阀门，时间延迟5秒。

（16）关闭第一气动阀门，系统待运行。

（二）反渗透冲洗：

冲洗程序是反渗透系统停运、重启、化学清洗过程中必要手段之一，冲洗目的是将系统中的有机物等污染物在大流量、低压力（≤0.3MPa）条件下冲洗干净。冲洗水采用反渗透回用水，每次冲洗次数1～2遍。

反渗透膜组冲洗启动时，相关设备是按照一定的步骤顺序一次启动，并且每个步骤有严格的检测条件如果不满足就不能进行下一步。冲洗停止也有严格的停止步骤。

下面结合附图4c和表15，以及4d和表16对控制系统能够自动完成整个启动和停止过程，整个启动/停止过程如下：

表15启动步进表

表16停止步进表

（2）开启第一冲洗气动阀门，时间延迟约5秒；

（3）开启第二冲洗气动阀门，时间延迟约5秒；

（4）启动冲洗泵，纳滤膜系统进入正常运行状态；

（5）保持管路系统的压力；

（6）停止冲洗泵，时间延迟10秒；

（7）关闭第二冲洗气动阀门，时间延迟5秒。

（8）关闭第一冲洗气动阀门，系统待运行。

（三）反渗透化学清洗：

化学清洗是反渗透系统发生污染时采取的重要手段之一。针对不同的污染类型，化学清洗分为酸洗或碱洗。酸洗主要是针对钙、镁等重金属结垢、沉淀产生的污染，碱洗主是针对有机物对膜系统的污染。

出现下列情形时，需进行化学清洗：（1）产水量下降10%；（2）压力降增加15%。当化学清洗结束时，工艺水产水量、压力降恢复正常值。

反渗透膜组化学清洗顺控启动时，相关设备是按照一定的步骤顺序一次启动，并且每个步骤有严格的检测条件如果不满足就不能进行下一步。化学清洗顺控停止也有严格的停止步骤。

下面结合附图4e和表17，以及4f和表18对控制系统能够自动完成整个启动和停止过程，整个启动/停止过程如下：

表17启动步进表

表18停止步进表

（2）开启第一清洗气动阀门，时间延迟约5秒；

（3）开启第二清洗气动阀门，时间延迟约5秒；

（4）启动冲洗泵，延时10秒；

（5）启动循环泵A，延时10秒；

（6）启动循环泵B，纳滤膜系统进入正常运行状态；

（7）保持管路系统的压力；

（8）停止循环泵B，时间延迟10秒；

（9）停止循环泵A，时间延迟10秒；

（10）停止冲洗泵，时间延迟10秒；

（11）关闭第二清洗气动阀门，时间延迟5秒。

（12）关闭第一清洗气动阀门，系统待运行。

在本发明中所述控制系统中有4大部分组成：1、现场控制站；2、上位机人机界面；3、网络通信设备；4、控制软件。

其中，控制站硬件平台采用西门子S7-300系列的PLC作为控制站的控制器，该控制器是工业上成熟通用的控制器，带以太网通信接口。

上位机采用DELL工程师站。采用光纤环网实现现场控制站和上位机之间的通信。

控制软件有2块：控制站的控制软件的开发环境采用STEP7V5.5编程软件，该编程软件与控制器相配套；上位机人机界面采用西门子组态开发软件与3Dmax图形开发软件相配合进行开发。控制站软件采用结构化开发方式，首先针对不同的电气和工业设备编写相关的通用的功能块，控制站通过对不同的通用功能块进行组合从而完成整个控制系统开发。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims

1.一种垃圾渗滤液膜处理控制系统，所述垃圾渗滤液膜处理中包括超滤膜组单元、纳滤膜组单元以及反渗透膜处理单元，在每个单元中均包括：

模拟量功能模块，所述模拟量功能模块用来处理模拟量数据；

顺序控制功能模块，所述顺序控制功能模块用来控制电机、风机、泵类设备，以提高控制系统的可靠性和抗干扰性。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还进一步包含系统保护模块，当膜系统出现严重故障时或系统出现运行不稳定时，所述系统保护模块触发超滤控制系统功能连锁，将超滤系统停止，保护整个系统的安全。

3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，在所述超滤膜组单元中，所述系统保护模块包括超滤膜功能连锁单元，当超滤膜出现严重故障时或系统出现运行不稳定时，触发超滤控制系统功能连锁，将超滤系统停止。

4.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，在所述纳滤膜组单元中，所述系统保护模块包括纳滤膜功能连锁单元，当纳滤膜出现严重故障时或系统出现运行不稳定时，触发纳滤控制系统功能连锁，将纳滤系统停止。

5.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，在所述反渗透膜组单元中，所述系统保护模块包括反渗透膜功能连锁单元，当反渗透膜出现严重故障时或系统出现运行不稳定时，触发反渗透控制系统功能连锁，将反渗透膜组单元停止。

6.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，在所述超滤膜组单元中，所述顺序控制功能模块包括：

7.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，在所述纳滤膜组单元中，所述顺序控制功能模块包括：

8.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，在所述反渗透膜处理单元中，所述顺序控制功能模块包括：

9.一种基于权利要求1至8之一的所述系统的控制方法，包括：

步骤(1)控制所述超滤膜组单元、所述纳滤膜组单元和所述反渗透膜处理单元启动以及停止；

步骤(2)控制所述超滤膜组单元、所述纳滤膜组单元和所述反渗透膜处理单元进行冲洗；

步骤(3)控制所述超滤膜组单元、所述纳滤膜组单元和所述反渗透膜处理单元进行化学清洗；

步骤(4)所述超滤膜组单元、所述纳滤膜组单元和所述反渗透膜处理单元中任一单元出现严重故障时或系统出现运行不稳定时，触发该单元的所述控制系统功能连锁，将该单元停止。

10.根据权利要求9所述的方法，所述步骤(1)中包括：

11.根据权利要求9所述的方法，所述步骤(2)包括：

步骤(2-1)分别在所述超滤膜组单元、所述纳滤膜组单元和所述反渗透膜处理单元中启动准备阶段，进行自检，为膜冲洗做准备，要求清洗水罐高液位，泵阀无故障；

步骤(2-2)开启相应的阀门，时间延迟约5秒

步骤(2-3)启动冲洗泵，所述膜组单元进入正常运行状态；

步骤(2-4)保持管路系统的压力；

步骤(2-5)停止所述冲洗泵，时间延迟10秒；

步骤(2-6)关闭所述阀门，时间延迟5秒，系统待运行。

12.根据权利要求9所述的方法，所述步骤(3)中包括：

步骤(3-1)分别在所述超滤膜组单元、所述纳滤膜组单元和所述反渗透膜处理单元中启动准备阶段，进行自检，为膜化学做准备，要求清洗水罐高液位，泵阀无故障，清洗水罐pH值达到设定值。

步骤(3-2)开启相应阀门，时间延迟约5秒；

步骤(3-3)启动冲洗泵，延时20秒；

步骤(3-4)启动循环泵，所述膜组单元进入正常运行状态；

步骤(3-5)保持管路系统的压力；

步骤(3-6)停止所述循环泵，时间延迟10秒；

步骤(3-7)停止所述冲洗泵，时间延迟10秒；

步骤(3-8)关闭所述阀门，时间延迟5秒，系统待运行。

13.根据权利要求9所述的方法，所述控制系统功能连锁包括三个级别的连锁：

2级连锁：满足触发条件，停止所有组超滤运行顺序控制；