引言

黄酒酿造过程浸米、蒸饭、发酵、压滤、澄清、洗坛和灰坛、煎酒、封坛口、储存、吸酒、酒体调配和过滤、灌装等都产生废水，另有食堂、办公等生活废水，尤其是浸米浆水营养非常丰富，传统工艺浸米池底部浸米浆水CODcr高达106mg/L（O2），废水处理难度非常大。现在废水指标不达标，不能排到市政废水收集管道中，更不能排放到环境和河水中。2011年起公司从荷兰帕克公司引进三套含BIOPAQIC厌氧反应器的废水处理系统，整个废水处理系统为自动化控制，是将工业自动控制技术、计算机及网络通信技术与废水处理监控过程相结合，通过PLC强大的数据采集、控制功能，并通过工业以太网、现场总线进行数据通信，配合组态软件图形化监控，通过提高废水处理系统自动化控制程序、优化控制整个过程，实现废水处理系统的分散控制和集中管理。经几年运行，黄酒酿造废水处理效果良好。

 

1黄酒酿造废水处理工艺流程

黄酒酿造废水处理工艺流程如图1。

 

黄酒酿造废水处理整体工艺过程包括预处理、厌氧处理、PhospaqTM除磷处理、ANAMMOX生物脱氮处理、深度处理、沼气处理、曝气系统、废气处理、污泥处理、投试剂、监控系统、网络通信配制系统、SCADA（PLC）I/O点系统、SCADA（PLC）控制系统、PLC与MCC连络系统、联锁系统、在线检测系统等。预处理指的是水质水量均衡、去除悬浮固形物等物化预处理。预处理设施包括集水井、事故池和初沉池。废水经过IC内循环厌氧反应器的厌氧处理，大部分有机物被非常终转化为沼气。除磷处理系统由PHOSPAQ反应器和二沉池组合而成。废水经除磷处理后进入ANAMMOX脱氮系统以实现氨氮的去除。废水经厌氧处理后再经好氧活性污泥系统进一步去除可生物降解的有机污染物，好氧处理系统由曝气池和二沉池组合而成，在曝气池中通过控制溶解氧浓度和活性污泥浓度以进行生物转化，二沉池中活性污泥依靠重力沉降到池底，形成污泥层，该污泥一部分回流至曝气池进口，一部分进入后续的污泥脱水系统进行脱水处理，澄清的上清液达标排放。沼气的处理：沼气在IC反应器顶部的气液分离器收集后经沼气气囊送入沼气燃烧器进行燃烧处理。

 

2、BIOPAQIC厌氧反应器结构

BIOPAQIC内循环厌氧反应器：日处理1000m3IC内循环厌氧反应器，反应器有效容积为约992m3（直径Φ=7.3m，高H=24m）。在IC厌氧反应器内废水中大量的COD被生物降解并转化为沼气。BIOPAQIC反应器的进水流量由电磁流量计和控制阀及IC供料泵来自动控制。BIOPAQIC出水的pH和温度连续监测。IC顶部脱气罐装有液位开关，若其液位过高则产生高位报警。

 

BIOPAQIC厌氧反应器结构图（引自参考文献[2]）及二套IC反应器系统如图2。

 

3、黄酒酿造废水自动化处理控制系统

黄酒酿造废水处理系统占地面积较大、处理工艺复杂且控制设备分散布置，系统采用西门子S7系列（SCADA）软硬件，以PLC结合上位机的集散控制系统，由如下三级构成：非常好级为现场控制级，采用SMCC联络总线标准连接，将就地控制器、在线检测器、电磁阀等的实时信号传送至PLC控制站进行数据处理，然后将处理后获得的信号传回现场设备，实现废水处理过程的控制。第二级为分散监控级，采用100Mbps环形工业以太网，将多个PLC控制站和中央监控站链接在同一环网中。每个PLC控制站点独立运行，根据采集对应设备和仪表的信号，通过处理来输出控制信号传回给设备，通过传输网络与中央监控站和其他PLC站进行数据信息的传输。第三级中央监控总站中控，即现场设备的就地控制箱和就地按钮箱上均有转换开关，当转换开关转至“远程控制”时，中央监控站工作以实现对全套设备的远程控制；本系统具有实际使用性能合理、通信速率、性价比高的特点。

 

（1）黄酒废水处理监控系统：是由现场音频和视频采集、信号传输、信息存储、中央控制、画面显示五大部分组成。上位机监控画面实时监视和控制整个黄酒酿造废水处理工艺流程、设备运行情况及主要工艺参数，再通过操作人员的操作记录，管理员可以查到何人、何时、何处所做的任何操作，便于在处理的废水不达标和设备等出现故障时的分

析，便于管理。

 

（2）SCADA系统的应用：黄酒酿造废水处理系统应用SCADA系统，SCADA系统包括远程监视控制、信息通讯和现场数据采集，由几个层面组成的，即设备层、控制层、通讯层和监视层，采集黄酒酿造废水处理系统的实时数据，并对现场进行远程或者本地控制，实现黄酒酿造废水处理的全过程监控。

 

（3）在线检测：黄酒酿造废水处理系统在线检测有BOD、氨氮、COD、总磷、总氮、pH值、压力、温度、液位、流量等，黄酒酿造废水自动化处理系统中至关重要的组成部分之一是自动化检测系统，检测结果的显示，能够让技术人员对黄酒废水处理工艺进行实时调整。将COD、BOD、总磷、总氮、氨氮浓度、pH值、压力、温度、液位、流量等的主要参数发送到控制系统的中心PLC中，控制系统分析参数信息并控制IC内循环反应器的运行、曝气池不同阶段的曝气模式和运行时间及其他所有设备的模式和运行。

 

（4）PLC和SCADA的组合应用：PLC主要用于自动化生产线，SCADA主要针对多点的需求；废水处理PLC系统有高的可靠性、灵活性和可扩展性，高的处理能力和有较强的并行协调处理能力。PLC系统可以进行数字运算操作，带有存储器，可编程实现复杂控制功能；优点有功能强性价比好，可靠性、灵活性和可扩展性高，抗干扰能力强，高的处理能力和有较强的并行协调处理能力；各种配套硬件齐全用户使用方便灵活。

 

从计算机和网络的角度来说，它们是统一的，之所以有区别，主要在应用的需求，PLC对处理速度要求高，因为经常用在联锁上，甚至是故障安全系统，SCADA也有一些特殊要求，如振动监测、流量计算、温度监测等等。PLC与SCADA有机结合应用于黄酒酿造废水处理，实现黄酒酿造废水处理自动化。

 

（5）参数控制：自动监控、自动控制、自动检测分析三部分是黄酒酿造废水自动化处理系统的关键所在，所有设备、控制机构、系统的共同配合就是为了让整个黄酒酿造废水处理系统完成这三项自动化工作。其中，自动化检测分析系统主要是利用系统设定的参数曲线、实时检测数据，以及对现场控制分站反馈回来的实时参数数据等，通过计算机来进行实时对比分析，对黄酒酿造废水内的各种元素的合理指标、工艺参数指标进行判断（如图3），从而制定出非常合适的运行工作曲线来控制工艺流程的进行以及整体工作的合理运行。

 

4、黄酒酿造废水自动化处理系统操作前准备和维护

（1）黄酒酿造废水自动化处理系统操作前先确定自动和手动的切换信号，远程就地转换开关打到就地时，进行就地手动操作；打到远程时，进行PLC的程序自动控制，或在上位机画面上进行点击鼠标式的手动操作。

（2）黄酒酿造废水自动化处理系统维护：PLC的可靠性很高，但环境的影响及内部元件的老化等因素，也会造成PLC不能正常工作。如果等到PLC报警或故障发生后再去检查、修理，总归是被动的。如果能经常定期地做好维护、检修，就可以做到系统始终工作在非常佳状态下。因此，定期检修与做好日常维护是非常重要的。一般情况下检修时间以每6个月至一年1次为宜，当外部环境条件较差时，可根据具体情况缩短检修间隔时间。

 

5结论

黄酒酿造废水自动化处理系统从2013年调试完成并投入运行至今，系统稳定，COD去除率高，总磷、氨氮、总氮降低明显，达到国家排放标准，产生可再生能源—沼气可用于锅炉回用，处理效果良好；系统模块化，自动化程度高，反应器高度较低，防腐设计期限长；系统封闭，无异味气体泄漏。同时在现场维护，设备调整及远程监控等方面，体现了一定的优越性；黄酒酿造废水自动化处理系统运行良好。