可編程控制器在膜法工藝水處理的應用
目前，由于水環境的越來越惡劣，在人們增強環保意識，盡量減輕污染物排放的同時，水處理技術及效率就愈加重要。膜法工藝被認為是當前最先進、性價比最高的水處理工藝。下面結合日處理360噸，采用MF+NF工藝的移動集裝箱水車的PLC控制應用。
一、 膜法水處理工藝簡介
膜過濾是指液體在透過膜狀物時，其中的部分物質被截留的現象。水處理行業通常所指的膜是指過濾孔徑0.0001微米到10微米的固體膜。
從制造材料上，膜可分為有機膜和無機膜；從幾何形狀上，可分為平板膜、卷式膜、管式膜、中空纖維膜；從構成結構上，可分為單皮層膜和復合膜；從過濾流向上，可分為均向（對稱）膜和非均向（非對稱）膜。
由若干單位的膜組成的一個過濾單元，被成為膜組件。
由于切割分子量的區別，膜被分成反滲透（RO）、納濾（NF）、超濾（UF）、微濾（MF）。其大約如下圖所示：
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一直以來，混凝沉淀過濾法和混凝過濾法作為前處理，被廣泛用于自來水、工業用純化水、半導體電力的超純水、醫藥食品用的精制水、海水淡化等領域。上述處理方法是經過多年技術累積確立起來的，可以去除河水、井水、湖泊沼澤水和海水等原水中的懸浮物質。但是同時也逐漸產生了很多問題，例如：雨天水質的變動增加了絮狀凝劑添加的復雜化；處理水中因使用絮狀凝劑增加了鋁、鐵離子和污泥的產生量；絮狀沉淀槽，沉淀池、沙過濾設備等設備占地面積大等等。
針對上述問題，膜法水處理工藝應運而生。大型MF膜組件不僅可以代替混凝沉淀過濾法和混凝過濾法，而且還可以通過過濾（除菌、清澈）工業用水，使取代一直以來使用純化水作為工序用水的作法成為可能，工序水的成本也由此有望得到降低。
與傳統水處理工藝相比，膜法工藝具有以下優勢：
1）、可以得到高品質的產水
不管進水水質如何變動都可過濾出濁度小于0.01NTU的高品質水。
2）、可自動運行、運行簡單
3）、不用絮凝劑、即使使用也只需要少量絮凝劑
4）、裝置面積小
5）、建設工期短
6）、使用壽命長
在通常使用中，無需考慮化學藥品腐蝕或生物分解等產生的膜破裂。
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圖一、膜過濾法與傳統砂濾方法比較 |
二、膜處理系統流程
膜處理系統流程分為過濾、反洗及空氣擦洗及沖洗三個過程。
圖二顯示了膜處理系統的過濾工藝流程。本系統為外壓式循環過濾系統，原水無需混凝前處理（但是，要去除單獨使用膜處理無法去除的成分例如色度等，需要依靠添加混凝劑達到目標去除率的情況，也可以添加混凝劑。），可以通過預過濾去除原水中所含的大塊垃圾（特別是容易糾纏住中空纖維難以排出的纖維狀垃圾）供給膜組件。
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圖二、過濾工藝流程 |
為了運行的長期性和安定性，加入次氯酸鈉（NaClO）溶液進行反洗和同時進行空氣擦洗的設備也需要同時備好。見圖三。
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圖三、反洗及空氣擦洗工藝流程 |
圖四顯示了膜處理系統的沖洗工藝流程。
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圖四、沖洗工藝流程 |
三、PLC控制系統
應外方要求，PLC采用MITSUBISHI FX2N M80R CPU，及4個4AD和1個4DA擴展模塊。觸摸屏采用PRO-FACE GP2500T 10.4寸彩屏（帶TCP/IP接口）。變頻器采用ABB ACS350系列。采用SCHNEIDER低壓電器。實際使用過程中覺得用SIEMENS S7-200 PLC加TP270觸摸屏更有技術及功能優勢。
PLC的控制功能
1）、采用步進程序編寫過濾、反洗及空氣擦洗及沖洗流程的邏輯順序控制
2）、PID功能。利用FX2N內置PID功能塊通過4DA控制變頻器的輸入給定，調節過濾泵的頻率，從而達到恒流量控制。
3）、各設備的運行、故障狀態信號及溫度、壓力、流量和液位信號的采集及各種泵、空壓機和氣動閥的控制。
觸摸屏的控制功能
1）、通過觸摸屏實現手/自動控制
2）、工藝流程顯示
3）、手動操作
4）、工藝參數顯示和設置
5）、PID參數設置
6）、膜泄露檢查操作
7）、手動CIP清洗操作
8）、報警顯示、存儲及查詢、打印功能
9）、模擬量趨勢顯示，查詢、打印功能
10）、數據記錄，顯示，查詢、打印功能
11）、可選的通過TCP/IP遠程監控
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圖五、工藝流程主畫面 |
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圖六、工藝參數設置畫面 |
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圖七、趨勢曲線畫面 |
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圖八、膜處理系統 |
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