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垃圾填埋场污水渗漏管理系统的应用

未知 2019-07-12 10:53
  

  在发达国家,每人每年平均产生0.5吨1.25吨垃圾。但这些垃圾将堆在何处?根据美国环境保护协会统计,预计在美国每年将产生2.51亿吨固态垃圾,大约32.5%的垃圾是可回收或堆肥,12.5%的垃圾可焚烧,还有55%的垃圾进行填埋处理。在英国,垃圾填埋数据同样在攀升。目前,英国大量的市政垃圾(超过85%)被送至垃圾填埋场。



  英国当地政府提供建造垃圾填埋场的土地,处理家庭及其他类垃圾。但这些土地不会永久性成为垃圾填埋场。土地作为垃圾填埋场15年后,该土地必须完好无损归还。这便需要收集、处理、排除渗漏污水,在湿度大及雨水渗入垃圾的情况中会发生污水渗漏。当水渗入固态垃圾中,它会造成污染(有机及无机化学物质、金属、生物垃圾)并变成渗漏污水。


  当它到达地下水或公共下水道系统前,防漏及渗漏污水处理是极其关键的,不仅要保持垃圾填埋场的完善环境,还要服从管制条约。例如1975年的有害垃圾沉淀事件,没有达到规范,而导致巨额罚款。所以,负责垃圾填埋项目的自动化及控制专家必须应对渗漏污水,并确保建立的排水参数,以顺利排出污水。主要参数包括:

  收集渗漏污水

  远程监控污水渗漏程度

  从渗漏污水中去除甲烷及氮气

  控制渗漏污水PH值高于排入公共下水道系统的水

  报警及任何关键事件

  事件记录及所有处理问题数据收集

  垃圾填埋场数据远程存档

System Devices 系统设备公司, Opto 22集成商
  位于英国的系统设备公司是Opto 22的系统集成商,提供自动化系统,及技术支持。公司配备自动化及监控系统、管理控制及数据采集(SCADA)、机器人方面的专家。在近几年,公司为多个垃圾填埋工作提供控制系统,不仅满足其当前需要,而且非常灵活,无需改变软硬件即可进行扩展。根据英国系统设备公司Darren Weissenborn所说,这些渗漏污水管理系统均使用Opto 22 SNAP PAC可编程自动化控制器及I/O作为关键组件,使垃圾填埋场操作人员与垃圾填埋相连接,连续控制,并从泵、阀门及其他分站、水池、控制中心、所有独立站点的设备获得数据。

泵水及处理
  垃圾填埋场非常庞大,沿着周边常有一些不同种类耐用的、防刺穿合成塑料(例如高密度聚乙烯),用以确保堆集的垃圾不被雨水冲走,防止污染周围土地或河流。Weissenborn说在Lancashire垃圾填埋场渗漏污水通过管道引入填埋场周围的井中,再用水泵抽出后送回大型水池中,作为储存和处理。控制井内液位防止溢出是非常有必要的,为此每个井配有各自的控制单元,带I/O汇总如流量及液位数据。


污水渗漏


  特别地,位于Lancashire的垃圾填埋场的污水渗漏管理系统,该系统使用基于机架式的PAC,作为主控制器。这款控制器可连接以太网,允许进入有线及无线的网络,实现有效、广泛的监控与管理。该系统数字输入包括电导传感器界面及浮球开关,探测站点的液位。数字输出驱动数十个控制阀门,像泵一般工作,驱散渗漏污水中的化学物质。模拟输入可追踪PH值、化学罐数值、压力值;而模拟输出改变设备的操作工艺参数,如供料及污泥泵。


  控制单元界面与每个泵相互协调,eissenborn说。它们与传感器相连接,控制何时以及基于设定的液位泵多久运行一次。我们通过Modbus/TCP用无线以太网连接通讯,监控温度、液位、泵的状态及任何错误状态,Modbus/TCP一种应用层工业协议,我们的设备与Opto 22硬件均支持这种协议。
系统调节泵运作,增加中和物质,用PH调节剂提高或减弱PH值,或者治理水质,防止输送管被腐蚀、溶解,影响水的输送。一旦污水渗漏的氨及PH值服从规定的方针,最终将排入公共管道系统。


如图堤岸防止填埋场溢出污染环境


  Weissenborn说尽管监控和数据采集通过分布式控制单元操作,所有的控制由位于填埋控制中心的SNAP PAC主控器进行控制。经公司设计,控制器执行最优化操作,近距离调节水池与井中的液位,自动决策其水量关系。例如,SNAP PAC提供压力输出给执行开关(变速驱动)设置泵的速度。根据水池与井的情况,选择不同的差压值可减慢或加速泵的运动。当液位在允许范围内,控制系统自动减速运行。不仅优化了操作,也延长了填埋场中价格昂贵的泵的使用寿命。


  砖墙在填埋场被设计为防溢出的,可承受污水渗漏。大多数污水渗漏处理代替了堤岸区域。Weissenborn说,垃圾填埋场测试氨水液位及PH值。控制系统调节泵运作,增加中和物质,用PH调节剂提高或减弱PH值,或者治理水质,防止输送管被腐蚀、溶解,影响水的输送。一旦污水渗漏的氨及PH值服从规定的方针,最终将排入公共管道系统。


人机界面及警报


模拟数字I/O端口通过Modbus /TCP与网络开关无线连接,输送数据给控制器

  如Weissenborn所说,如果填埋场发生超出规定操作范围的情况,控制系统获取错误并及时发出报警是极其重要的。因此,英国系统设备公司污水渗漏管理系统在一下情况会自动发出警报:低化学液位、不正常的阀门或泵状态,泵动作失败,危险的PH值、甲烷以及氨水浓度。整个系统及报警都在填埋场控制中心的SCADA计算机的HMI屏幕可见,系统监测到任何警报状态,就记录在计算机中,以校正问题。对于外部报警,无论何时填埋场出现危机,如电力损失或者接触开关动作失败,还有泵动作失败、低化学液位等,Opto 22 SNAP PAC控制器向指定手机发送短消息报警(即文字消息)。


获取数据
  通过安全的包围整个站点的有线/无线以太网连接监测现场情况,所有收集的数据记录、存储于SCADA计算机的硬盘中,它负责历史数据的收集并满足记录。为了更好做到这点,英国系统设备有限公司设计了一种网络架构,充分利用

SNAP PAC双以太网界面。
  我们已成功分割我们的网络,使用一个控制器的以太网口,专用于监测与控制,其余的控制器用于与计算机及数据库通讯,Weissenborn说。这个设计提供了更好的网络流量管理,并降低了建立嵌入式防火墙的风险,防火墙将填埋场与病毒或其他可能进入公司网络的威胁相隔离。


远程连接
  垃圾填埋场操作人员必须确定自动化系统不仅可以最优化管理污水渗漏,而且还可以汇总确认数据,这些数据是排出和疏散污染物的标准,、而不能在未达标时排入公共下水道系统。由于填埋场远离居民住宅区,这些自动化系统必须提供安全的、远程连接相关责任人员。为了满足这需求,英国系统设备有限公司一旦发生问题,系统将发送短消息通知员工,并通过ADSL宽带以及安全虚拟网络计算机软件远程连接。通过这个方法,实现对任何故障问题的纠正及原因鉴别。


  如今我们拥有污水渗漏管理系统,我们设计了控制程序,定义了操作参数,覆盖了填埋场整个设备及仪器,Weissenborn说。系统也为我们提供历史数据,长时间存储于计算机系统中,优势在于它是可组合、适应性强的,因此我们能够简便地为其他填埋场客户制定系统、对系统进行变动。


关于Opto 22
  Opto 22研发和制造软硬件,包括工业自动化及控制、远程监测和数据采集。Opto 22产品使用标准的商业网络、计算机技术,以简单操作、创新、高质量、高可靠性闻名世界。Opto 22产品的客户有自动化中端用户、OEM以及信息技术操作人员。公司始建于1974年,本部位于美国加利福尼亚州Temecula,Opto 22产品通过全世界网络分销商及系统集成商。预知更多信息,请联系Opto 22上海代表处,电话:021-58358249。

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