三元污水处理站序批式流程控制优化设计

摘 要：本文通过对三元污水处理站序批式流程控制系统在设计建造与生产运行过程中出现的问题与改进方法进行分析总结，提出该站序批式流程控制优化的几项基本措施，以方便快捷地进行控制转换，节约人力成本。

关键词：三元复合驱；污水处理；序批式流程；自动化控制

三元复合驱油技术是最近发展起来的一种新型有效的提高采收率的方法，该项技术已经成为原油持续稳产的主要接替采油技术。试验证明三元复合驱可比普通水驱提高采收率20%以上，具有极大的应用潜力与前景。随着三元复合驱技术的不断推广，三元采出污水的处理成为制约该项技术使用的一个重要瓶颈，实验表明，序批式流程下处理能力对比连续式流程有显著提高。但序批式流程涉及工艺较多，流程复杂，优化其生产流程的自动化控制，既能方便快捷地进行控制转换，又能较好地节约人力成本，可谓一举两得。

本文拟通过对一座小型三元污水站设计建造与生产运行中过程中序批式流程控制系统出现的问题与改进的方法进行分析总结，以探讨序批式流程生产自动化控制的优化方法。

1 三元污水站的基本序批工艺流程

该污水站序批流程主要由四座沉降罐及附属电动阀、过滤提升泵、罗茨风机构成。四座沉降罐依次进水、沉降、出水，沉降时使用罗茨风机进行曝气，沉降出水由过滤提升泵升压，输送至过滤罐过滤。

2 序批式流程自控系统的问题与改进措施

2.1 进出液流量的平衡

该站来水直接采用联合站集输岗外输污水，来水流量站内不可控，沉降罐出液由两台过滤提升泵升压，输送至过滤罐过滤。初始设计时，两台过滤提升泵均工频运转，使用泵出口阀门人工控制流量。

为使罐液位及沉降时间保持在设计水平，进出液流量需进行平衡，使进液量与出液量相等，保障四座沉降罐内总液量维持不变。但由于来水不受控，联合站端需根据自身实际情况调节流量，因此需及时根据来水瞬时流量调整过滤提升泵排量，人工手动控制的情况下，该项工作十分繁重，基本无法实现序批式流程的投运。

后期改造中，为两台过滤提升泵增加了一拖二变频装置，使用变频装置调节排量，大大减轻了工人工作量。但整体运行仍处于半自动状态，下一步应将全过程纳入自动化调节程序中来。

具体实现方法为：将来水流量计、过滤提升泵变频及过滤提升泵出口流量计进行联锁，由电脑自动根据来水流量变化控制变频装置调节过滤提升泵排量，使沉降罐进出液排量精确匹配，达到平衡的目的。

2.2 电动阀动作顺序与判定

该站每座沉降罐拥有序批式进口、序批式出口、曝气进口三台电动阀，在满足液位条件后，相关电动阀同时进行动作，完成罐与罐之间的转换。

此种运行方式能够满足正常运行需要，但如发生任一阀门关堵转或未开启到位，将有可能导致憋泵或抽空，对设备使用造成隐患。因此，需根据实际使用情况更改判定规则与动作顺序。这样，在实际运行过程中，一旦出现各电动阀因故障开关不到位或未收到开关信号的情况，流程将停滞在当前步骤并报警，不会进行下一步动作，避免了设备憋泵或抽空。

2.3 罗茨风机选用与判定

该站使用三台罗茨风机在沉降时对罐内污水进行曝气，加速油珠上浮速度。其中，1#罗茨风机仅能供1#、3#沉降罐曝气，3#罗茨风机仅能供2#、4#沉降罐曝气，2#罗茨风机作为备用设备，可供四座沉降罐进行曝气。

因为此种工艺特殊性，在序批式流程自控程序运行过程中，需加入罗茨风机的选用判定，除区分为不同沉降罐提供曝气源的罗茨风机外，还需区分运行及备用罗茨风机。

为此，在控制程序端赋予每台罗茨风机两种属性：运行/备用，由工人根据实际情况手动进行勾选，在系统内部自动选取将启动的罗茨风机时，将备用设备排除在外，这样就避免了维修或保养中的设备自动启动产生危險。

2.4 應急处理

在实际生产过程中，不可避免会遭遇紧急情况，如停电、单罐维修或清淤、线路穿孔紧急停产等，为保障程序能够应对这些突发状况，需增加一部分应急处置程序。

一是状态记忆，失电后恢复供电时，系统能够自动续接至失电前的程序状态，不至产生自动化程序断链。二是为每座沉降罐增加运行/备用状态判定，状态由工人根据实际情况手动勾选，四座罐全部处于运行状态时，运行正常序批式程序，有一座罐处于备用状态时，绕过备用罐，进行三罐倒换的序批式流程。三是每次系统停产后重新投产进行初始化运作时，能够自动根据各罐实际情况判断进、出液及曝气罐，无需人工将罐液位调整至适宜液位再投产。

3 结论

通过对该三元污水处理站序批式流程控制系统的设计与实际应用情况进行分析，笔者认为，三元污水处理站序批式流程的优化设计，应在节约成本的前提下，最低限度地满足生产的实际需求，具体体现在以下几个方面：①对于操作频繁、控制精密的生产操作过程，应将其纳入自动化控制范围；②自动化控制应体现连贯、智能的特点，在整个生产流程中应环环相扣，在主流程中不宜加入手动控制环节；③自动化应具备控制和反馈两个方面的功能，除自动完成生产操作外，还应将生产动态及故障信息及时反馈给操作人员，以保证生产的正常进行。

参考文献：

[1]王月华.含油污水处理自动化系统[J].油气田地面工程，2012（2）：52-53.

作者简介：

周涛（1988- ），男，黑龙江大庆人，2012年毕业于中国石油大学（北京），现从事油气田地面工程工作。