在發達國家,每人每年平均產生0.5噸-1.25噸垃圾。但這些垃圾將堆在何處,根據美國環境保護協會統計,預計在美國每年將產生2.51億噸固態垃圾,大約32.5%的垃圾是可回收或堆肥,12.5%的垃圾可焚燒,還有55% 的垃圾進行填埋處理。在英國,垃圾填埋數據同樣在攀升。目前,英國大量的市政垃圾(超過85%)被送至垃圾填埋場。環境與發展問題已成為全球普遍關注的焦點問題,生活垃圾產量巨大、成分復雜、處理費用龐大并極易對城鄉環境和區域土壤、水源、大氣環境產生破壞,令各國政府頭痛不已,生活垃圾已成為現代社會中各個國家和地方當局所面臨的必須處理的首要大事和難題之一。
英國當地政府提供建造垃圾填埋場的土地,處理家庭及其他類垃圾。但這些土地不會永久性成為垃圾填埋場。土地作為垃圾填埋場15年后,該土地必須完好無 損歸還。這便需要收集、處理、排除滲漏污水,在濕度大及雨水滲入垃圾的情況中會發生污水滲漏。當水滲入固態垃圾中,它會造成污染(有機及無機化學物質、金 屬、生物垃圾)并變成滲漏污水。城市垃圾污染加劇 我們每個人每天都會扔出許多垃圾,它們通常是先被送到堆放場,然后再送去填埋。據國家有關部門負責人披露,我國城市人均每年"產"垃圾440公斤;年均總"產量"1.5億噸。由于實施處理的垃圾只占總量的很少一部分,我國城市歷年積存下來的垃圾已達60億噸,侵占了5億多平方米土地;有1/4的城市已再無適當場所堆放垃圾。
當它到達地下水或公共下水道系統前,防漏及滲漏污水處理是極其關鍵的,不僅要保持垃圾填埋場的完善環境,還要服從管制 條約。例如1975年的有害垃圾沉淀事件,沒有達到規范,而導致巨額罰款。所以,負責垃圾填埋項目的自動化及控制專家必須應對滲漏污水,并確保建立的排水 參數,以順利排出污水。主要參數包括:
收集滲漏污水
遠程監控污水滲漏程度
從滲漏污水中去除甲烷及氮氣
控制滲漏污水PH值高于排入公共下水道系統的水
報警及任何關鍵事件
事件記錄及所有處理問題數據收集
垃圾填埋場數據遠程存檔
System Devices 系統設備公司, Opto 22集成商
位于英國的系統設備公司是Opto 22的系統集成商,提供自動化系統,及技術支持。公司配備自動化及監控系統、管理控制及數據采集(SCADA)、SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系統,即數據采集與監視控制系統。SCADA系統的應用領域很廣,它可以應用于電力系統、給水系統、石油、化工等領域的數據采集與監視控制以及過程控制等諸多領域。在電力系統以及電氣化鐵道上又稱遠動系統。SCADA系統是以計算機為基礎的生產過程控制與調度自動化系統。它可以對現場的運行設備進行監視和控制,以實現數據采集、設備控制、測量、參數調節以及各類信號報警等各項功能。由于各個應用領域對SCADA的要求不同,所以不同應用領域的SCADA系統發展也不完全相同。 在電力系統中,SCADA系統應用最為廣泛,技術發展也最為成熟。它作為能量管理系統(EMS系統)的一個最主要的子系統,有著信息完整、提高效率、正確掌握系統運行狀態、加快決策、能幫助快速診斷出系統故障狀態等優勢,現已經成為電力調度不可缺少的工具。它對提高電網運行的可靠性、安全性與經濟效益,減輕調度員的負擔,實現電力調度自動化與現代化,提高調度的效率和水平中方面有著不可替代的作用。 機器人方面的專家。在近幾年,公司為多個 垃圾填埋工作提供控制系統,不僅滿足其當前需要,而且非常靈活,無需改變軟硬件即可進行擴展。根據英國系統設備公司Darren Weissenborn所說,這些滲漏污水管理系統均使用Opto 22 SNAP PAC可編程自動化控制器及I/O作為關鍵組件,使垃圾填埋場操作人員與垃圾填埋相連接,連續控制,并從泵、閥門及其他分站、水池、控制中心、所有獨立站 點的設備獲得數據。
泵水及處理
垃圾填埋場非常龐大,沿著周邊常有一些不同種類耐用的、防刺穿合成塑料(例如高密度聚乙烯),用以確保堆集的垃圾不被雨水沖走,防止污染周圍土地或河 流。Weissenborn說在Lancashire垃圾填埋場滲漏污水通過管道引入填埋場周圍的井中,再用水泵抽出后送回大型水池中,作為儲存和處理。 控制井內液位防止溢出是非常有必要的,為此每個井配有各自的控制單元,帶I/O匯總如流量及液位數據。
污水滲漏
特別地,位于Lancashire的垃圾填埋場的污水滲漏管理系統,該系統使用基于機架式的PAC,作為主控制器。這 款控制器可連接以太網,允許進入有線及無線的網絡,實現有效、廣泛的監控與管理。該系統數字輸入包括電導傳感器界面及浮球開關,探測站點的液位。傳感器是一種物理裝置或生物器官,能夠探測、感受外界的信號、物理條件(如光、熱、濕度)或化學組成(如煙霧),并將探知的信息傳遞給其他裝置或器官。傳感器工作原理的分類物理傳感器應用的是物理效應,諸如壓電效應,磁致不同樣式的傳感器(16張)伸縮現象,離化、極化、熱電、光電、磁電等效應。被測信號量的微小變化都將轉換成電信號?;瘜W傳感器包括那些以化學吸附、電化學反應等現象為因果關系的傳感器,被測信號量的微小變化也將轉換成電信號。數字輸出 驅動數十個控制閥門,像泵一般工作,驅散滲漏污水中的化學物質。模擬輸入可追蹤PH值、化學罐數值、壓力值;而模擬輸出改變設備的操作工藝參數,如供料及 污泥泵。
"控制單元界面與每個泵相互協調",eissenborn說。"它們與傳感器相連接,控制何時以及基于設定的液位泵多 久運行一次。我們通過Modbus/TCP用無線以太網連接通訊,監控溫度、液位、泵的狀態及任何錯誤狀態,Modbus/TCP一種應用層工業協議,我 們的設備與Opto 22硬件均支持這種協議".系統調節泵運作,增加中和物質,用PH調節劑提高或減弱PH值,或者治理水質,防止輸送管被腐蝕、溶解,影響水的輸送。
如圖堤岸防止填埋場溢出污染環境
Weissenborn說盡管監控和數據采集通過分布式控制單元操作,所有的控制由位于填埋控制中心的SNAP PAC主控器進行控制。經公司設計,控制器執行最優化操作,近距離調節水池與井中的液位,自動決策其水量關系。例如,SNAP PAC提供壓力輸出給執行開關(變速驅動)設置泵的速度。根據水池與井的情況,選擇不同的差壓值可減慢或加速泵的運動。當液位在允許范圍內,控制系統自動 減速運行。不僅優化了操作,也延長了填埋場中價格昂貴的泵的使用壽命。
磚墻在填埋場被設計為防溢出的,可承受污水滲漏。大多數污水滲漏處理代替了"堤岸"區域。Weissenborn說,垃圾填埋場測試氨水液位及PH值。控制系統調節泵運作,增加中和物質,用PH調節劑提高或減弱PH值,pH調節劑有:石灰、碳酸鈉、硫酸、二氧化硫、苛性鈉等?;蛘咧卫硭|,防止輸送管被腐蝕、溶解,影響水的輸送。
人機界面及警報
模擬數字I/O端口通過Modbus /TCP與網絡開關無線連接,輸送數據給控制器
如Weissenborn所說,如果填埋場發生超出規定操作范圍的情況,控制系統 獲取錯誤并及時發出報警是極其重要的。因此,英國系統設備公司污水滲漏管理系統在一下情況會自動發出警報:低化學液位、不正常的閥門或泵狀態,泵動作失 敗,危險的PH值、甲烷以及氨水濃度。整個系統及報警都在填埋場控制中心的SCADA計算機的HMI屏幕可見,系統監測到任何警報狀態,就記錄在計算機中,以校正問題。對于外部報警,無論何時填埋場出現危機,如電力損失或者接觸開關動作失敗,還有泵動作失敗、低化學液位等,Opto 22 SNAP PAC控制器向指定手機發送短消息報警。PAC控制器結合了PLC固有的可靠性、堅固性和分布特性,以及PC的處理器、內存和軟件的優勢,PAC隨著現代化計算機軟硬件技術、通訊技術、控制技術的發展而不斷發展,PAC平臺是現代信息技術"3c"(computer、communication、control)的優秀結合體。
獲取數據
通過安全的包圍整個站點的有線/無線以太網連接監測現場情況,所有收集的數據記錄、存儲于SCADA計算機的硬盤中,它負責歷史數據的收集并滿足記錄。為了更好做到這點,英國系統設備有限公司設計了一種網絡架構,充分利用
SNAP PAC雙以太網界面
"我們已成功分割我們的網絡,使用一個控制器的以太網口,專用于監測與控制,以太網(Ethernet)指的是由Xerox公司創建并由Xerox、Intel和DEC公司聯合開發的基帶局域網規范,是當今現有局域網采用的最通用的通信協議標準。以太網絡使用CSMA/CD(載波監聽多路訪問及沖突檢測)技術,并以10M/S的速率運行在多種類型的電纜上。以太網與IEEE802·3系列標準相類似。其余的控制器用于與計算機及數據庫通 訊,"Weissenborn說。"這個設計提供了更好的網絡流量管理,并降低了建立嵌入式防火墻的風險,防火墻將填埋場與病毒或其他可能進入公司網絡的 威脅相隔離。
遠程連接
遠程連接顧名思義就是在遠程連接另外一臺計算機。當某臺計算機開啟了遠程桌面連接功能后我們就可以在網絡的另一端控制這臺計算機了,通過遠程桌面功能我們可以實時的操作這臺計算機,在上面安裝軟件,運行程序,所有的一切都好像是直接在該計算機上操作一樣。這就是遠程桌面的最大功能,通過該功能網絡管理 員可以在家中安全的控制單位的服務器,而且由于該功能是系統內置的所以比其他第三方遠程控制工具使用更方便更靈活。
垃圾填埋場操作人員必須確定自動化系統不僅可以最優化管理污水滲漏,而且還可以匯總確認數據,這些數據是排出和疏散污染物的標準,、而不能在未達標時 排入公共下水道系統。由于填埋場遠離居民住宅區,這些自動化系統必須提供安全的、遠程連接相關責任人員。為了滿足這需求,英國系統設備有限公司一旦發生問 題,系統將發送短消息通知員工,并通過ADSL寬帶以及安全虛擬網絡計算機軟件遠程連接。通過這個方法,實現對任何故障問題的糾正及原因鑒別。
"如今我們擁有污水滲漏管理系統,我們設計了控制程序,定義了操作參數,覆蓋了填埋場整個設備及儀 器,"Weissenborn說。"系統也為我們提供歷史數據,長時間存儲于計算機系統中,優勢在于它是可組合、適應性強的,因此我們能夠簡便地為其他填 埋場客戶制定系統、對系統進行變動。
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