1 引言
随着各大中城市的工业化发展和民众生活水平的不断提高，城市污水废水的排放和处理已逐渐成为一个亟待解决的社会问题。据统 计，1997年全国产生污水351亿平方米，处理率为13.4%，如考虑污水处理设施由于各种原因运行不正常状况，污水达标排放率仅百分之几而已。我国污 水灌溉已经使1000万多亩农田受到重金属和合成有机物的污染。水污染大大加剧了中国的水资源水质型短缺，就连水资源丰富的南方地区，因水污染导致地下水的用量急剧上升，而北方地区的水污染更加严重。国内目前现有的污水处理技术还处在不完善阶段，尤其是在含油废水等的处理的问题上，未能有很好地解决方案， 导致城市地表水严重破坏。
labview(laboratory virtual instrument engineering workbench)是美国national instrument公司推出的一种基于图形化编程语言的虚拟仪器软件开发工具。它结合了简单易用的图形化开发方式和灵活强大的编程语言的优势，为工程人员迅速开发出应用系统提供了便捷、轻松的设计环境。
文章介绍的是以带pci总线的工作站、NI公司的数据采集卡(pci-6221)为硬件核心， 以虚拟仪器编程环境LabVIEW 7 express为软件平台的含油废水处理控制系统。
2 系统工艺
含油废水处理方法和流程的选择，受到废水成分、油分存在的形式、回收利用的深度以及排放方式等多种因素的影响。对含油废水的 处理，传统的处理方法仍停留在隔油-混凝沉淀-生物处理等工艺上，使得处理效果不稳定，排放超标的问题长期没有得到有效地解决。今年来国内不少厂家纷纷引进超滤法处理工艺，虽能取得较好的处理效果，但由于膜的成本高、管理水平有限，使得处理成本居高不下;加之膜的质量不过关及现场水质波动较大等原因，常常造成设备堵塞，无法保证生产正常运行。
本系统按照工艺要求，分为粗粒化装置、破乳混凝-高效气浮一体化装置和压力过滤装置。
2.1 粗粒化装置
本装置的设计是利用武汉理工大学和山东铝业公司共同开发的拥有自主知识产权的陶瓷净水材料，这种滤料与传统的石英砂等滤料相比，具有截 污能力强、过滤周期长、出水效果好的突出优点，已经在湖北孝感自来水公司、山东鲁梅丝业有限公司等单位获得了成功的应用。粗粒化装置针对含油废水中的具体水质成份及特点，采用疏油性陶瓷粗粒化材料，下向流“碰撞聚结”原理，反冲洗自下而上的运行方式。
2.2 破乳混凝-高效气浮一体化装置
鉴于传统气浮工艺的缺点，本装置采用部分回流式加压溶气气浮法，并利用“接触絮凝”的原理，在混凝沉淀区内形成一个高浓度的活性油渣层，加快微小絮体与活性 油渣层内较大絮体的接触絮凝过程，从而实现高效除油的目的。废水的流程如下:
浓度较高的含油废水经粗粒化除油装置进行预处理，出水投加破乳混凝剂 后在气浮池的中部切向进水。进水部分断面小，流速大，水流旋动较剧烈，其后，随着断面不断扩大，流速减缓。在沉淀区内，部分尺寸较大、密实的絮体可以沉入池底去除，而尺寸较小、裹夹油珠的絮体则随水进入斜管澄清分离区，通过该区高浓度絮体的接触絮凝作用后，废水进入中间的锥形接触室，水中絮粒与溶气释放器 释放出的微气泡接触。通过气泡与絮粒的碰撞粘附作用和絮粒的网捕、包卷和架桥作用完成气泡与絮粒的粘附。最后，随着断面的增大，水流趋于平稳，浮渣上浮至水面，清水从气浮池体的上部排出。
2.3 压力过滤装置
本装置仍然采用武汉理工大学材料学院开发的陶瓷净水材料，该材料表面具有极小的 微孔隙和很大的比表面积和表面能。装置采用“反粒度过滤”的运行方式，即上层采用粒径较大、比重较小的滤料;下层采用粒径较小、比重较大的滤料，使得截污 量在整个滤层中分布趋于均匀。配水系统采用小阻力系统，采用进出水连续运行、气和水联合反冲洗系统间歇运行的生产方式, 使其结构紧凑、运行管理方便。
3 虚拟仪器平台
labview是一个编程系统，它运用了图形化的语言，用对话框及流程图进行编程，可以根据需要外挂函数功能库。 labview包含数据采集、gpib及串行仪器控制、数据分析、数据表达、数据存储。labview同时还具有非常方便的扩展工具，可以设置测试点，监 视程序的运行情况，也可以单独一步步地执行程序，使程序调试更简便。
用labview编写的程序称为虚拟仪器，它的结构是这样的:交互式的用户界面模仿了真实仪器的面板，可以包括旋钮、按钮、图标及其它的显示、控制器件，用户可以使用鼠标或键盘输入数据，然后从屏幕上看到运行的结果。虚拟仪器从流 程图中得到指令，流程图是一个图形化的程序解决方案，同时也是虚拟仪器的源代码。虚拟仪器的指示器及连线就像一个流程图，数据可从上面传输，指示器及连线使用户可以把虚拟仪器作为最高层程序，也可以作为其他虚拟仪器的子程序被调用。与传统仪器相比，虚拟仪器的最大特点是它的灵活性，它可以很方便地通过选择 不同的硬件配置和改变软件来实现各种测控功能，使得硬件资源具备了再用性。由于采用了通用的硬件和计算机，使得系统的成本下降，开发周期缩短，维护的成本降低。
4 系统结构
根据含油废水处理工艺的特点来确定控制系统的结构。系统由硬件部分和软件部分组成，总体结构如图1所示:
图1 含油废水处理控制系统的结构
4.1 硬件的实现
工作站选用的是研祥公司的evoc ipc工作站，该工作站采用intel公司的奔腾4处理器，处理速度快、工作性能稳定。工作站主要完成人机交互界面、数据分析及处理等功能。
pci- 6221是ni公司提供的一种高性能数据采集卡，它具有16路模拟输入、2路模拟输出和24路数字i/o，完成模拟量及数字量的输入和输出，以达到采集数据和控制相应的装置的功能。
4.2 软件的实现
软件主要实现装置的运行、停止、急停、自动、手动等功能。程序框图如图2所示。
由于系统经过一段时间的运行，会有泥渣等杂质沉积在装置中，如果不清洗，就会将装置的流通渠道堵住，这样会严重影响了系统的正常运行，因此，每隔一段时间就需要对粗粒化装置和压力过滤装置进行反冲洗，并且对破乳混凝-高效气浮一体化装置进行排泥。
图2 系统程序流程图
“运行”用于启动系统。“停止”是有短时间间隔的关闭装置。“急停”是在紧急情况下，没有时间间隔、同时关闭所有的装置，并且必须人为地再次按“急停”按钮才能够解除急停，否则任何操作都无效。“自动”是按照污水处理工艺的要求顺序依次地开启装置，使系统开始运 行，并且当反冲洗和排泥的时间到时，可以自动地开始粗粒化反冲洗、压力过滤反冲洗和排泥。“手动”是人为地选择所需要开启的装置。“运行”、“停止”、 “急停”、“自动”、“手动”之间可以随意切换。
含油废水处理控制系统的界面分为主界面和参数设置界面，其中主界面如图3所示。主界面的左上角为 “运行/停止”、“自动/手动”、“急停”按钮。压力过滤装置后方的COD检测仪用于实时检测出水的cod含量，根据此含量的值来调节原水量和投药量。原 水泵、气浮水泵和投药泵是可以调节开度大小的，通过界面上的旋钮输出0~20ma的电流来对泵进行调节;阀2、阀4和阀5是电磁调节阀，同样可以通过界面 上的旋钮输出0~20ma的电流来对阀进行调节。
参数设置界面主要用于设置各种参数，有反冲洗和排泥的间隔时间、持续时间等。
图3 含油废水处理控制系统的主界面
5 结束语
我们以中试装置(10吨/日)为基础，从武汉石化企业取得高浓度的含油废水水样进行试验，试验结果见附表:
附 表 废水水样试验表
其中，原水cod含量为300mg/l左右，出水cod含量 为26.7mg/l左右，去除率为91.1%。由此可见，本装置取得了令人满意的处理效果，无论是出水的油份浓度还是cod、悬浮固体含量等指标都远远低于国家规定的地表水排放标准及地下水回注标准。
与用传统仪器构建系统的方法相比较，采用虚拟仪器的方法效率高、开发周期短，而且它功能强大、使用 方便、界面友好。labview作为一个具有良好开放性的虚拟仪器开发平台，能在其上开发出功能强大、开放性好的虚拟仪器软件，构建出实用性强的控制系统。采用虚拟仪器技术开发的含油废水处理控制系统，具有操作方便、功能齐备、精确度高、稳定性好的特点，具有十分良好的市场前景。
