城市污水处理自动化技术的运用

　　随着计算机自动化技术的日新月异，越来越广泛的应用于工业控制和自动化领域。在节能减排的新形势下，污水处理对于自动化产品提出了更高的要求。本文对城市污水处理自动化技术的运用进行研究。

　　《制造业自动化》由北京机械工业自动化研究所主办。创刊于1979年，是制造业领域具有广泛影响力的刊物(全国中文核心期刊、中国科技核心期刊、机械行业优秀期刊)。杂志面向市场，面向国内外企事业单位、面向制造业科研、应用、设计、制造、使用等部门。

　　1.城市污水处理特点

　　城市污水处理就是利用各种自动化设施设备和工艺技术，将污水中所含的污染物质从水中分离去除，使有害的物质转化为无害的物质、有用的物质，水则得到净化，并使资源得到充分利用，其生产工艺流程是比较庞杂的。污水处理过程控制是以物料平衡调度为主的连续性较强的慢处理过程。在污水处理过程中要用到大量的阀门、泵、风机及刮泥机等机械设备，它们常常根据一定的程序、时间和逻辑关系定时开、停。主要控制对象为：栅格、总泵房、沉砂池、生物反应池、沉淀池、加氯间、污泥处理装置、发电机房等。因此，基于现场设备自动化功能的全厂综合自动化的主要目标重点不仅仅是保证生产处理质量，而更现实的是减轻劳动强度、方便生产管理、提高设施设备的利用率、节能降耗、减员增效。一些发达国家的城市污水处理厂无不例外均配置了自动化技术水平愈来愈高的全厂综合自动化控制系统，其显著效果就是其运营人员数量的大幅度减少，节省成本。

　　2.污水自动化技术需求

　　由于节能减排作为当前水行业发展的重要任务之一，其工作的进展备受瞩目。而自动化与信息化技术作为水行业发展中的后助力量，保障着节能减排工作的有续进行。它将解决生产水、供水、排水处置及污水处置的过程控制与管理智能化，从而最大限度地减少水资源的浪费，基本实现水资源的优化配置，最大限度的让水资源循环利用起来。污水处理厂自控系统的要求是对污水处理过程进行自动控制和自动调节，使处理后的水质指标达到要求的范围;在中控室发出上传指令时，将当前时刻运行过程中的主要工作参数(水质参数、流量、液位等)、运行状态及一定时间段内的主要工艺过程曲线等信息上传到中控室。

　　2.1控制操作。在中心控制室能对被控设备进行在线实时控制，如启停某一设备，调节

　　某些模拟输出量的大小，在线设置 PLC 的某些参数等。为保证污水处理厂的安全运行，自控系统设立三种控制方式：现场就地控制、屏柜控制和远程中控室控制。

　　2.2 显示功能。用图形实时地显示各现场被控设备的运行工况，以及各现场的状态参数。

　　2.3 数据管理。依据不同运行参数的变化快慢和重要程度，建立生产历史数据库，存储生产原始数据，供统计分析使用。利用实时数据库和历史数据库中的数据进行比较和分析，得出一些有用的经验参数，有利于优化曝气池的准闭环控制，并把一些必要的参数和结果显示到实时画面和报表中去。

　　2.4报警功能。当某一模拟量(如电流、压力、水位等)测量值超过给定范围或某一开关量(如电机启停、阀门开关)阀发生变位时，可根据不同的需要发出不同等级的报警并能够实现声光报警。系统可自动切除相关故障设备或切换到现场手动操作方式。同时记录事故内容，并对相关参数进行事故追忆。

　　3.设备的控制方式与要求

　　污水处理一般来说包含以下三级处理：一级处理是它通过机械处理，如格栅、沉淀或气浮，去除污水中所含的石块、砂石和脂肪、油脂等。二级处理是生物处理，污水中的污染物在微生物的作用下被降解和转化为污泥。三级处理是污水的深度处理，它包括营养物的去除和通过加氯、紫外辐射或臭氧技术对污水进行消毒。 工艺流程图如下： 设备运行方式：

　　3.1 预处理。粗细格栅分别按时间顺序进行控制，15min 为一个周期，间歇时间 10min，每次运行时间为5min。粗细格栅同时还有设在格栅前后的超声波液位计的液位差控制，当液位差大于25cm 时，格栅同时连续运行。直到液位差下降小于10cm 时，格栅恢复到时序控制状态运行;污水提升泵的控制：污水提升泵主要根据水位启动和关闭。当池水位降至低水位(由液位计控制)时，系统发出报警信号;沉砂池：沉砂池旋流除砂机、搅拌机、砂水分离器可与提升泵实现联动控制。

　　3.2 罗茨鼓风机房。罗茨鼓风机转速由变频器调节，其控制原理是首先将设定值与检测值进行比较得到精确量E 和EC，通过模糊化变换成模糊量，再根据由大量实验数据和专家经验得出的模糊知识库把模糊输入量进行模糊推理得到相应的模糊控制量，经模糊判决将模糊控制量转化为精确控制量输出，从而实现对曝气量的控制，进而调节池中的DO 浓度。

　　3.3 剩余污泥泵站。在泵站内安装超声波液位计并在中控室显示水位，当水位超过 2 米时，水泵开始工作，当水位小于0.7 米时，水泵停机并发报警信号到中控室。当污泥池水位超过设定的最高水位时，水泵停止工作。

　　2.4 二沉池、脱水机房。二沉池污泥泵可实现自动启停根据池内污泥的液位变化设上限开下限停，可以实现远程控制。加药装置自动配料，溶解，投加于一体，定量投药装置具有液位控制、物料检测、振动辅助下料。

　　4.污水自动化处理技术趋势

　　随着自动化控制在污水处理中已得到的广泛应用，监控软件也有了飞速的发展。中央监控系统已经成为污水厂日常监控、运营管理和维护的中心。目前在国内污水处理市场占有率较高的监控组态软件分别是GE Fanuc的iFix、Wonderware的Intouch、西门子WinCC等。国内厂商以亚控、力控等为主。自动控制系统。污水处理厂的自动控制系统要求能够实现“集中管理、分散控制”的监控模式，使得局部故障不影响主体正常运行，将风险分散，确保系统的可靠性。系统内部的配置和调整灵活，构建弹性化，可根椐不同工艺处理要求及用户需求进行优化。并具备很好的开放性、兼容性和扩展性，可应用不同品牌的软硬件进行整合，可无缝的把分期建设的系统融为一体。

　　目前对广域污水自动监控系统的逐步建设和完善也越来越重视。监控软件正朝着大型化、信息化和网络化的方向发展。结合中小型污水处理厂的特点，广域监控是今后污水厂监控系统重要发展趋势之一。

　　论文总结：通过对现场总线控制系统的了解和研究的深入，智能化现场仪表和设备将应用到污水处理厂，构成完整的自控系统，会进一步提高污水处理的自动化和管理水平从而大大降低了工人的劳动强度。同时，随着污水处理技术的迅速发展，控制系统性能的不断提高，可以预见，PLC 自动控制系统在污水处理控制领域具有广阔的应用前景。

　　参考文献：

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