淺析生活污水處理中的控制設計

【摘 要】本文介紹了污水處理廠控制系統的工藝流程、系統配置和軟件設計，并對由PLC和上位機組成的自動控制系統的主要功能進行了說明。上位機通過組態軟件設計承擔監控和管理任務，下位機采用PLC實現實時數據采集和自動控制功能。實際運行取得了良好的控制效果。

【關鍵詞】污水處理；控制；程序設計

【Abstract】This article describes waste water treatment plant control system processes， system configuration and software design， and by the PLC and PC control system consisting of the main features are described. PC through configuration software design commitment to monitor and manage tasks， lower computer use PLC implemented real-time data acquisition and control functionality. The actual running achieved good control.

【Key words】Waste water treatment；Control；Program design

1 控制特點

污水處理廠的過程控制都有一個共同的特點，就是開關量多，模擬量少。以邏輯順序控制為主，閉環回路控制為輔。可編程控制器（PLC）是以微處理器為核心，綜合了計算機技術、自動控制技術和通信技術而發展起來的一種新型、通用的自動控制裝置。PLC在設計結構上具有許多其他控制器所無法相比得特點：可靠性高，抗干擾能力、通用性強。PLC的諸多特點正是滿足了廣大用戶的需求，彌補了其他控制器的不足。因此，可編程邏輯控制器在現代自動化的污水處理中得到了廣泛的應用。

2 污水處理系統詳述：

主要設備控制要求

1）粗處理格柵機

采用定時控制：根據外來污水狀況和運行經驗，通過設定相關定時參數，自動控制格柵機的啟動時間和停止時間。

2）生物氧化處理

曝氣系統的自動控制

生化池作為全廠污水處理的核心，具有舉足輕重的作用。污水經過預處理后，在這里通過微生物吸附污水中的有機物，達到脫磷脫氮的目的。對生化池的自動控制，主要是溶解氧濃度的控制。 曝氣量自動控制系統作為一個恒值控制系統，系統給定一個保持不變的最佳溶解氧值，通過PLC控制調節輸出量（即曝氣機開啟臺數），使被控量（實測氧化溝溶解氧濃度）不斷地接近給定值。在這個系統中，要求穩定性和動態特性良好，被控量向給定值過渡的時間短，同時過程平穩，振蕩幅度小。曝氣供氧系統是由鼓風機、電動調節閥和溶解氧儀共同組成的閉環系統，為反應池好氧段提供氧氣，并維持好氧過程的溶解氧濃度值。依照好氧過程的溶解氧濃度值控制鼓風機的開啟程度，維持溶解氧濃度值在一定的范圍內變動。

控制系統硬件：工控PC S7-300PLC SIEMENS變頻器 超聲波液位控制器 溶解氧儀 污泥界面儀

上位機監控系統的功能實現：

（1）提供工藝過程參數檢測流程圖，模擬量顯示圖，模擬量棒圖，趨勢圖等動態畫面顯示各主要設備運行時間參數和控制回路參數設置畫面。據此操作人員或工藝員可對整個工藝和設備有一個詳細和形象的了解。

（2）系統主要參數和報警信號登錄。登錄數據可供工藝人員和控制系統設計人員參考，以分析設備運行情況，進一步改進控制方案，提高系統的運行效率。并對故障設備及超越儀表設定值閃爍報警，提醒操作人員采取相應措施，確保了生產安全同時給出可能的故障原因和解決辦法。

（3）可通過鍵盤（或鼠標）直接控制現場設備，如啟動或停止各類泵、風機、閥等。

（4）進入和退出系統的口令保護，以免非工作人員進入系統或隨意中斷運行中的系統。

下位機程序設計

PLC主站的用戶程序是在基于SIEMENS公司的SIMATIC STEP7 V5.1軟件平臺上完成硬件組態、地址和站址的分配以及用戶程序的設計開發的，在主程序（OBI）中將各種控制功能和各站點間的通訊數據分別編寫在不同的子程序中。在本系統中，根據所控制設備的實際情況，可把整個污水處理流程分為若干個分流程，每個分流程對應一個功能（FC）。例如：SBR池水位控制子程序（FC1），溶氧量控制子程序（FC2），SBR池污泥量控制子程序（FC3），澄清池污泥量控制子程序（FC4），潷水器控制子程序（FC5）。下面重點介紹一下曝氣池的控制。曝氣池是全廠的核心構筑物，污水在池中通過微生物的凈化作用達到去除有機物的目的。因微生物為好氧菌，如供氧量過少會造成細菌大量死亡，不利于微生物的生長，會直接影響處理效果。但供氧量過大，不僅使能耗增高，增大運行費用，而且會形成小而重的易沉淀絮體作用使水質惡化。因此控制水中的含氧量是污水處理過程控制中關鍵的任務之一。根據工藝要求，該場設有4臺鼓風機用于曝氣池供氧，其中有1臺變頻風機。我們在曝氣池的不同地點設有3塊溶解氧測試儀（即DO儀）測量池中的含氧量。曝氣池的控制思路是通過計算機給這些DO儀設置一個測量范圍，當進水量達到平衡，池中懸浮物濃度合乎標準時，一旦水中含氧突破這個范圍，PLC就會收到現場溶解氧儀反饋回的信號。PLC便根據現場測量值來調節鼓風量。鼓風機的開啟臺數由PLC根據溶解氧的平均值來控制，PLC每隔10min判斷一次曝氣池內的溶解氧值，溶解氧低于設定下限時調頻風機增加10%。若調頻風機己達最大值，則增開一臺普通風機，溶解氧高于設定上限時調頻風機減少10%，若調頻風機己達最小值，則關閉一臺普通風機。3）CLO2消毒

CLO2是國際上公認的含氯消毒劑中高效消毒滅菌劑，它可以殺滅一切微生物，包括細菌繁殖體，細菌芽孢，真菌，分枝桿菌和病毒等，并且這些細菌不會產生抗藥性。二氧化氯對微生物細胞壁有較強的吸附穿透能力，可有效地氧化細胞內含巰基的酶，還可以快速地抑制微生物蛋白質的合成來破壞微生物。在澄清池前端加入CLO2以確定接觸時間加藥點為潷水器出水端，經管道中混和進入澄清池保證污水達標排放。

3 結束語

用PLC設計的自控系統在污水處理廠投入使用中，可大大降低了操作人員的勞動強度，并改善了操作人員的工作環境。設備具有調試簡單、操作方便、使用安全、運行可靠、效率高、故障率低，污水處理效果好的特點，同時由于軟硬件均采用模塊化結構，方便了工程技術人員的安裝、調試和維修，能帶來了很好的社會效益和經濟效益。

【參考文獻】

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[4]SIEMENS公司.STEP-7-V5.1編程使用手冊[S].2001，10.

[責任編輯：湯靜]