CASS工藝污水處理自動控制系統(tǒng)研究

陳棗兒

摘 要：隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，污水處理已經(jīng)成為了我國環(huán)保事業(yè)發(fā)展過程中急需解決的問題之一。在簡要敘述了國內(nèi)污水處理行業(yè)自動控制技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，探討了SBR和CASS工藝的污水處理自動控制方案。

關(guān)鍵詞：CASS；自動控制；PLC；DCS

中圖分類號：X703.1 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.11.094

從性能上看，CASS工藝在污水處理中憑借結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、安全可靠和成本低等優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于城市污水處理、工業(yè)廢水處理中。然而，在整個CASS工藝運行的過程中，其能否安全、高效地運行，與其自動控制有直接的聯(lián)系。在整個自動控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)所需的指令信息、反饋信息都離不開水質(zhì)、水量和水位等相關(guān)檢測儀表，而采用PLC或DCS為核心的自動監(jiān)控系統(tǒng)，能夠憑借信息技術(shù)的優(yōu)勢，將相關(guān)控制利用計算機、軟件和儀器等有機結(jié)合起來，并在此基礎(chǔ)上為微生物創(chuàng)造最佳的寄存環(huán)境。

1 國內(nèi)污水處理自動控制技術(shù)

1.1 無自動控制系統(tǒng)的污水處理裝置

在國內(nèi)現(xiàn)有的污水處理裝置中，受建廠時間、技術(shù)和資金的影響，多數(shù)污水處理裝置仍采取傳統(tǒng)的處理方式，沒有配備自動控制系統(tǒng)；再加上同一地區(qū)污水處理設(shè)備、技術(shù)的不對等，導(dǎo)致污水處理、生產(chǎn)、運行管理無法達到統(tǒng)一，出水水質(zhì)受到了極大的影響。鑒于此，需要相關(guān)部門更換這部分老化的污水處理裝置，通過改造自動控制技術(shù)完成污水處理，進而滿足生產(chǎn)運行的需要。

1.2 新建裝置采用現(xiàn)代化的自動控制技術(shù)

近年來，隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，政府部門特別重視污水處理方面的建設(shè)，并加大了污水處理方面的投資力度?，F(xiàn)代化自動控制技術(shù)的應(yīng)用，是指在污水處理過程中，結(jié)合計算機信息、通信、自動化等高科技技術(shù)，全面控制污水處理工藝中涉及到的生產(chǎn)、管理內(nèi)容，以確保污水生產(chǎn)、管理的順利進行。另一方面，計算機軟件技術(shù)、通信技術(shù)、自動控制技術(shù)、各種傳感器和智能儀器儀表的飛速發(fā)展，也為污水處理行業(yè)的生產(chǎn)管理自動化、信息化提供了強有力的技術(shù)和產(chǎn)品支持。在這種情況下，一些曾經(jīng)因為對自動控制有較高的要求而長期不能使用的先進工藝又重新提上了議程，比如SBR技術(shù)及在此技術(shù)上發(fā)展的CASS污水處理技術(shù)等。

2 國內(nèi)污水處理自動控制技術(shù)的特點

2.1 PLC技術(shù)的廣泛使用

PLC即可編程邏輯控制器，考慮到污水處理工藝的特殊性，與其他控制技術(shù)相比，使用這項技術(shù)進行污水自動處理控制具有明顯的優(yōu)勢。因此，我國在建污水處理廠或優(yōu)化舊污水處理廠時，主要使用PLC產(chǎn)品進行控制，盡管品牌不同，但是，其作用力與控制效果均比較相似。目前，廣泛應(yīng)用的PLC產(chǎn)品品牌有S7系列、CSI系列和SLC系列等，其所屬公司分別為西門子公司、歐姆公司和羅克韋爾公司。

2.2 DCS技術(shù)的使用市場

隨著DCS技術(shù)的進步，在一些品牌中，DCS系統(tǒng)在原有模式下開發(fā)并嵌入了新型指令系統(tǒng)，這彌補了DCS系統(tǒng)原有的不足，特別是其開關(guān)量控制問題，已經(jīng)得到了很好的優(yōu)化。以ACF 800為例，在控制開關(guān)量時，采用的是梯形邏輯指令。目前，這一指令在其他產(chǎn)品中也已經(jīng)得到了試用。將DCS與PLC結(jié)合后，可以在原有基礎(chǔ)上進一步優(yōu)化DCS性能，這也是部分污水處理廠中運用DCS的原因。

3 CASS方案分析

研究CASS工藝控制方案，可以憑借工藝操作完成污水處理的自動化控制。由此可見，自動化控制主要表現(xiàn)為以下3點：①污水水質(zhì)監(jiān)測。在這一過程中，主要借助線式檢測儀完成操作，將其放在排水口位置實時監(jiān)測，利用通訊設(shè)備反饋監(jiān)測數(shù)據(jù)。當(dāng)PLC接收到反饋信息之后，便開始調(diào)整污水處理參數(shù)。②控制有氧反應(yīng)。這里的控制主要是指時間控制，特別是曝氣時間。③控制液位高低。在閉環(huán)控制中，使用CASS需借助水質(zhì)分析儀進行檢測，然后根據(jù)檢測結(jié)果調(diào)整曝氣時間和耗氧反應(yīng)時間。但是，從現(xiàn)有的技術(shù)水平來看，這項技術(shù)尚處于研發(fā)階段，有很多因素影響控制程度。因此，在實際操作過程中，閉環(huán)控制尚未實現(xiàn)系統(tǒng)性，還處于簡單閉環(huán)控制應(yīng)用階段。

在有氧反應(yīng)時間方面，要想做好控制工作，就要先完成相關(guān)設(shè)定，比如設(shè)定進、排水時間等。這樣，在污水水質(zhì)變化比較小時，借助相應(yīng)電氣設(shè)備便能夠完成自動處理工作。液位控制主要是根據(jù)污水高度科學(xué)地掌握進水情況。當(dāng)液位達到設(shè)定位置時，便可以預(yù)先設(shè)定停止進水，再進行曝氣。操作完成靜置一段時間后，再借助蓬水器出水控制液位。

4 SBR和CASS工藝的自動控制要求及特點

4.1 工藝描述

SBR工藝是CASS工藝出現(xiàn)的基礎(chǔ)，其對自動控制的要求與CASS基本一致，唯一不同的是CASS工藝對被控制設(shè)備的要求比較低，其精度也更高。下面簡要分析CASS工藝的自動控制要求。反應(yīng)器的前部為生物反應(yīng)區(qū)，后部為潷水區(qū)，CASS的工作共分為3個階段，分別為曝氣階段、靜沉階段和潷水階段。這三個階段是周期運行的，污水在進入反應(yīng)區(qū)后，在供氧的條件下，有機物會被不斷分解、沉降。

4.1.1 曝氣階段

利用曝氣裝置不斷向反應(yīng)池中供氧，這時，有機污染物就會不斷被氧化分解。

4.1.2 靜沉階段

在此階段曝氣停止，微生物通過水中的溶解氧氧化分解，這時，水中的污泥就會下沉，而上層水則會被過濾干凈。

4.1.3 潷水階段

在完成活性污泥的沉淀之后，潷水器開始運行，從上至下將清水排出。

4.2 自控特點

生物曝氣是處理污水的最新方法，隨著污水分析儀的飛速發(fā)展，為曝氣處理的自動化打下了堅實的基礎(chǔ)。以PLC為核心的監(jiān)控系統(tǒng)，能夠自動控制各個電氣設(shè)備，自動完成上述CASS的三個極端處理，這是污水處理工藝中最突出的特點之一。另外，還需要注意的是，污水處理自動控制具備設(shè)備多、任務(wù)多和變量多的特點，同時，還具有一定的隨機性和耦合性。

4.3 控制方案的探討

所謂“控制方案”，就是生產(chǎn)工藝的控制規(guī)律。從以上分析中能夠看出，CASS工藝的控制作用主要體現(xiàn)在3方面：①控制生物的濃度。依照水質(zhì)參數(shù)和設(shè)定參數(shù)形成閉環(huán)控制。②控制反應(yīng)時間?？刂艭ASS工藝各環(huán)節(jié)的時間。③控制流量程序。生物濃度的控制遵循的標(biāo)準(zhǔn)就是控制CASS的反應(yīng)時間，當(dāng)有機物的濃度滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)后就暫停曝氣。

5 總結(jié)

受COD儀表檢測技術(shù)的影響，有機物濃度的實時性并不太好，其反應(yīng)比較慢，通常情況下，不能完成閉環(huán)的反饋。但是，在CASS工藝的反應(yīng)階段，反應(yīng)池中的COD同溶解氧的速度有不可分割的關(guān)系，而且溶解氧的檢測儀表比較精確，所以，可以通過分析溶解氧的變化來檢測有機物的濃度，進而實現(xiàn)對閉環(huán)的自動控制。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕