自動控制在自來水廠污泥處理中的應用

摘 要：自動化的技術逐漸應用到各個領域中，在自來水廠的污泥處理中也得到應用。這一技術的應用大大提高了自來水廠污泥處理的效率，并且在一定程度上減少了成本，提高了自來水廠的經濟效益。文章主要介紹了該技術的特點以及在自來水廠的應用等。

關鍵詞：自動控制；自動化；污泥處理；自來水廠

前言

隨著社會對環保的日益重視，自來水廠除飲用水生產工藝外，有條件的都增加污泥處理工藝，用以處理生產過程中產生的廢水（主要是沉淀池排泥水和濾池反沖廢水），從而減少懸浮物和有機物的排放。污泥處理工藝涉及各種參數監測和機械電氣設備操作，自控系統的引入可有效提高整個工藝的效率和脫水質量。

1 污泥系統簡介

以大豐水廠為例，水廠污泥系統主要構筑物有污水池、濃縮池、平衡池、脫水間等。污水池用于收集沉淀池排泥水和濾池反沖廢水；濃縮池用于濃縮污水并產生上清液和含水率較高的污泥，上清液可回收再用；平衡池用于收集來自濃縮池的污泥，并充分攪拌，以供脫水間的脫水設備使用；脫水間則包含污泥輸送系統、配藥系統和離心機系統，以完成泥水分離。

2 污泥系統主要設備的控制要求

2.1 污水池、濃縮池、平衡池

污水池、濃縮池和平衡池可以看作是泥水的濃縮處理系統，其目的只有一個，就是經處理后的產生污泥濃度必須符合離心機的要求。這會涉及到多種參數的測量和多種設備的操作，如依靠人工來測量和控制，這勢必大大增加工作人員工作量，嚴重影響工作效率。為提高自動化水平，現場需安裝工藝所需的監測儀表，現場儀表的數據和設備狀態通過PLC統一收集、PLC通過工業以太網與中控室監控軟件進行通信。這樣，中控室的工作人員足不出戶便可以監測整個濃縮過程的各項參數，并根據工藝需要對相關設備進行遙控操作。

2.2 PAM高分子絮凝劑配置自動化

高分子絮凝劑在通常情況下是粉末狀固體形式、顆粒狀形式時，其不能直接投入到水中，必須經過處理才能進行水中投放。其處理過程是經過配藥系統進行重新分解處理。首先，本配藥系統設計有一個料斗，在料斗中可以進行高分子絮凝劑的存放，裝好的絮凝劑進入待處理狀態準備處理。配藥系統安裝一臺小型PLC和觸摸屏，通過觸摸屏對配藥系統的相關參數進行設定后，配藥系統便可根據水位設定和濃度設定自動完成高分子絮凝劑的分解配制，此配藥系統可獨立運行，也可與離心機系統聯動操作，以方便不同的使用需求。

2.3 進泥、加藥、螺旋輸送機、離心機系統聯動控制

在啟動脫水系統時，首先開動離心機和螺旋輸送機，一般情況在其運行五分鐘左右，就會進入高速運轉的狀態，而后系統自動啟動進泥螺桿泵和加藥泵變頻器，離心脫水機將污泥進行分解，而后將其運送至戶外，并將過濾之后的清液自動分入濾液池，通過潛污泵的運行將其再度調回到污泥處理系統。

離心系統停止時，PLC首先停止進泥螺桿泵、加藥泵，離心機繼續運行，并依次進入高速沖洗和低速沖洗，以完成離心機的清洗工作。

2.4 離心脫水機和加藥量自動控制

離心脫水機的作用主要是對污泥進行分解，部分污泥因為沉積時間較長，難以去除，但是，通過運用離心脫水機，則可以將頑固的污泥分解成為小塊固體和液體，并將兩者進行分離，可以說離心脫水機是將泥水分離的關鍵。曾有專家進行研究，對于其投加劑量的影響因素較多，包括污泥濃度、高分子絮凝劑的劑量以及泥流量等。對其加藥量進行控制則需要對污泥濃度進行監測，這需要在平衡池中放置污泥濃度計，用以測量污泥濃度；其次，要對污泥實行在線控制，在每一個離心機的進泥管道安裝一個流量計，通過流量計對污泥的流量進行控制。

要控制好污泥含水率首先要控制好離心機的扭矩。因此，離心機的控制目標就是扭矩，扭矩增大，含水率就減少，但增加離心機堵轉的風險，扭矩過少，含水率增加，達不到污泥脫水的目的。利用PLC的PID功能可實現恒扭矩，生產人員可根據需求設定目標扭矩，系統便通過調整離心機主機和輔機的轉速使扭矩向目標扭矩靠近并保持穩定，從而保證脫水效果的穩定性。

3 該工程自控系統的特點

3.1 自動化水平高，技術先進

首先，在確定合理的處理工藝后配以高度的自動化技術，這能夠達到工程對于污水處理的標準。其次，該自動化控制系統在組態軟件、現場總線、可編程控制器、通訊網絡等方面是先進的，同樣，自動化控制技術也具有時代領先性。

3.2 安全性高，穩定可靠

在自動化體系構成中，PLC的使用使系統設備運行更加穩定。而且，在選用的自動化產品上，相當一部分是進口產品，都來自國外知名品牌，實際上，建立的自動化控制平臺是經過各種相當嚴格的測試，也配備了相應的報警系統，以防止因為某些意外或操作員的疏忽而發生事故，這也再次保證系統可以安全、穩定可靠地運行。

3.3 自動化程度高，操作簡單

雖然許多產品來自國外，但是為了方便操作，對于控制室的上位界面采用全中文的設計界面，采用全新流程圖形來表達工藝；同時下位機PLC采用施耐德的PLC，該系統對于其他一些系統來說穩定性好，便于操作，安全性也高，所以整個系統維護量也相對較少。

3.4 開放性

這是針對于現場總線來說的，系統所采用的是國際標準，具有開放協議的現場總線，同時對各個控制站留有I/O余量，這為其以后的發展和改造留下了巨大的空間。

4 結束語

現階段，我國自動化控制伴隨著計算機的應用已經得到了快速發展，在自來水行業中也同樣得到了廣泛應用，尤其在污泥處理中獲得了良好的使用效果。這使得污泥處理進入到了自動化階段，對其處理的質量、穩定性方面效果較好。自動化的應用使我國自來水凈化達到一個全新的高度，其所控制的設備能夠達到位置精準，運行安全，所采集的數據準確、快捷，只要控制好程序，其基本不需要人力成本的再投入，其維護也非常簡單方便。并且，其能夠做到污水的重復回用，以及零排放的要求，應當在全國范圍內得到推廣。自動化系統為我國的環保事業做出了一定的貢獻，無論從國家層面還是從社會層面都應當對自動化污泥處理技術予以重視，讓其為社會和國家做出更大的貢獻。

參考文獻

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