城市污水處理中自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用

1.金玉成 2.史光華

1.沈陽(yáng)藍(lán)英工業(yè)自動(dòng)化裝備股份有限公司 2.德福埃斯精密機(jī)械(沈陽(yáng))有限公司

城市污水處理中自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用

1.金玉成 2.史光華

1.沈陽(yáng)藍(lán)英工業(yè)自動(dòng)化裝備股份有限公司 2.德福埃斯精密機(jī)械(沈陽(yáng))有限公司

在城市污水處理中，采用自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)污水進(jìn)行處理是國(guó)內(nèi)污水處理企業(yè)技術(shù)改造的發(fā)展趨勢(shì)。與傳統(tǒng)的污水 處理方法相比，它節(jié)約了很多物力、人力，有非常好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。本文對(duì)城市污水處理中自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行了探討分析。

城市污水；污水處理；自動(dòng)化控制系統(tǒng)

引言：

城市污水處理就是利用各種設(shè)施設(shè)備和工藝技術(shù)，將污水中所含的污染物質(zhì)從水中分離去除，使有害的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無(wú)害的物質(zhì)、有用的物質(zhì)，水則得到凈化，并使資源得到充分利用，其生產(chǎn)工藝流程是比較龐雜的。城市污水處理自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用與研究，使產(chǎn)品能夠高效穩(wěn)定的運(yùn)行，為保證水廠高效穩(wěn)定運(yùn)行，污水處理對(duì)控制系統(tǒng)的高可靠性要求。

一、城市污水處理中自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用范圍

污水處理過(guò)程控制是以物料平衡調(diào)度為主的連續(xù)性較強(qiáng)的慢處理過(guò)程。在污水處理過(guò)程中要用到大量的閥門(mén)、泵、風(fēng)機(jī)及刮泥機(jī)等機(jī)械設(shè)備，它們常常根據(jù)一定的程序、時(shí)間和邏輯關(guān)系定時(shí)開(kāi)、停。主要控制對(duì)象為：柵格、總泵房、沉砂池、生物反應(yīng)池、沉淀池、加氯間、污泥處理裝置、發(fā)電機(jī)房等。因此，基于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備自動(dòng)化功能的全廠綜合自動(dòng)化的主要目標(biāo)重點(diǎn)不僅僅是保證生產(chǎn)處理質(zhì)量，而更現(xiàn)實(shí)的是減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、方便生產(chǎn)管理、提高設(shè)施設(shè)備的利用率、節(jié)能降耗、減員增效。一些發(fā)達(dá)國(guó)家的城市污水處理廠無(wú)不例外均配置了自動(dòng)化技術(shù)水平愈來(lái)愈高的全廠綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)，其顯著效果就是其運(yùn)營(yíng)人員數(shù)量的大幅度減少，節(jié)省成本。

二、城市污水自動(dòng)化技術(shù)需求

由于節(jié)能減排作為當(dāng)前水行業(yè)發(fā)展的重要任務(wù)之一，其工作的進(jìn)展備受矚目。而自動(dòng)化與信息化技術(shù)作為水行業(yè)發(fā)展中的后助力量，保障著節(jié)能減排工作的有續(xù)進(jìn)行。它將解決生產(chǎn)水、供水、排水處置及污水處置的過(guò)程控制與管理智能化，從而最大限度地減少水資源的浪費(fèi)，基本實(shí)現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置，最大限度的讓水資源循環(huán)利用起來(lái)。污水處理廠自控系統(tǒng)的要求是對(duì)污水處理過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)控制和自動(dòng)調(diào)節(jié)，使處理后的水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到要求的范圍；在中控室發(fā)出上傳指令時(shí)，將當(dāng)前時(shí)刻運(yùn)行過(guò)程中的主要工作參數(shù)(水質(zhì)參數(shù)、流量、液位等)、運(yùn)行狀態(tài)及一定時(shí)間段內(nèi)的主要工藝過(guò)程曲線等信息上傳到中控室。在中心控制室能對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行在線實(shí)時(shí)控制，用圖形實(shí)時(shí)地顯示各現(xiàn)場(chǎng)被控設(shè)備的運(yùn)行工況，以及各現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)參數(shù)。依據(jù)不同運(yùn)行參數(shù)的變化快慢和重要程度，建立生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)生產(chǎn)原始數(shù)據(jù)，供統(tǒng)計(jì)分析使用。利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和分析，得出一些有用的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，有利于優(yōu)化曝氣池的準(zhǔn)閉環(huán)控制，并把一些必要的參數(shù)和結(jié)果顯示到實(shí)時(shí)畫(huà)面和報(bào)表中去。 當(dāng)某一模擬量(如電流、壓力、水位等)測(cè)量值超過(guò)給定范圍或某一開(kāi)關(guān)量(如電機(jī)啟停、閥門(mén)開(kāi)關(guān))閥發(fā)生變位時(shí)，可根據(jù)不同的需要發(fā)出不同等級(jí)的報(bào)警并能夠?qū)崿F(xiàn)聲光報(bào)警。系統(tǒng)可自動(dòng)切除相關(guān)故障設(shè)備或切換到現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作方式。同時(shí)記錄事故內(nèi)容，并對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行事故追憶。

三、城市污水設(shè)備的控制方式與要求

污水處理一般來(lái)說(shuō)包含以下三級(jí)處理：一級(jí)處理是它通過(guò)機(jī)械處理，如格柵、沉淀或氣浮，去除污水中所含的石塊、砂石和脂肪、油脂等。二級(jí)處理是生物處理，污水中的污染物在微生物的作用下被降解和轉(zhuǎn)化為污泥。三級(jí)處理是污水的深度處理，它包括營(yíng)養(yǎng)物的去除和通過(guò)加氯、紫外輻射或臭氧技術(shù)對(duì)污水進(jìn)行消毒。

(1)預(yù)處理。粗細(xì)格柵分別按時(shí)間順序進(jìn)行控制，15min為一個(gè)周期，間歇時(shí)間10min，每次運(yùn)行時(shí)間為5min。粗細(xì)格柵同時(shí)還有設(shè)在格柵前后的超聲波液位計(jì)的液位差控制，當(dāng)液位差大于25cm時(shí)，格柵同時(shí)連續(xù)運(yùn)行。直到液位差下降小于10cm時(shí)，格柵恢復(fù)到時(shí)序控制狀態(tài)運(yùn)行；污水提升泵的控制：污水提升泵主要根據(jù)水位啟動(dòng)和關(guān)閉。當(dāng)池水位降至低水位(由液位計(jì)控制)時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)；沉砂池：沉砂池旋流除砂機(jī)、攪拌機(jī)、砂水分離器可與提升泵實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制。

(2)羅茨鼓風(fēng)機(jī)房。羅茨鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由變頻器調(diào)節(jié)，其控制原理是首先將設(shè)定值與檢測(cè)值進(jìn)行比較得到精確量E和EC，通過(guò)模糊化變換成模糊量，再根據(jù)由大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和專家經(jīng)驗(yàn)得出的模糊知識(shí)庫(kù)把模糊輸入量進(jìn)行模糊推理得到相應(yīng)的模糊控制量，經(jīng)模糊判決將模糊控制量轉(zhuǎn)化為精確控制量輸出，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)曝氣量的控制，進(jìn)而調(diào)節(jié)池中的DO濃度。

(3)剩余污泥泵站。在泵站內(nèi)安裝超聲波液位計(jì)并在中控室顯示水位，當(dāng)水位超過(guò)2米時(shí)，水泵開(kāi)始工作，當(dāng)水位小于0.7米時(shí)，水泵停機(jī)并發(fā)報(bào)警信號(hào)到中控室。當(dāng)污泥池水位超過(guò)設(shè)定的最高水位時(shí)，水泵停止工作。

(4)二沉池、脫水機(jī)房。二沉池污泥泵可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟停根據(jù)池內(nèi)污泥的液位變化設(shè)上限開(kāi)下限停，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。加藥裝置自動(dòng)配料，溶解，投加于一體，定量投藥裝置具有液位控制、物料檢測(cè)、振動(dòng)輔助下料。

三、城市污水自動(dòng)化處理技術(shù)趨勢(shì)

隨著自動(dòng)化控制在污水處理中已得到的廣泛應(yīng)用，監(jiān)控軟件也有了飛速的發(fā)展。中央監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)成為污水廠日常監(jiān)控、運(yùn)營(yíng)管理和維護(hù)的中心。污水處理廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)要求能夠?qū)崿F(xiàn)“集中管理、分散控制”的監(jiān)控模式，使得局部故障不影響主體正常運(yùn)行，將風(fēng)險(xiǎn)分散，確保系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)內(nèi)部的配置和調(diào)整靈活，構(gòu)建彈性化，可根椐不同工藝處理要求及用戶需求進(jìn)行優(yōu)化。并具備很好的開(kāi)放性、兼容性和擴(kuò)展性，可應(yīng)用不同品牌的軟硬件進(jìn)行整合，可無(wú)縫的把分期建設(shè)的系統(tǒng)融為一體。目前對(duì)廣域污水自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的逐步建設(shè)和完善也越來(lái)越重視。監(jiān)控軟件正朝著大型化、信息化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。結(jié)合中小型污水處理廠的特點(diǎn)，廣域監(jiān)控是今后污水廠監(jiān)控系統(tǒng)重要發(fā)展趨勢(shì)之一。

結(jié)語(yǔ)：

總之，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的了解和研究的深入，智能化現(xiàn)場(chǎng)儀表和設(shè)備將應(yīng)用到污水處理廠，構(gòu)成完整的自控系統(tǒng)，會(huì)進(jìn)一步提高污水處理的自動(dòng)化和管理水平從而大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

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