污水處理廠自動化控制系統設計應用

摘要：隨著社會經濟不斷發展，工業三廢不斷增加，其中尤以污水為代表，對環境造成嚴重影響。污水處理是一項緊迫性任務，處理污水不僅可避免環境進一步惡化，還可降低資源浪費，防治水污染，具有重要的社會意義。污水處理廠控制是一項較為負責的任務，當前污水處理廠已開始逐漸引進自動化控制，提高控制效率，降低人為控制存在的不足。

關鍵詞：污水處理廠；自動化控制；系統設計

污水處理可獲得巨大社會效益，但污水處理成本較高，需要大量人力物力對污水處理系統進行控制。污水處理過程中通過自動控制系統可實現自動監控，具有重要現實意義。

1 污水處理自動化控制系統

1.1 數據收集功能

污水處理廠自動化控制系統可收集污水處理廠各儀表示數及模擬量信號，并對信息進行整合處理；廠區所有設備的開關、運行、故障燈及時反映并進行收集；收集廠區污水流量等信息，為后期決策奠定堅實基礎。

1.2 自動檢測功能

自動檢測功能就是系統會檢測并記錄污水處理過程中各個工藝環節相關系數（水壓、壓力差、水位、流量等）、水質參數、電氣參數等相關數據，并對設備運行情況進行詳細記錄，判斷控制準確性，為操作提供一定防呆。當系統出現故障時及時將故障反饋，便于及時消除各種隱患，保證污水處理廠處于穩定工作環境下。

1.3 自動保護功能

污水處理廠自動保護功能就是在工作及非工作狀態下連續監測設備相關數據及運行情況，并對相關情況進行綜合分析，判斷污水處理過程中可能發生的潛在風險，并采用子宮報警和自動控制系統防止事故進一步擴大，保障污水處理廠設備及人員安全。

1.4 自動控制及調節功能

自動化控制系統根據污水處理廠工藝及控制要求，通過自動控制程序對污水處理設備進行自動控制，或者控制設備進行交替運行，提高污水處理設備運行穩定性，保障工藝流暢性。

自動調節建立在自動化控制基礎上，例如在污水處理過程中可根據泵井水位對泵的啟動及關閉進行自動控制；根據生物池工藝環境對進水氣閥門進行自動調節控制；根據溶解氧的值自動控制鼓風機調頻改變溶解氧含量。

2 案例分析

2.1 概況

某污水處理廠位于居民區與工業生產區需，需處理工廠生產產生的污水及居民生活產生的生活污水，其中居民服務面積為1500公頃，工業生產區域500公頃。污水處理體積較大，污水處理量與日遞增，污水處理能力已經逐漸顯露出無法疲態，尤其是系統控制方面已經逐漸出現各種弊端，因此必須加速污水處理廠自動化控制系統建設。

污水處理廠污水處理總規模為20萬m3/天，深度處理工程為10萬m3/天。污水處理中采用生物處理工藝，過程控制較為復雜。

2.2 污水處理自控系統設計

為提高污水處理廠自動控制系統效率，經過研究后需實現以下幾點：保障污水處理達到指標、降低污水處理過程藥劑使用量、降低污水處理廠用電量、降低系統控制勞動強度、提高污水處理廠生產效率、改善污水處理廠作業環境。基于此需在污水處理系統中增加以下功能：數據采集功能、自動檢測功能、自動保護功能、自動控制功能、自動調節功能、管理功能等。

2.3 自動控制系統硬件構成

2.3.1 PLC工作原理及特點

PLC適用于工業環境下的數字化自動控制，采用可編程存儲器，將邏輯運算程序及算法命令等存儲于存儲器中，并可通過數字形式或模擬形式進行數據信息輸入和輸出，從而實現對污水處理廠機器的控制。

PLC有運行模式和停止模式兩種。運行模式過程中PLC需要執行各種操作，包含多個階段。系統處于停止階段時，PLC程序僅對內部處理及通信服務進行處理。PLC在運行模式和停止模式間不斷切換，周而復始，此種工作方式稱之為循環掃描方式。

2.3.2 PLC系統配置設計

PLC功能實現主要通過PLC控制站，某污水處理廠采用6個PLC控制站實現對污水處理廠全程控制。PLC1 控制站主要實現對進水泵房、總變配電室控制監測；PLC2 控制分站實現對曝氣沉砂池及砂水分離間、初沉池、進水水質分析室控制監測；PLC3 控制分站實現對脫水機房、生物瀝浸池、濃縮池、臭氧設備控制監測；PLC4 控制分站實現對鼓風機房、生物池、回流污泥泵房控制監測；PLC5 控制分站實現對二沉池、二沉池及配水井控制監測；PLC6接觸池、出水提升泵房、總出水井、出水水質分析小室控制監測。

2.4 儀表控制

2.4 自動化控制系統功能及設計

2.4.1 自動化控制系統軟件系統

該污水處理廠自動化控制系統為提高系統穩定性，選用具有一定開放性的系統平臺軟件、編程軟件、組態監控軟件等，結合系統硬件構成選擇滿足儀表等硬件設施工藝需求的應用軟件，并配備污水處理站運行過程所需檢測軟件及污水處理信息軟件，促進污水處理系統穩定運行。

2.4.2 污水處理系統控制流程

污水處理系統從操作形式上可分為手動操作和自動操作兩種。手動操作可手動控制設備開始和停止時間，手動操作和自動操選擇流程見圖1。

3.4.3 手動操作

手動操作具有一定自由行，通過手動操作可實現對每個設備的控制，其主要控制方式為通過本地按鈕對設備進行單獨控制，其控制操作模式結構圖見圖2。

3.4.4 自動操作

自動操作僅需控制系統啟動和停止后，設備即開始按照設備程序開始運行，系統運行過程主要通過PLC程序控制設備傳感器實現。其控制操作模式結構圖見圖3。

參考文獻

[1]王辰熙.關于污水處理自動控制系統的研究[J].陜西水利.2014（5）：45-49

[2]黎一強.PLC技術在生活污水處理及回用系統中的應用.自動化技術與應用，2012（3）：12-18.

作者簡介：

呂曉東，1996.3.21，性別男、民族漢、籍貫麗水、就職單位浙江海洋大學學生、職稱、主要研究方向或從事工作電氣自動化。