淺談城市污水處理電氣自控系統的設計與實現

賈長亮

摘 要：污水處理工藝的不斷改進使污水處理的過程越來越繁瑣，需要控制的指標越來越多，傳統的人工操作已很難滿足當前城市污水處理技術發展的需要，在這種情況下，以計算機、工業控制網絡和在線檢測技術為基礎的污水處理電氣自控系統應運而生，在國內許多污水處理廠得到廣泛應用，在提高污水處理標準的同時，降低了成本，節省了人力，取得了理想的效果。

關鍵詞：城市污水處理;電氣自動控制;控制系統;設計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.22.108

隨著近年來城市化發展進程的加快，城市人口日漸增多，居民生活質量不斷提高。但與此同時，城市的污染問題，特別是水污染問題越來越突出，不僅污染排放量大，而且污染物成分復雜，這給城市污水處理增加了很大的難度。城市污水是水污染問題的重要源頭，已嚴重危害到城市環境和居民身體健康，對于城市污水的處理已成為當前城市化發展進程中亟待解決的問題。污水處理工藝的不斷改進使污水處理的過程越來越繁瑣，需要控制的指標越來越多，傳統的人工操作已很難滿足當前城市污水處理技術發展的需要，在這種情況下，以計算機、工業控制網絡和在線檢測技術為基礎的污水處理電氣自控系統應運而生，在國內許多污水處理廠得到廣泛應用，在提高污水處理標準的同時，降低了成本，節省了人力，取得了理想的效果。

1 城市污水性質及主要處理工藝

1.1 城市污水的性質

水是人們生產生活所必須的資源，隨著城市人口的不斷增多，城市污水的排放量越來越大，其污染物成分越來越復雜。城市污水從理化性質來看，往往較為渾濁，存在大量懸浮物和膠體狀物質，并常常伴有異味和惡臭，容易堵塞和腐蝕管路、設備。從組成物質來看，除了含有碳水化合物、蛋白質、合成洗滌劑和動植物脂肪等物質外，還可能含有致病的細菌、病毒等，對人體以及動植物健康具有較大的危害。

1.2 城市污水主要處理工藝

污水處理的主要目的在于清除污水中上述有害物質，或是降低其濃度，改善污水的物理、化學、生物性質，固體物、酸堿度、大腸菌群數等指標達到相應要求，能夠滿足人們的生活生產用水需要。城市污水處理按照處理程度可分為預處理、一級處理、二級處理、深度處理和污泥處理。其中預處理裝置包括沉砂池、細格柵、粗格柵;一級處理主要為初沉池;二級處理主要包括曝氣池、生物濾池;深度處理主要是為了滿足生產工業用水，或是其他高標準用水的特殊用途，經過深度處理的污水可達到較高的指標，是未來城市污水處理的方向，主要工序包括過濾和沉淀;污泥處理主要是對水體中污泥等膠狀物的濃縮分離、脫水干燥和衛生填埋處理。

2 城市污水處理電氣自控系統的設計與實現

2.1 控制系統的電氣設計

在現代化污水處理中。電氣設備的應用十分廣泛，包括各種水質監控設備、爆氣機、脫水機等等?？刂葡到y合理的電氣設計則是確保各種電氣設備可靠運行的關鍵，對于提升城市污水處理效果至關重要。在城市污水處理系統的電氣設計中，應保證各電氣設備能夠滿足自動化控制的要求，實時監控水質狀況;而且還應對系統中各電氣元件的功能特點和運行模式進行有效分析，在此基礎上提升控制系統的運行效果。

（1）預處理電氣控制。污水預處理環節的電氣設備主要有格柵電機和刮泥電機，電氣設備的控制原理完全相同，只是功率有所差異，主要由各種開關、指示燈、繼電器等組成。預處理環節電機控制分為手動和自動兩種控制方式，其中手動控制主要由人工操作現場控制柜完成，通過控制柜開關控制電機的啟停;自動控制主要為PLC遠程控制，由內部設定好的程序自動控制電機啟停和格柵開閉。其他如斷路器、熱繼電器等起到線路保護作用;主令開關用于本地與遠程控制之間的切換。

（2）曝氣池段電氣控制。曝氣池段主要電氣設備為爆氣機，它的運行主要是通過變頻器來控制爆氣電機的轉速，繼而實現對曝氣量和曝氣時間的控制。對于曝氣機的設計，同樣要求其具有手動和自動兩種控制模式，兩種模式的切換也是通過主令開關實現的。曝氣機的啟停主要是通過繼電器觸電的斷開與吸合來實現，調速控制則主要是通過調節電壓柬來實現。設備運行時，調節電壓柬即可改變控制線路的電壓，自動控制時則由PLC的模擬量輸出端子來改變電壓。

（3）生物濾池段電氣控制。生物濾池段主要由泵房和濾池兩部分組成，泵房設有增壓水泵和反沖水泵;濾池則設有各種蝶閥、水閘門以控制濾池水的蓄排。泵與蝶閥同樣具有手動和自動兩種控制方式，其控制原理與預處理段電機控制原理基本相同，只是在電路中增加了一個電流互感器。手動與自動模式的切換由具有兩個常開、常閉觸點的主令開關來實現;閘門和閥門本身提供了機械式的限位開關，具有常閉和常開觸點。例如閥門來到位置后，開關觸點斷開，自動斷開控制電路，同時觸點通過模擬信號向PLC提供閥門開閉狀態。

2.2 自控系統的設計

自控系統的設計應針對城市污水處理的實際需求，保證電氣設備的自動化控制和穩定運行，按照各環節污水處理工藝要求完成操作。而且需要在自控系統設計時，根據不同城市地區污水指標的采集和分析，制定合理的自控系統設計方案。具體設計方案：在各污水回收處理點設置相關的采集和分析儀器設備，并將其與中央控制系統聯網，實時監測水質，對污水的溫度、酸堿度、主要污染物等進行采集，并將采集的污水信息傳輸至污水處理站。污水處理站自控系統根據污水的污染情況和處理要求，采取相應的處理方式;通過在控制系統內設置運行參數，控制各種電氣設備按照參數指令自動運行，完成對污水的自動化處理。與此同時，系統還會通過各類監測設備對水質和設備運行情況進行實時監控，以及時調整運行參數和發現設備隱患，從而確保電氣系統的穩定運行，使污水處理可靠達標。

3 結語

在城市污水處理日漸復雜的情況下，電氣自控系統的應用無疑成為城市污水處理最為高效的技術手段，是未來城市污水處理的發展趨勢。它有效緩解了城市污水處理壓力，提高了污水處理效果，推動了水資源的循環再利用，促進了城市的可持續發展。

參考文獻：

[1]朱福會.小型城市生活污水處理廠電氣與自控系統設計[J].綠色環保建材，2018（02）.

[2]盛承輝.小型城市生活污水處理廠電氣與自控設計研究[J].科技經濟導刊，2016（29）.