電氣自動(dòng)化技術(shù)在污水處理過(guò)程中的應(yīng)用

白小平

【摘 ?要】筆者結(jié)合臨平凈水廠的工程案例，對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)在污水處理過(guò)程中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】電氣自動(dòng)化;污水處理

1 工程概況

位于浙江省的臨平副城沒(méi)有配套的城市污水處理廠，現(xiàn)狀城區(qū)污水排入杭州七格污水廠進(jìn)行處理。隨著城市的發(fā)展，臨平污水收集系統(tǒng)的污水量將快速增長(zhǎng)，七格污水廠無(wú)法全面

解決臨平副城的污水處理問(wèn)題。只有盡快建設(shè)臨平污水處理廠，才能從根本上解決臨平污水的處理問(wèn)題。該項(xiàng)目的處理規(guī)模是20 萬(wàn) m3/d，其初步設(shè)計(jì)方案主要結(jié)論是廠區(qū)形式采用全地埋式布置;污水處理工藝采用水解酸化+膜生物反應(yīng)器（MBR），出水標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行國(guó)家一級(jí) A 標(biāo)準(zhǔn)，污泥處理采用離心脫水至含水率低于 80%，外運(yùn)處置。在進(jìn)行處理污水的原則之一是采用先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)管理的科學(xué)化、自動(dòng)化。

2 電氣自動(dòng)化技術(shù)概述

2.1電氣自動(dòng)化技術(shù)

在當(dāng)代，電氣化水平與機(jī)械化水平，以及它的自動(dòng)化水平也是能衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)化水平的指標(biāo)。自動(dòng)化慢慢成為了工業(yè)化的重要標(biāo)志。電氣自動(dòng)化的行業(yè)專家指出：自動(dòng)化是用信息化帶動(dòng)工業(yè)化的根本途徑;當(dāng)代工業(yè)技術(shù)和信息技術(shù)之間的橋梁就是自動(dòng)化技術(shù)，做到信息化帶動(dòng)工業(yè)化，自動(dòng)化技術(shù)具有非常關(guān)鍵的作用。自動(dòng)化的發(fā)展和機(jī)械化、電氣化等的發(fā)展歷程一樣，是在電氣技術(shù)發(fā)展演進(jìn)期間所產(chǎn)生的科學(xué)技術(shù)，是當(dāng)代社會(huì)進(jìn)步的推動(dòng)力量[1]。

2.2 電氣自動(dòng)化技術(shù)特點(diǎn)

2.2.1 電氣自動(dòng)化技術(shù)具有綜合性

電氣自動(dòng)化技術(shù)是伴隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的，它具有綜合性的特征。電氣自動(dòng)化技術(shù)普遍應(yīng)用在不同領(lǐng)域，能在很大程度上促進(jìn)鋼鐵、建筑、火電工程等行業(yè)的發(fā)展。電氣自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用，必須具備電力、電子等綜合性的技術(shù)，掌握專業(yè)的行業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。運(yùn)用電氣自動(dòng)化技術(shù)能使企業(yè)的工作效率得到增強(qiáng)，減小人力、物力、財(cái)力等方面的成本，加強(qiáng)了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)了企業(yè)的技術(shù)革新。

2.2.2 電氣自動(dòng)化技術(shù)具有廣泛性

電氣自動(dòng)化技術(shù)的廣泛性表現(xiàn)在它適用在不同行業(yè)的發(fā)展。在將電氣自動(dòng)化技術(shù)引入到其中的過(guò)程中，必須密切聯(lián)系企業(yè)的實(shí)際情況，制定出科學(xué)合理符合本企業(yè)發(fā)展進(jìn)步的有效實(shí)際操作方案，從而確保電氣自動(dòng)化技術(shù)的正確運(yùn)用，推動(dòng)企業(yè)的技術(shù)革新與發(fā)展進(jìn)步。在運(yùn)用電氣自動(dòng)化技術(shù)的期間，每個(gè)企業(yè)要重視培養(yǎng)專業(yè)的自動(dòng)化技術(shù)人才，有計(jì)劃開(kāi)展培訓(xùn)，同時(shí)按照本企業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀制定合適的方案，進(jìn)而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[2]。

2.2.3 電氣自動(dòng)化技術(shù)具有依賴性

電氣自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用需要借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與電子技術(shù)，電氣自動(dòng)化技術(shù)對(duì)這兩方面具有極強(qiáng)的依賴性。倘若在建立一個(gè)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)期間，在傳感器的信號(hào)采集、控制器對(duì)信號(hào)的處理等方面都離必須借助電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。所以，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與電子技術(shù)是電氣自動(dòng)化發(fā)展的基礎(chǔ)，電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展需要借助電子與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

3 該工程的污水處理工藝流程：

廠外泵站——>細(xì)格柵——>沉砂池——>精細(xì)格柵——>水解池——>MBR 生化池——>MBR 膜池——>膜區(qū)產(chǎn)水泵提升——>臭氧催化氧化——>計(jì)量——>尾水提升泵站——>廠外尾水管——>高位井——>錢塘江。

4 電氣自動(dòng)化技術(shù)在水處理行業(yè)的應(yīng)用

4.1 水處理

電氣自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用，表明在生產(chǎn)活動(dòng)的期間，降低了勞動(dòng)者在生產(chǎn)活動(dòng)中的直接參與，勞動(dòng)者僅僅需要操作有關(guān)的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)就能完成生產(chǎn)全過(guò)程，做到加快工作效率。在污水廠廠的污水處理作業(yè)中，少量的水處理能靠人工完成，然而大量連續(xù)性的水處理流程就不能只是靠人工完成，必須借助污水處理電氣自動(dòng)化操作系統(tǒng)。尤其是在夜間水處理出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候，借助電氣自動(dòng)化系統(tǒng)能夠做到及時(shí)高效處理問(wèn)題。這樣不但能達(dá)到減少勞動(dòng)力的目的，而且能夠及時(shí)處理出現(xiàn)的問(wèn)題，加快處理效率[3]。

4.2凈水廠工程的自動(dòng)化控制案例

系統(tǒng)采用集散式系統(tǒng)，分為三層結(jié)構(gòu)：信息管理層、現(xiàn)場(chǎng)控制 層、設(shè)備層。

1、信息管理層：信息管理層設(shè)備布設(shè)在中控室，采用具有瀏覽器/服務(wù)器（B/S）結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)局 域網(wǎng)，重要展示大屏幕采用 C/S 結(jié)構(gòu);網(wǎng)絡(luò)形式采用 100/1000M 以太網(wǎng)。考慮到系統(tǒng) 的安全可靠性，采用服務(wù)器采用部件級(jí)冗余的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)容錯(cuò)服務(wù)器。

2.現(xiàn)場(chǎng)控制層：1）控制層采用光纖工業(yè)以太網(wǎng)，支持 I/O 信息和報(bào)文的傳送，能夠設(shè)置信息的優(yōu) 先級(jí)，有效數(shù)據(jù)共享，支持多主機(jī)、對(duì)等及混合結(jié)構(gòu)。2）控制層為多個(gè)就地控制站組成，設(shè)備設(shè)在就地控制站，核心設(shè)備為 PLC，對(duì)于 距離較遠(yuǎn)且設(shè)備相對(duì)集中的地方設(shè)遠(yuǎn)程 I/O 站。3）本工程共設(shè) 6 個(gè)就地控制站（LCU），其中：LCU0 設(shè)在總低壓配電室一，監(jiān)控范圍是預(yù)處理區(qū)，水解池、污泥脫水系統(tǒng)、排水 泵房;LCU1 設(shè)在綜合樓總低壓配電室二，負(fù)責(zé)監(jiān)控能源信息;LCU2 設(shè)在 1#MBR 生化池低壓配電間，監(jiān)控范圍是 1#MBR 生化池、除臭系統(tǒng)、鼓風(fēng)機(jī)房;LCU3 設(shè)在 2#MBR 生化池低壓配電間，監(jiān)控范圍是 2#MBR 生化池、除臭系統(tǒng)、鼓風(fēng)機(jī)房;LCU4 設(shè)在 1#MBR 設(shè)備區(qū)低壓配電間，監(jiān)控范圍是 1#MBR 設(shè)備區(qū)、1#MBR 膜 區(qū)、加藥間;LCU5 設(shè)在 2#MBR 設(shè)備區(qū)低壓配電間，監(jiān)控范圍是 2#MBR 設(shè)備區(qū)、2#MBR 膜 區(qū)、尾水消毒;

3、設(shè)備層：

1）設(shè)備層由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（儀表、變送器、測(cè)控單元、動(dòng)力設(shè)備的控制器等）和控制 器的通訊組成。

2）本工程檢測(cè)和測(cè)量?jī)x表根據(jù)工藝要求設(shè)置了水質(zhì)分析儀表和過(guò)程控制儀表兩大類型。3）本工程根據(jù)工藝設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)控制情況，帶有工藝設(shè)備自帶控制單元（ECU）。

4.3加藥控制

水處理中的加氨與加藥控制與加氯控制方式的操作流程是相互一致的。所以，通過(guò)PLC，就是可編程邏輯控制器能夠?qū)崿F(xiàn)流量的科學(xué)控制、相關(guān)濃度信息的采集，把測(cè)量數(shù)值和事先設(shè)置好的數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)其中的誤差原因，進(jìn)而獲取科學(xué)的控制參數(shù)，對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行調(diào)整，有效控制污水廠廠的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)。運(yùn)用PLC 技術(shù)，能夠?qū)λ幚磉^(guò)程中藥物的劑量進(jìn)行合理控制，加快水處理的效率，達(dá)到整個(gè)水處理系統(tǒng)的高效運(yùn)作。另外，基于 PLC 技術(shù)的處理及時(shí)性與可靠安全性，能快速、精確做到污水廠廠系統(tǒng)的運(yùn)行[4]。

4.4 系統(tǒng)運(yùn)行

使用電氣自動(dòng)化技術(shù)，能夠加快水處理效率，釋放勞動(dòng)力，節(jié)約勞動(dòng)成本，使污水廠的經(jīng)濟(jì)效益得到增強(qiáng)。所以，在水處理廠中，將電氣自動(dòng)化技術(shù)引導(dǎo)其中，運(yùn)用PLC 技術(shù)，能夠提高測(cè)量數(shù)據(jù)的精確性，按照事先設(shè)定的數(shù)值來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高效運(yùn)行。

結(jié)語(yǔ)

污水處理自動(dòng)化系統(tǒng)是一個(gè)完整開(kāi)放的系統(tǒng)。未來(lái)的污水處理自控系統(tǒng)會(huì)是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能化于一體的系統(tǒng)，未來(lái)發(fā)展的主導(dǎo)趨勢(shì)水處理自動(dòng)化控制的網(wǎng)絡(luò)化作業(yè)、智能化，遠(yuǎn)程訪問(wèn)和管理也將逐漸應(yīng)用到水處理中去。

參考文獻(xiàn)：

[1]淺談電氣自動(dòng)化在建筑工程中的應(yīng)用[J].童兵.科學(xué)之友.2011（22）

[2]探究電氣自動(dòng)化控制設(shè)備可靠性[J].石會(huì).科技風(fēng).2019（01）

[3]電氣自動(dòng)化技術(shù)在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用探討[J].鄭向榮.科技風(fēng).2012（12）

[4] 淺談電氣自動(dòng)化存在的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)策略[J].馬寧.科技資訊.2018（27）

（作者單位：杭州余杭水務(wù)控股集團(tuán)有限公司）