污水處理廠自控系統(tǒng)改造問(wèn)題分析

李昌柏

摘要：傳統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，是單純開(kāi)展污水處理廠設(shè)備的管理和控制，以遠(yuǎn)程操控方式，解決污水處理廠運(yùn)行中存在的問(wèn)題。但隨著社會(huì)發(fā)展，污水中有害元素的增多，傳統(tǒng)的管控方式已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)今需求。為此，就需要對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)加以改造和優(yōu)化，在原有功能基礎(chǔ)上，增設(shè)預(yù)警、報(bào)警功能，從而實(shí)現(xiàn)污水處理廠的自動(dòng)化、智能化管控，提高污水處理效率。

關(guān)鍵詞：污水處理廠;自控系統(tǒng);改造問(wèn)題

為控制污水污染，增大我國(guó)水資源利用率，污水處理廠有必要加大新技術(shù)、新材料、新系統(tǒng)的應(yīng)用，對(duì)傳統(tǒng)的自控系統(tǒng)予以改造升級(jí)，從而降低污水中有害物質(zhì)的含量，削弱對(duì)環(huán)境的影響。本文就對(duì)污水處理廠中自控系統(tǒng)改造問(wèn)題加以分析，提出了對(duì)應(yīng)解決方案，以達(dá)到水資源保護(hù)目標(biāo)。

1? 自控系統(tǒng)

自控系統(tǒng)在污水處理廠中占據(jù)重要位置，一方面可實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器設(shè)備運(yùn)行情況及數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)和控制，另一方面可對(duì)工藝流程實(shí)行科學(xué)把控，加強(qiáng)污水處理高效性、可靠性，保護(hù)水環(huán)境。再者，自控系統(tǒng)可做好通信及信息資源共享，為各部門(mén)工作開(kāi)展及方案調(diào)整提供充足依據(jù)，在保證工作質(zhì)量的基礎(chǔ)上，降低污水處理廠運(yùn)營(yíng)中能源的損耗，彰顯智能化、自動(dòng)化管控效果[1]。

2? 自控系統(tǒng)現(xiàn)狀

我國(guó)分布的污水處理廠多為中小型企業(yè)，在自控系統(tǒng)設(shè)置和應(yīng)用上，多是通過(guò)PLC控制或中央控制室控制這兩種模式實(shí)現(xiàn)的，但由于小型污水處理廠自身特點(diǎn)及所在區(qū)域環(huán)境的不同，自控系統(tǒng)配置也會(huì)存在差異性，系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行也會(huì)隨之發(fā)生改變，為相關(guān)管理和后期維護(hù)帶來(lái)較大難度。部分污水處理廠因自控系統(tǒng)存在資金損耗、人力浪費(fèi)問(wèn)題，為污水處理廠帶來(lái)較大經(jīng)營(yíng)壓力。

另外，一些污水處理廠在前期設(shè)計(jì)和建設(shè)中，并未安裝自控閥門(mén)，導(dǎo)致自控系統(tǒng)在啟動(dòng)和管理時(shí)需要借助人力，將自控系統(tǒng)從原來(lái)的自動(dòng)化轉(zhuǎn)變成半自動(dòng)或手動(dòng)化，不利于污水處理工作的順利開(kāi)展。

鑒于此，我國(guó)就有必要加大污水處理廠自控系統(tǒng)的研究改造力度，結(jié)合現(xiàn)存問(wèn)題，采取科學(xué)有效的措施方案，提高自控系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)效率，加強(qiáng)自動(dòng)化、智能化管理，以改進(jìn)污水處理質(zhì)量，減少能源、成本的損耗，為企業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

3? 具體項(xiàng)目探討

3.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

某市中小型污水處理廠，按照現(xiàn)有的進(jìn)出水指標(biāo)要求，在處理過(guò)程中，有效剔除污水中含有的懸浮物、有機(jī)物、氮磷等雜質(zhì)。為此，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，采取A2/0+高效過(guò)濾池的處理工藝，該方式技術(shù)成熟度高、靈活性強(qiáng)、出水質(zhì)量有保障，可滿足現(xiàn)有的規(guī)范指標(biāo)要求。在處理過(guò)程的監(jiān)管中，直接采用PLC和WINCCV7.0監(jiān)控軟件。

3.2 自控系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀

參照7年時(shí)間的運(yùn)行數(shù)據(jù)可知，自控系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性強(qiáng)、出現(xiàn)故障概率較低，能夠有效改進(jìn)出水水質(zhì)。同時(shí)自控系統(tǒng)運(yùn)行中，可對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)加以實(shí)時(shí)監(jiān)督，維護(hù)信息數(shù)據(jù)收集可靠性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決故障問(wèn)題，降低危險(xiǎn)系數(shù)[2]。但隨著時(shí)間的推移，一些外電網(wǎng)運(yùn)行中的干擾，使得自控系統(tǒng)出現(xiàn)了一些故障，主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

首先，原有的CPU模塊存儲(chǔ)卡無(wú)法完成程序的在線下載。其次，控制室中的DI模塊存在電流傳輸過(guò)大，電阻燒焦現(xiàn)象;濾池內(nèi)的DI模塊出現(xiàn)連接器損壞問(wèn)題，無(wú)法正常使用。再次，濾池與預(yù)處理機(jī)房中的CPU模塊在上電測(cè)試中無(wú)任何反應(yīng)，檢查發(fā)現(xiàn)，內(nèi)部主板芯片燒毀。最后，加藥加氯設(shè)備的工作狀態(tài)無(wú)法上傳到指定位置，無(wú)法做到實(shí)時(shí)監(jiān)控和分析。

由于設(shè)備使用時(shí)間較長(zhǎng)，一些設(shè)備已經(jīng)無(wú)法做到動(dòng)態(tài)聯(lián)網(wǎng)處理，進(jìn)而降低自控系統(tǒng)運(yùn)行有效性。兩處PLC控制站故障，無(wú)法調(diào)試恢復(fù);部分儀表失去功能。由于污水處理廠生產(chǎn)技術(shù)和業(yè)務(wù)的改進(jìn)，原系統(tǒng)已不能滿足對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程和關(guān)鍵設(shè)備的實(shí)時(shí)全方位監(jiān)控。綜合上述原因，我公司決定對(duì)該市污水處理廠自控系統(tǒng)實(shí)施升級(jí)改造。

3.3 改造方案

3.3.1 基礎(chǔ)改造

基礎(chǔ)改造目的是解決系統(tǒng)故障，恢復(fù)功能效用。針對(duì)上文提到的一些故障問(wèn)題，可采取以下處理方式：其一，PLC控制站故障。一方面可直接更換復(fù)合系統(tǒng)要求的CPU控制器，另一方面更換兼容性好、容量較大的內(nèi)存卡。還可以通過(guò)更換DP通訊頭90度出角的方式加以改善。

其二，加氯加藥監(jiān)控故障。人員可將加氯加藥裝置運(yùn)行信息數(shù)據(jù)直接連接到濾池中的PLC站內(nèi)，如果該P(yáng)LC站有足夠的預(yù)留I/O點(diǎn)，則可以直接增加。如果沒(méi)有足夠的預(yù)留I/O點(diǎn)，則增加相應(yīng)模塊。需要增加的信號(hào)點(diǎn)數(shù)為：DI：15，DO：5，AI：2。接入信號(hào)后，開(kāi)展PLC編程及上位軟件編程。

其三，中控室軟件更新時(shí)，出現(xiàn)與環(huán)保部門(mén)聯(lián)網(wǎng)問(wèn)題，可將以往中控室中上位軟件加以更新和優(yōu)化，安裝WINCC組態(tài)軟件，以滿足聯(lián)網(wǎng)要求，加強(qiáng)信息傳遞的實(shí)時(shí)性，提高信息查詢效率。

其四，部分功能無(wú)法使用問(wèn)題。先對(duì)自控系統(tǒng)及相關(guān)軟件進(jìn)行全面檢查和了解，找出存在的問(wèn)題項(xiàng)，及導(dǎo)致功能無(wú)法發(fā)揮的原因，之后借助PLC控制編程系統(tǒng)完成軟件系統(tǒng)的重新編制和處理，根據(jù)功能要求做好科學(xué)調(diào)試，恢復(fù)系統(tǒng)功能，加強(qiáng)自控效果。

3.3.2 系統(tǒng)優(yōu)化

自控系統(tǒng)的調(diào)整工作是在滿足功能需求，做好過(guò)程監(jiān)控，保證出水水質(zhì)的基礎(chǔ)上開(kāi)展的。根據(jù)目前發(fā)展需求，優(yōu)化自控系統(tǒng)需做到以下幾點(diǎn)：

首先，為維持進(jìn)口水質(zhì)分析儀表間的正常通訊，需要在PLC站內(nèi)設(shè)置通訊模塊，檢測(cè)進(jìn)出口水質(zhì)的COD、氨氮參數(shù)，隨時(shí)統(tǒng)計(jì)瞬時(shí)流量和累計(jì)流量，并上報(bào)環(huán)保局在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

其次，由于該污水處理廠位于化工生產(chǎn)園區(qū)，為保障園區(qū)內(nèi)污水的及時(shí)凈化處理，改進(jìn)出水量監(jiān)測(cè)效率，特在廠外回用泵后的主管增加了一臺(tái)電磁流量計(jì)，與進(jìn)口水量對(duì)比分析[3]。

再次，系統(tǒng)內(nèi)增加鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量和壓力儀表設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)力和壓力變化參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和掌握，獲取的數(shù)據(jù)信息直接顯示在界面上。

最后，增加污泥濃度，對(duì)排污濃度、排泥時(shí)間加以控制，改善淤泥處理效果。

加大信息化建設(shè)力度。

結(jié)合目前污水處理廠發(fā)展實(shí)況，在自控系統(tǒng)改造和優(yōu)化中，應(yīng)加大信息技術(shù)的融入，構(gòu)建信息化管理平臺(tái)，為信息信號(hào)傳遞、設(shè)備儀器監(jiān)控提供可靠依據(jù)，確保自控系統(tǒng)功能的充分發(fā)揮。

一是借助信息技術(shù)開(kāi)展電能管控。在信息技術(shù)作用下實(shí)現(xiàn)電力數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)獲取，借助與現(xiàn)有系統(tǒng)間的通訊，了解不同階段、不同車間電能使用情況，且利用信息平臺(tái)，加快電能使用數(shù)據(jù)的查詢和獲取，為電能調(diào)度和管理提供依據(jù)，減少能源損耗。

二是成本分析。利用信息技術(shù)可對(duì)污水處理廠運(yùn)行中支出的各項(xiàng)成本費(fèi)用進(jìn)行匯總和分析，了解費(fèi)用支出情況，再借助與水量等信息的對(duì)比，找出是否存在超支問(wèn)題，加以調(diào)整和優(yōu)化，做好企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的科學(xué)把控。

三是數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的構(gòu)建。在信息技術(shù)支持下，可建立存管時(shí)間長(zhǎng)，容量大的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，以此完成報(bào)表的快速制作和修改，通過(guò)不同形式的報(bào)表顯示污水處理廠運(yùn)行情況、損耗情況等，從而為系統(tǒng)優(yōu)化及工作調(diào)整提供助力，提高污水處理效率。

4? 結(jié)語(yǔ)

污水處理廠中自控系統(tǒng)改造雖然還存在一些問(wèn)題有待解決，但隨著先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)，結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整，現(xiàn)存問(wèn)題將逐漸被解決，改善自控系統(tǒng)運(yùn)行水平，促使其性能的充分發(fā)揮，以此改進(jìn)污水處理質(zhì)量，維護(hù)我國(guó)用水環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

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[2]安玲.自動(dòng)化控制在污水處理廠的應(yīng)用分析[J].信息記錄材料.2020（09）：79-80.

[3]付騰飛，丁世剛.城鎮(zhèn)污水處理廠工藝升級(jí)改造分析探討[J].環(huán)境與發(fā)展.2019（04）：63-64.

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