山西某污水廠污水處理自控系統(tǒng)提標(biāo)改造案例分析與研究

王芳芳 大同市西郊污水處理廠

1 引言

工業(yè)4.0概念的不斷深入，各種工業(yè)系統(tǒng)開始在提標(biāo)改造項(xiàng)目中不斷深化自動(dòng)控制理念。污水處理廠作為一個(gè)城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施，其高效、穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于城市發(fā)展是十分重要。為認(rèn)真貫徹黨的十九大精神，把習(xí)總書記視察山西時(shí)提出的“采取超常舉措、全方位、全地域、全過程開展生態(tài)環(huán)境保護(hù)”的指示落到水污染防治工作中，盡快實(shí)現(xiàn)大同市地表水環(huán)境質(zhì)量有效改善。山西省大同市人民政府于2018年7月制定了《大同市域十里河、御河、口泉河、甘河等七條河流重點(diǎn)污染源專項(xiàng)整治方案》；2020年御河利仁皂斷面、桑甘河固定橋斷面達(dá)到地表水Ⅳ類水質(zhì)（TN除外）。所以，對(duì)此地區(qū)水處理廠提標(biāo)改造工程是十分必要的。本文就是針對(duì)此項(xiàng)目中的自控系統(tǒng)改造進(jìn)行詳細(xì)分析，為類似工程改造提供參考。

2 案例污水處理廠基本情況及設(shè)計(jì)原則

為了充分的理解上述原則，結(jié)合工程實(shí)際，主要是對(duì)現(xiàn)有西郊污水處理廠進(jìn)行提標(biāo)改造。改造由兩期組成。本文針對(duì)的案例有七套PLC控制系統(tǒng)，分別為二期細(xì)格柵（PLC1）、二期鼓風(fēng)機(jī)旁及變配電間（PLC2）、二期A2O脫水機(jī)房（PLC3）、二期A2O凈水間（PLC4）、一期細(xì)格柵（PLC5）、一期10kV變電站（PLC6）、一期脫水機(jī)房（PLC7）。各 PLC與中控室通過數(shù)據(jù)總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。改造完成后出水總規(guī)模為10萬(wàn)m3/d，出水水質(zhì)執(zhí)行地表Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)（TN除外）。依據(jù)其現(xiàn)狀，將利用原有設(shè)備放到首要位置，這樣可以做到有效的節(jié)省投資，此外，一些新增的系統(tǒng)會(huì)和之前的控制系統(tǒng)有一定的不融合現(xiàn)象，這就要求對(duì)兩者的兼容性不斷進(jìn)行考量，總之要改造后的自控系統(tǒng)是先進(jìn)、可靠、且實(shí)用的。新的控制中心充分考慮系統(tǒng)對(duì)未來趨勢(shì)發(fā)展的兼容性，適應(yīng)當(dāng)前系統(tǒng)需求。

3 自控系統(tǒng)的改造內(nèi)容

3.1 原有自控系統(tǒng)改造的主要內(nèi)容

考慮到投資水平，依據(jù)工藝要求盡可能的保留了原有的可利用部分。總體來說，對(duì)原有自控系統(tǒng)進(jìn)行了一定水平的改造擴(kuò)容，這樣可以滿足本次污水深度處理升級(jí)改造的需要。

3.2 新增自控系統(tǒng)的主要內(nèi)容

根據(jù)工藝的要求，新增鼓風(fēng)機(jī)房PLC8、MBR池PLC9、超濾車間PLC10。

3.3 改造后自控系統(tǒng)的主要內(nèi)容

改造擴(kuò)容后的系統(tǒng)組成如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)組成圖

（1）控制中心監(jiān)控站（如圖2所示）。控制中心是新建的，系統(tǒng)包含兩套監(jiān)控計(jì)算機(jī)組，是對(duì)污水處理廠的日常總體工作進(jìn)行布局和統(tǒng)籌，計(jì)算機(jī)的顯示屏幕可以實(shí)時(shí)的查看工藝動(dòng)態(tài)。同時(shí)，設(shè)置一臺(tái)視頻監(jiān)控計(jì)算機(jī)，對(duì)全廠的生產(chǎn)區(qū)間實(shí)現(xiàn)精細(xì)監(jiān)視。在中控室建立一臺(tái)8M寬大屏幕，可以將視頻及數(shù)字信號(hào)傳輸顯示。

圖2 控制中心監(jiān)控站布置圖

（2）現(xiàn)場(chǎng)控制站。現(xiàn)場(chǎng)控制站采用可編程控制器 PLC。根據(jù)工藝流程，全廠共設(shè)10個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站，其中現(xiàn)有7個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站 PLC1-7，做局部改造后保留使用，另外新增3個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站 PLC8、PLC9、PLC10，它們的功能為：

PLC1：二期細(xì)格柵間PLC。負(fù)責(zé)二期的進(jìn)水井、粗格柵、提升泵房、細(xì)格柵、曝氣沉沙池部分的設(shè)備自控和數(shù)據(jù)采集，本次新增實(shí)際點(diǎn)數(shù)DI:5,DO:15,AI:9,AO:5。

PLC2:：二期鼓風(fēng)機(jī)房及變配電間PLC。負(fù)責(zé)二期的初塵池、生物池、鼓風(fēng)機(jī)房、老提升泵房部分的設(shè)備自控和數(shù)據(jù)采集。本次原PLC柜升級(jí)增加2套變頻信號(hào)，增加IO站04IO1、04RIO2兩個(gè)點(diǎn)數(shù)相同可以放在一個(gè)IO機(jī)柜內(nèi)，由于設(shè)備改進(jìn)較大，故本次更換原PLC系統(tǒng)，保存設(shè)備原接線不變。

PLC3：二期A2O脫水機(jī)房PLC。負(fù)責(zé)二期的A2O脫水機(jī)房部分的設(shè)備自控和數(shù)據(jù)采集，該系統(tǒng)為原脫水機(jī)設(shè)備廠家自帶，本次新增4臺(tái)脫水機(jī)，控制系統(tǒng)由脫水機(jī)廠家自帶。

PLC4：二期A2O凈水間PLC。負(fù)責(zé)二期的二沉池、凈水間、消毒間部分的設(shè)備自控和數(shù)據(jù)采集。

PLC5：一期細(xì)格柵間PLC。負(fù)責(zé)一期的進(jìn)水井、粗格柵、提升泵房、細(xì)格柵、曝氣沉沙池部分的設(shè)備自控和數(shù)據(jù)采集。本次改造新增3套電動(dòng)閘門，信號(hào)接入一期細(xì)格柵1PLC1。

PLC6：一期10kV變電站PLC。負(fù)責(zé)一期的氧化溝、二沉池部分的設(shè)備自控和數(shù)據(jù)采集。由于設(shè)備增改較多，新增一期氧化溝原轉(zhuǎn)碟設(shè)備拆除，同時(shí)增加26臺(tái)攪拌器及4臺(tái)混合液回流泵以及儀表，拆除原PLC2至控制室低壓配電柜設(shè)備接線，故本次更換原PLC系統(tǒng)，保存設(shè)備原接線不變。

PLC7：一期脫水機(jī)房PLC。負(fù)責(zé)一期的脫水機(jī)房部分的設(shè)備自控和數(shù)據(jù)采集，該系統(tǒng)為原脫水機(jī)設(shè)備廠家自帶。

PLC8：新建鼓風(fēng)機(jī)房及變配電間PLC。負(fù)責(zé)新建初沉池、污泥泵房及膜格柵、生物池、臭氧接觸池、消毒池及出水計(jì)量槽部分的設(shè)備自控和數(shù)據(jù)采集，PLC主站帶4個(gè)子站。

PLC9：MBR設(shè)備間PLC。負(fù)責(zé)新建MBR膜部分的設(shè)備自控和數(shù)據(jù)采集，PLC主站帶6個(gè)子站。

PLC10：新建超濾車間PLC。負(fù)責(zé)新建超濾車間的設(shè)備自控和數(shù)據(jù)采集，PLC主站帶14個(gè)子站。

（3）安防系統(tǒng)。門禁系統(tǒng)包括：02初沉池、污泥泵房及膜格柵新增門禁系統(tǒng)2套。06超濾膜新增門禁系統(tǒng)3套。18綜合樓-自控新增門禁系統(tǒng)2套。19食堂新增門禁系統(tǒng)1套。20傳達(dá)室新增門禁系統(tǒng)1套。視頻監(jiān)控包括：對(duì)新建建筑物增加相應(yīng)的視頻攝像監(jiān)控系統(tǒng)。

4 結(jié)論

綜上所述，本文以山西大同市某污水處理廠的自控系統(tǒng)提標(biāo)改造方案進(jìn)行詳細(xì)的分析，本案例的自控改造根據(jù)工藝的要求，新增鼓風(fēng)機(jī)房PLC8、MBR池PLC9、超濾車間PLC10。本文案例的提標(biāo)改造工程有效地節(jié)省了投資，此外，對(duì)于一些新增設(shè)備和原有控制系統(tǒng)的不融合現(xiàn)象進(jìn)行了解決，改造后的自控系統(tǒng)是先進(jìn)、可靠、且實(shí)用的。