污水處理自動化控制系統的設計研究

崔煥俞 辛靜 孫慧智

摘 要：在城市化進程持續加快趨勢下使得各大城市人口數量不斷遞增，在城市規劃建設中污水處理是重要構成部分之一，這就需要采取一些先進的技術對污水進行處理，自動化控制系統的運用可以提高城市污水處理效果，促進城市的可持續發展。本文在對污水處理自動化控制系統的設計原理進行分析的基礎上，探討了污水處理自動控制系統設計的整體思路，并對如何更好地實現污水處理自動化控制系統的設計措施進行了闡述。

關鍵詞：污水處理;自動化控制系統;設計

1 引言

隨著社會經濟的高速發展，促使整個社會向著商業化方向不斷，但是在轉化中出現了一些生態問題，其中水污染是重點，在實際的污水處理中有許多工業廢水直接投倒，流入到湖泊中，這就造成很大面積的水污染，導致水質出現惡化，危害到了人們的身體健康。所以要根據水污染對污水進行有效處理，且通過設計污水自動化控制系統對每一個過程進行分析，從而達到降低成本的目的。

2 污水處理自動化控制系統原理

污水處理廠在進行污水處理的過程中，對于自動化系統的應用已經非常廣泛，并且取得了非常好的應用效果。對于自動化系統的應用原理主要是通過計算機技術，將各種污水處理設備進行連接，將各種設備在運行過程中的參數進行記錄和收集，然后通過對這些數據進行分析，從而發出合理的指令，優化控制整個處理工藝。由此可見，在污水處理的過程中，對于自動化系統的應用受到各種儀器的影響，主要體現在一部分的儀器工作穩定性不夠，導致最終的污水處理效果不佳。因此，為了確保污水處理自動化控制系統能夠發揮出更大的作用，需要加強自動化控制系統的設計工作，確保每一個環節都能對污水進行高效地處理。

3 污水處理自動控制系統的設計要求

我國在污水處理方面的自動化應用雖有一定的年頭，但早期的污水處理廠在進行自動化設備的應用時，多配備的自動化設備和儀器性能較低，在排放標準提高的同時要想構建健全的自動系統需要克服許多方面的問題。為了保證污水處理廠的自動化控制系統能夠更好地運行，需要采取有針對性的措施加以解決。對于整個設計過程中所使用到的電氣設備，都需要保證其可靠性和穩定性，從而確保其在工作的過程中能夠高效運行。同時，為了實現對傳感器的高效利用，需要充分利用中控室層來實現對設備運行的監控和控制，并且需要將PLC的作用充分發揮出來，實現監視和控制功能的獨立完成。最后，針對于落后的設備需要及時地進行更新換代，以確保相關設備運行的高效性。

4 污水處理自動化控制系統的設計要點

4.1 PLC控制站設計

在一般狀態之下，在開展污水處理工作的時候，因污水處理工藝具備不穩定的性能，就會對污水處理水平造成直接影響，而應用PLC控制系統可以很大程度提升污水處理控制水平，例如在進行污水處理時，可以通過科學設計PLC控制站，能夠使得污水處理過程中的化學反應更加充分，并且與污水內的微生物新陳代謝相結合，綜合性的處理污水處理吸附在微生物表面中的細菌，以此防止水資源二次污染的發生，使得水分子可以得以快速的氧化和分解。對于污水處理PLC控制站的設計，通常情況下是采用開放式計算機網絡、流行通用組態軟件以及PLC模塊，通過高效的設計能夠使得PLC控制站的作用充分發揮出來。

4.2 中間控制層

中間控制層主要是對各個監控站和控制站進行銜接的，一般為了將各站點之間的銜接工作做得更好，在選擇網絡時主要以光纖工業以太網或比較成熟的工業總線網絡為主，再通過對PLC控制的混合結構通信方式的使用，來對各設備的運行情況進行數據的監測、采集和分析等處理工作。一般在進行中間控制層設計的時候，會設置三個站點，一號站點的控制箱往往會設置在細格柵間配電室的內部，這一站點內所控制的運行設備有電動的進水閥、變頻分離器等;二號站點的控制箱往往會被設置在污水廠的變電所處，這一站點所控制的運行設備有相應的攪拌器、排泥泵、曝氣機等;三號站點的控制箱則會被設置在污泥回流泵房內，這一站點所控制的運行設備主要以帶式壓濾機為主。一般情況下，在對運行設備的控制器進行選擇的時候，往往會在中間控制層的站點之中進行選擇，從而使其成為整個控制系統內的控制器，再通過對于傳輸功能加強的網絡為媒介，可以實現對各個運行設備的運行狀態進行了解，并且還能將所收集到的數據信息進行及時地分析，能夠及時地找到設備的故障所在，進而采取有效的措施加以處理，確保各運行設備的更好運行。

4.3 設置智能設備層

智能設備層的設置能夠實現在無人看守的情況下，對于各運行設備實現自動化的控制和管理，從而實現各設備的高效、穩定運轉。在對智能設備層在進行設置的時候，需要將變頻器、流量計以及熱電阻等智能設備設置在每一個控制站點之內，這樣便于這些智能化的設備將所采取到的設備運行數據以信號的形式傳輸到PLC系統中。值得注意的是，在對大型或者中型的污水處理廠進行智能設備層的設置時，采用的是以現場總線網絡方式進行布置的。如果是對小型的污水處理廠進行智能設備層的設置，則需要通過星型拓撲結構來進行布置。在將自動化儀器儀表和控制設備進行連接時，需要使用到硬接線電纜實施連接。

4.4 實施在線儀器監測

通常情況下，污水處理廠要將脫氮處理的污水集中在污水池中，再按照一定的比例分配為消化段和反硝化段，所以可以引入在線監測的檢測儀器實時監督控制硝化反應段與反硝化反應段，從而準確的檢測器溫度、流量以及pH值、分子氧等影響反應的含量，為一部分不符合實際情況的范圍調整到合理指標范圍之內。此外，在線儀器檢測系統還可以通過利用自動化技術，使得儀器可以很長時間監督控制污水段，達到監控污水變化情況。另外整合數據后可以更加科學合理的應用技術。此外，污水處理廠還會在污水廠污水排口安裝檢測儀器，對脫氮后水是否與放回大自然標準相符合進行把握。

4.5 實現自動技術的革新

隨著科學技術的進一步發展，污水處理自動化技術也會隨著不斷的更新和完善，為了進一步提升污水處理的能力，對于現有的污水自動化控制技術還需要進行不斷的革新。例如在當前污水處理的過程中，對于智能控制技術的應用，不僅能夠對污水處理自動化系統進行更好地控制，同時還能實現更好地污水處理目標。對于智能控制系統的應用，主要依賴于專家系統和人工神經網絡控制技術。人工神經網絡控制技術是一種類似于人體神經元細胞系統，這是亞符號處理系統，由許許多多類似于人體神經元細胞的單元交織而成，有著極強的適應性和很大的容錯能力。由于具有種種優越的性能，受到眾多專家學者的關注，近年來這種技術也被正式能運用到污水處理的自動控制上來。數據顯示，通過對這一技術的有效應用，能夠準確對污水的成分進行估計，實現污水的實時和精準控制。

4.6 結合人工綜合自動化管理

在對污水進行處理的過程中，為了更好地實現污水處理效果，在應用自動化控制系統的同時，還需要綜合人工進行管理，能夠進一步避免因為自動化控制系統的誤差而造成的錯誤。例如：在對污水池內的液位、酸堿度等進行管理時，通過人工對相關顯示屏進行實時關注，能夠在發現問題的第一時間進行停機處理，以免造成嚴重的后果。

5 結語

綜上所述，對環保質量造成影響的一個重要因素是污水排放，這就需要設計污水處理自動化控制系統，對水資源進行充分利用，確保經濟與環境保護共同協作與發展。

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