生活水處理自動化控制系統改造

于亮 周雨婷 蔡威

摘要：我國城市地區的人口聚集量較大，生活污水的排放量也比較大，要確保城市環境的整潔性，為人們提供一個美好的生活家園，就必須做好城市生活污水的治理工作。然而，就當前的現狀而言，我國很多城市的生活污水治理狀況都不是很樂觀，在實際治理的過程中還存在諸多問題，只有切實解決這些問題，才能改善城市居民的整體生活質量。本文針對自動化技術在污水處理過程中的應用，使得傳統污水處理方式得到改善，簡化運維人員操作過程，提高污水處理各單元處理結果的可視性，通過自動控制降低污水廠能耗。

關鍵詞：生活水;處理;自動化;改造

引言

近些年以來，我國的生態環境質量日趨下降，特別是很多城市地區，由于生活垃圾的大量堆積以及生活污水的隨意排放，導致人們的生活環境越來越差，生活污水未經處理就直接排放將會造成極大的不良影響，不僅會污染周邊的土壤、水質等，同時還會增大城市地區的生態負擔，威脅城市生態系統的正常運轉。為了改進傳統的污水處理系統，以PLC為控制器，根據污水處理的工藝要求，制定系統總體方案，包括硬件設計和軟件設計，實現高效的污水處理工藝和PLC控制技術完美結合，為城市生活污水處理系統提供了自動化控制方案，節省了人力成本，提高系統的污水處理能力。

1城市生活污水的來源及特點

1.1城市生活污水的來源

一般來說，城市生活污水主要是從居民的日常生活中產生的，人們平常洗漱、做飯等都會消耗大量的水資源，同時也會排放出大量污水。同時，學校、醫院、旅館等場所也會產生大量的污水和廢水，包括洗滌廢水、下水道殘渣污水、雨水等。由此可見，城市生活污水的來源十分多樣化，要從根本上控制污染的出現面臨較大的困難。

1.2城市生活污水的特點

城市生活污水主要表現出下列特點：首先，污水中往往包含大量的懸浮物質，包括食物殘留的渣滓以及其他常見的生活垃圾等，這就導致很多污水的顏色往往非常深。另外，由于生活污水中包含的有機物質非常多，因此，一旦發生有機物質腐爛的問題，就會發出很刺鼻的味道，這對周邊居民的正常生活有著極大的負面影響，同時也會對生態環境造成十分嚴重的污染。其次，人們在洗衣過程中排放出的廢水，由于用了洗衣粉或洗衣液，通常有著很高的含氮量和含磷量，很可能致使水體過于營養化，醫院所排放的廢水則通常含有諸多可能致病的細菌或者微生物，此類廢水的危害也是非常大的。

2生活水處理自動化控制系統改造

2.1污水處理系統的改造方案

將PLC控制的處理系統作為核心系統，針對系統中的工藝以及控制情況進行分析對比。所設計的污水自動控制系統主要分成兩個部分，一是控制系統，二是硬件以及軟件設計。運用PLC進行控制，代替常規的控制系統，根據其他的檢測方式，對于水質進行檢測與分析。隨后將數據以某種形式傳送給PLC，接著運算水質的信號。外面的執行機構也需要同時工作，在保證水質合格的同時還要進行調整。通過這種方式能完全實現污水自動化處理，當水質情況超過安全的范圍就會發出警報聲，這時就要進行排放出水。這是本設計中最大的優點。

2.2污水處理系統的構成

（1）中水進水泵：污水處理的進水泵可將從工廠或者生活中排放的污水收集到調節池中。（2）調節池：調節池可對水質進行檢測和調節，通過測試污水水質的pH值，來進行相應的控制調節。調節池也起到控制污水水位的作用，可使污水處理量保持在有效范圍內，使控制系統處于連續工作狀態。（3）好氧池：通過控制曝氣機來使液體具有足夠的含氧量，更好地對污水進行二次處理，盡快使污水進行分解有機物質的步驟。對比其他控制來說，好氧池控制部分極其重要，且操作最為復雜。（4）過濾器：可過濾液體中不易被肉眼觀察到的微小顆粒和雜質，將處理好的污水進行過濾，篩除雜質，反復對液體進行過濾和反洗步驟。并利用石英砂和活性炭材質吸收液體中的有害物質，對污水進行徹底清洗。（5）消毒池：過濾后的水還不能直接使用，要經過消毒池進行藥物消毒后才能符合用水要求，添加藥物消毒可殺死水質中的細菌和微生物等有害物質，以達到國家用水標準。（6）儲水池：此時污水處理已基本完成，最后只要將處理好的水進行集中儲存，方便之后的調用，即整個污水處理控制過程結束。

2.3污水處理控制系統的硬件選擇

污水處理控制系統硬件的選擇主要是對核心硬件進行選型和設計，包括PLC硬件的選擇、液位傳感器的選擇、PLC程序設計。控制核心為PLC硬件和采集信息的傳感器，最終用于實際的現場執行設備。PLC控制系統：PLC適用范圍較廣，主要用于循環掃描、集中輸出，由外部信號和內部程序按順序有序進行運行處理，且運行結果信息并不會被及時處理，而要先存放在存儲器單元，必須執行完最后一步，系統才會對信號進行相關處理。從目前形式來看，PLC按規模可分為大、中、小型。大、中型PLC采用模塊分化式分布，以CPU為核心部件對模塊進行相關拓展，并對現場進行數據采集，針對實際情況加載相關控制模塊;小型PLC采用主機CPU和I/O模塊集中控制，由于I/O模塊主體規模不大，所以可通過拓展模塊進行拓展控制，裝載數據模塊由PLC類型和現場實際情況決定。

2.4污水處理控制系統的I/O設計

對PLC污水處理系統的設計需要考慮制作成本低、結構簡潔、制作簡單等方面，整體設計思路首先要對輸入輸出端進行設計，繪制I/O分配表，根據表格確定完整的設備原理圖，并進行合理的硬件原理圖設計。

結束語

一般對污水的處理包含了厭氧、好氧兩個階段，通過這兩個階段的處理，能夠將污水中極少數的碳水化合物和較多的可燃氣體提取出來，并且根據其他工藝進行回收再利用，這樣就能做到循環利用水資源。該控制系統不僅可以實時監控數據信息，還能自動運行系統并修改相關數據，已達到設計目的。

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