污水處理廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)

熊學(xué)堂

(洛陽(yáng)元煜自控工程有限公司,河南洛陽(yáng) 471023)

污水處理廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)

熊學(xué)堂

(洛陽(yáng)元煜自控工程有限公司,河南洛陽(yáng) 471023)

自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用于污水的處理過(guò)程,具有節(jié)約資源、節(jié)約管理成本、提高凈水的質(zhì)量、減少人為的原因等優(yōu)點(diǎn),因此自動(dòng)化處理系統(tǒng)應(yīng)用于污水處理是非常必要的。文章主要對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)功能和原理進(jìn)行了論述,對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)在污水處理廠應(yīng)用的可靠性,自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展和改進(jìn),已經(jīng)取得的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了闡述。

污水處理廠 自動(dòng)化控制 控制系統(tǒng)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,城市化進(jìn)程得到了不斷地加快,城市污染問(wèn)題也變得越來(lái)越突出,特別是水污染問(wèn)題,對(duì)于水污染的處理必須引起高度重視。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,自動(dòng)化技術(shù)在很多行業(yè)都得到了發(fā)展,自動(dòng)化水平在污水處理行業(yè)也得到了快速提高。目前,自動(dòng)化技術(shù)在污水處理廠中進(jìn)行自動(dòng)化控制,保證了出水質(zhì)量的穩(wěn)定,使低成本處理污水的目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn),效率更高,可靠性更強(qiáng),因此自動(dòng)化控制系統(tǒng)在污水處理廠的應(yīng)用前景是比較廣闊的。

1 自動(dòng)化控制的功能和原理

1.1 自動(dòng)化控制系統(tǒng)的原理

污水廠的自動(dòng)化控制系統(tǒng)是由人機(jī)界面設(shè)備和信號(hào)采集系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和現(xiàn)場(chǎng)儀表三部分組成。自動(dòng)化控制系統(tǒng)的構(gòu)建主要是指設(shè)備的選擇和三部分系統(tǒng)形式。建立工藝曲線是自動(dòng)化分析系統(tǒng)的主要功能,通過(guò)人工輸入方法和在線實(shí)時(shí)采集,將進(jìn)、出水的氨氮、磷、色度等工藝過(guò)程控制和主要指標(biāo)的回流比、溶解氧、污泥濃度等指標(biāo)進(jìn)行綜合分析并且通過(guò)曲線進(jìn)行對(duì)比,使最佳工藝曲線能夠找到,并且對(duì)工藝實(shí)施科學(xué)控制。

工藝控制部分主要是由電控執(zhí)行機(jī)構(gòu)、工位PLC、上位工控機(jī)組成。上位機(jī)的智能控制是工藝控制部分的核心,上位機(jī)的專業(yè)軟件來(lái)完成這一部分功能,這些專業(yè)軟件工作可靠性較高,采取的工作方式是時(shí)鐘循環(huán)掃描方式。智能化控制是上位工控機(jī)所具有的控制功能,可以利用污泥濃度、溶解氧、時(shí)間等指標(biāo)達(dá)到多重控制的目的,實(shí)現(xiàn)智能化自動(dòng)分析。要對(duì)污泥濃度指標(biāo)進(jìn)行科學(xué)設(shè)定,對(duì)剩余污泥泵和回流泵進(jìn)行科學(xué)控制,為了降低能耗,要保證活性污泥量;為了保證工藝應(yīng)當(dāng)設(shè)置溶解氧的上下限。

上位機(jī)所發(fā)送的信號(hào)由工位PLC執(zhí)行,電控執(zhí)行機(jī)構(gòu)是按照一定的程序完成工作,根據(jù)工藝要求制定任務(wù),對(duì)剩余污泥泵、回流泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備實(shí)施自動(dòng)控制。

1.2 污水處理廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)功能

污水處理廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)是以WinCC為工作平臺(tái),其主要功能有:(1)在中心控制室可以在線實(shí)時(shí)控制操作被控設(shè)備,對(duì)任意一臺(tái)設(shè)備都可以進(jìn)行停啟操作,并且對(duì)所獲取的數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行在線處理。(2)各現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)以及運(yùn)行工況可以通過(guò)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的顯示功能以圖形的形式顯示出來(lái)。(3)數(shù)據(jù)管理功能也就是分析和比較歷史數(shù)據(jù)庫(kù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù),優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程,為生產(chǎn)控制提供依據(jù)。(4)當(dāng)在線數(shù)據(jù)如設(shè)備故障、污泥濃度、溶解氧、COD超過(guò)規(guī)定的值時(shí),報(bào)警功能就會(huì)發(fā)生作用,報(bào)警系統(tǒng)就會(huì)語(yǔ)音報(bào)警,相關(guān)設(shè)備就會(huì)停止工作,并且能夠進(jìn)行記錄和打印。(5)打印功能可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)打印和人工打印,可以對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和工藝指標(biāo)輸出圖形和報(bào)表。

2 污水處理廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)

2.1 污水處理廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

污水處理廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)要綜合考慮經(jīng)濟(jì)、安全、管理、生產(chǎn)等多種因素,自動(dòng)化控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)要將相關(guān)設(shè)備和各工藝生產(chǎn)過(guò)程納入其中,使自動(dòng)化控制系統(tǒng)達(dá)到價(jià)格合理、性能可靠、技術(shù)先進(jìn)的目的。為了保證污水處理廠運(yùn)行協(xié)調(diào)一致,就應(yīng)該采取數(shù)據(jù)共享、分散控制,集中管理和監(jiān)控。

要保證自動(dòng)化控制系統(tǒng)在配置上的適應(yīng)性和完整性,滿足污水處理工藝、生產(chǎn)管理對(duì)自動(dòng)化控制的要求。要選擇高集成的設(shè)備以滿足集成化原則的要求,便于維護(hù)、管理、控制。為了使系統(tǒng)擴(kuò)展能力得到加強(qiáng),就應(yīng)當(dāng)遵循模塊化原則,應(yīng)當(dāng)在硬件和軟件方面選用模塊化、通用化、商業(yè)化的結(jié)構(gòu)設(shè)備。

硬件配置應(yīng)當(dāng)操作維護(hù)簡(jiǎn)便,擴(kuò)展靈活、適應(yīng)能力強(qiáng)、可靠性較高,要符合國(guó)際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。配置具有完整的系統(tǒng)平臺(tái)、良好的人機(jī)界面、開(kāi)放性結(jié)構(gòu)軟件;現(xiàn)場(chǎng)控制軟件、監(jiān)控軟件、管理軟件的編制從方便控制、管理最優(yōu)的角度進(jìn)行。

2.2 自動(dòng)控制過(guò)程

2.2.1 PLC1#站

PLC1#站主要是控制粗細(xì)格柵系統(tǒng)以及進(jìn)水提升泵房設(shè)備。主要的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為儲(chǔ)泥池超聲波液位,粗格柵超聲波液位差,進(jìn)水泵房超聲波液位,提升泵運(yùn)行頻率、電流。監(jiān)測(cè)設(shè)備為儲(chǔ)泥池推流攪拌機(jī)、砂水分離器、吸砂行車、細(xì)格柵、進(jìn)水提升泵、粗格柵。本站實(shí)現(xiàn)的主要功能有實(shí)現(xiàn)吸砂行車系統(tǒng)和砂水分離器的聯(lián)動(dòng)運(yùn)行;根據(jù)時(shí)間周期或者液位差對(duì)格柵機(jī)的啟停進(jìn)行控制,格柵機(jī)與粗格柵螺旋輸送機(jī)聯(lián)動(dòng);提升泵的啟停臺(tái)數(shù)的控制是根據(jù)液壓位決定,先開(kāi)先停某臺(tái)水泵;提升泵的啟停是根據(jù)進(jìn)水泵房液位決定,格柵機(jī)的啟停是由時(shí)間周期或者粗格柵前后液位差控制,格柵機(jī)與粗格柵螺旋輸送機(jī)聯(lián)動(dòng)。

2.2.2 PLC2#站

PLC2#站控制系統(tǒng)主要是由2-2#遠(yuǎn)程I/O柜、2-1#遠(yuǎn)程I/O柜、PLC2柜組成。曝氣羅茨風(fēng)機(jī)是PLC2柜監(jiān)控的主要對(duì)象,主要檢測(cè)信號(hào)為累計(jì)流量、風(fēng)管瞬時(shí)流量、風(fēng)管壓力、曝氣羅茨風(fēng)機(jī)運(yùn)行電流等。除臭系統(tǒng)、6臺(tái)內(nèi)回流污泥泵、生化池12臺(tái)攪拌機(jī)是2-1#遠(yuǎn)程I/O柜主要監(jiān)控對(duì)象;檢測(cè)的主要信號(hào)是SS(濁度)、生化池DO(溶解氧)。二沉池兩臺(tái)刮吸泥機(jī)、兩臺(tái)電動(dòng)閘門、兩臺(tái)剩余污泥泵、二沉池配水井的兩臺(tái)外回流污泥泵是2-2#監(jiān)控對(duì)象,主要檢測(cè)信號(hào)為累計(jì)流量、出水瞬時(shí)流量、出水COD、出水PH。該站主要實(shí)現(xiàn)的功能是:采集儀表信號(hào)和各個(gè)設(shè)備狀態(tài);遠(yuǎn)程控制刮吸泥機(jī)、剩余污泥泵、外回流污泥泵、攪拌器等設(shè)備;DO值可以人工進(jìn)行任意設(shè)定,設(shè)定的值應(yīng)當(dāng)控制在一定的范圍內(nèi)。

2.2.3 脫水系統(tǒng)PLC控制站

兩套脫水機(jī)設(shè)備分別被套脫水機(jī)PLC柜控制,根據(jù)工藝要求對(duì)脫水機(jī)、進(jìn)泥螺桿泵、泥切割機(jī)進(jìn)行控制。

2.2.4 加藥系統(tǒng)PLC控制站

污泥處理的加藥系統(tǒng)設(shè)備的控制和管理是由脫水機(jī)房自動(dòng)加藥系統(tǒng)執(zhí)行。

2.2.5 恒壓供水控制站及外線消毒系統(tǒng)PLC控制站

紫外線消毒系統(tǒng)是采取PLC柜為設(shè)備配套提供,紫外線燈對(duì)出水進(jìn)行消毒。二沉池上清液經(jīng)紫外線消毒系統(tǒng)消毒小部分輸送回廠區(qū)進(jìn)行回用,大部分排出。

3 控制模式

刮吸泥機(jī)、回流泵、曝氣羅茨風(fēng)機(jī)、推流器、攪拌器、提升泵、吸砂行車、細(xì)格棚、粗格棚等設(shè)備的控制模式都可以是遠(yuǎn)程控制和就地控制兩種模式:遠(yuǎn)程控制就是設(shè)備的啟停由操作員提高上位機(jī)操作界面進(jìn)行;就地控制也就是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制柜對(duì)沒(méi)備進(jìn)行操作。超聲波液位差計(jì)在細(xì)格柵、粗格柵前后應(yīng)該各安裝一套,格柵阻塞程度可以通過(guò)格柵前后的液位差來(lái)反映,并且將信息傳輸?shù)絇LC控制器,進(jìn)行分析計(jì)算。

4 污水處理廠自動(dòng)化故障與報(bào)警

污水處理廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)擁有較為完備的報(bào)警功能和參數(shù)保護(hù),例如參數(shù)的超出高低限報(bào)警、設(shè)備過(guò)載保護(hù)、泵的低液位停機(jī)保護(hù)等。一旦發(fā)生報(bào)警,就會(huì)有一個(gè)報(bào)警提示窗口在上位機(jī)畫面中彈出,能夠顯示報(bào)警狀態(tài)和報(bào)警設(shè)備。點(diǎn)擊“總確認(rèn)”或者“確認(rèn)”按鈕,對(duì)于報(bào)警的關(guān)閉需要再次點(diǎn)擊關(guān)閉按鈕。

5 污水廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)的維護(hù)與保養(yǎng)

要做到每天定時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行巡查, 聽(tīng)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)聲音是否處于正常狀態(tài),查看設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)是否正常,一旦發(fā)現(xiàn)異常情況,要及時(shí)給予停機(jī),確保設(shè)備不被損壞,對(duì)于部分設(shè)備要注意適時(shí)進(jìn)行加油,并且要通知專業(yè)人員進(jìn)行維修。

自動(dòng)檢測(cè)儀表故障的報(bào)警主要是由于檢測(cè)儀表本身問(wèn)題造成測(cè)得的結(jié)果與實(shí)際值差別較大或者被測(cè)參數(shù)超出測(cè)量范圍而發(fā)生報(bào)警。對(duì)于一些探頭、精密的儀器來(lái)說(shuō),污水廠的環(huán)境是非常惡劣的。因此要認(rèn)真做好保養(yǎng)和定期的維護(hù)工作。(1)對(duì)于各種儀表要定期進(jìn)行校正。長(zhǎng)期的運(yùn)行過(guò)程中,儀表產(chǎn)生誤差是不可避免的,儀表測(cè)量的準(zhǔn)確性很難得到保證,應(yīng)當(dāng)定期對(duì)分析儀表每月進(jìn)行校正一次。為了驗(yàn)證化驗(yàn)室儀器性能就需要對(duì)一些檢測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行認(rèn)真檢測(cè),并且將測(cè)得數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)儀表測(cè)量結(jié)果比較,如果有較大的差異,就應(yīng)當(dāng)對(duì)化驗(yàn)室的儀器進(jìn)行校正,一定要確保化驗(yàn)室的儀器測(cè)量準(zhǔn)確。(2)要做到定期對(duì)檢測(cè)儀表傳感器進(jìn)行認(rèn)真清潔。為了保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,要有專人對(duì)探頭進(jìn)行清洗,特別是PH、SS、DO儀等這些儀表直接與污水接觸,每一個(gè)月都要進(jìn)行清洗一次,做到專人負(fù)責(zé)清洗,從而保證儀表工作的正常,對(duì)儀表的探頭進(jìn)行清洗時(shí)要選用優(yōu)質(zhì)柔軟的材料,不能使儀表造成損壞。

[1]楊永軍.污水處理廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)的建立與應(yīng)用[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè),2013(23).

[2]吳培森.關(guān)于污水處理廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)的探討[J].城市建設(shè)理論研究,2013(20).

[3]范培寶,鄭汝,吳偉偉.污水處理廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)的建立與應(yīng)用[J].節(jié)能,2011,30(10).