污水處理廠自動化控制系統(tǒng)分析及其控制功能的實現(xiàn)

徐衛(wèi)東

摘 要：現(xiàn)如今中國的市場經(jīng)濟社會正在飛速的發(fā)展，但是，在發(fā)展的背后還有非常嚴重的環(huán)境影響問題。因為缺乏相應(yīng)的環(huán)保意識，人們的生活污水以及工廠的工業(yè)廢水通常會直接排入到湖泊河流之中，從而引起嚴重的水資源污染和生態(tài)環(huán)境的破壞。隨著現(xiàn)如今人們對環(huán)保的重視增強以及科學(xué)技術(shù)的進步，一些發(fā)達的城市都開始的對污水進行處理的研究工作，開發(fā)了一系列低成本、人工勞動力少的自動化污水處理系統(tǒng)，并且這些自動化控制的污水處理系統(tǒng)開始得到廣泛的應(yīng)用與推廣。

關(guān)鍵詞：環(huán)境污染 污水處理廠 自動化 控制

中圖分類號：X7 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）11（a）-0095-01

由于我國的環(huán)保意識開始增強，我國的環(huán)保力度也開始逐步的加大了，原本我國主要是通過從工業(yè)電源進行控制水污染，現(xiàn)在我國的水污染控制重點已經(jīng)轉(zhuǎn)變到控制城市污水為主的狀態(tài)了。并且，相比較以前的水污染控制系統(tǒng)，現(xiàn)在的控制系統(tǒng)已經(jīng)開始變得智能了，大部分污水處理廠都開始引入自動化控制系統(tǒng)，這樣的控制系統(tǒng)能夠及時的對整個運作系統(tǒng)進行合理調(diào)整，讓污水處理一直保持在最佳的工作狀態(tài)下。本文對污水處理廠的自動化控制系統(tǒng)進行了相關(guān)分析，對其原理進行了探討，以及如何實現(xiàn)其控制的功能。主要內(nèi)容如下：

1 污水處理廠的自動化控制系統(tǒng)原理分析

1.1 對污水處理廠自動化控制系統(tǒng)的認識

現(xiàn)如今的污水處理廠自控系統(tǒng)大多是由信號采集控制、現(xiàn)場儀表以及人機界面設(shè)備這三個主要部分組成。這三個部分的設(shè)備選擇以及系統(tǒng)的形式是自控系統(tǒng)構(gòu)建的關(guān)鍵所在。其中，污水處理廠自動化控制系統(tǒng)主要工作就是，通過在線的實時性采集以及一定的人工輸入方式，來對進出的污水的各項重要指標(biāo)以及整個污水處理工藝的運行來進行合理化的操控，能夠及時的對整個污水處理系統(tǒng)的工作進行調(diào)控，保證污水處理系統(tǒng)能夠一直在最佳狀態(tài)運行，從而達到最好的污水處理效果。

1.2 污水處理廠自動化控制系統(tǒng)的組成

污水處理廠的工藝控制部分是通過工位PLC、上位工控機以及電控執(zhí)行機構(gòu)等機構(gòu)共同組合而成。其核心部位就是能夠進行智能控制的上位機，智能控制功能的正常使用就是通過上位機的專業(yè)應(yīng)用軟件來完成的，這一個軟件程序是采用的時鐘循環(huán)掃描方式來進行工作的，可靠性比較高。由于上位機具有智能控制功能，所以說其可以通過智能化的自動分析來對時間、溶解氧以及污泥濃度等指標(biāo)進行多方面的控制。能夠把污水處理廠的處理工作時間放在用電高峰期之外的時間，能夠自動設(shè)定溶解氧含量的上下限，保證污水處理工作的質(zhì)量足夠高，此外，還能夠?qū)Ω黜椢鬯畯S指標(biāo)進行設(shè)定工作，保證用最低的代價帶來最好的效果，工作效率也就隨之提升了。其余的機構(gòu)起到輔助的作用，服從上位機下達的命令，所有機構(gòu)共同配合就能完成污水處理廠的自動化控制。

換句話說，因為自動監(jiān)控、自動控制、自動分析三部分是污水處理廠自動化程序的關(guān)鍵所在，所有機構(gòu)的共同配合就是為了讓整個污水處理系統(tǒng)完成這三項自動化工作。其中，自動化分析系統(tǒng)主要是利用參數(shù)曲線，以及對現(xiàn)場控制分站反饋回來的參數(shù)數(shù)據(jù)等，通過計算機來進行對比分析，對污水內(nèi)的各種元素的合理指標(biāo)進行判斷，從而制定出最合適的運行工作曲線來控制工藝流程的進行以及整體工作的合理運行。在現(xiàn)場控制部分中，上位機是智能控制系統(tǒng)的關(guān)鍵所在，上文也有指出上位機的功能和作用。此外，工位PLC是對上位機傳來的控制信號進行執(zhí)行的機構(gòu)，通過有關(guān)的設(shè)定程序來控制執(zhí)行設(shè)備進行多重的自動控制，從而達到自動化的目的。在這里有一些要點需要進行掌握，就是整個系統(tǒng)并不是完全自動化的，有部分參數(shù)的輸入工作以及設(shè)備的維修和檢查工作還是需要工作人員參與的。

2 污水處理廠自動化控制系統(tǒng)實現(xiàn)控制功能的方式分析

2.1 粗格柵和提升泵站進行自動化控制

自動化進程需要對一些參數(shù)進行合理測量，在污水處理工作中應(yīng)該考慮到粗格柵前后的位移差，通常我們是采用超聲波液位差計來對其前后的液位差進行測量，如果前后的液位差達到了相關(guān)的設(shè)定值時，污水處理的自動化控制系統(tǒng)就會自動地開啟粗格柵除污機，進行完一個流程之后自動停止。這就屬于一個自動化控制的環(huán)節(jié)。此外，潛污泵的控制也是通過自動化控制進行的。如果在潛污泵上有一定的壓力指示，那么開泵的時候就會自動開啟水泵，在壓力達到一定數(shù)值時就會自動打開電動閥門。

2.2 控制曝氣池中的污泥濃度

系統(tǒng)反應(yīng)池中的微生物總量也是需要進行維持的，智能控制系統(tǒng)會根據(jù)微生物數(shù)目是否合適來對其進行自動化控制。當(dāng)微生物的總數(shù)比較高的時候，水中的懸浮物就會因為過多而影響到水的質(zhì)量，并且過多的微生物也會消耗大量的氧氣增加能耗水平。如果微生物的總數(shù)較少的時候，生物負荷就會超標(biāo)，對污水的處理能力就會相應(yīng)下降，處理過后的水的質(zhì)量也很難達標(biāo)。所以說，在線監(jiān)控系統(tǒng)會隨時判斷反應(yīng)池中微生物的總數(shù)情況，因為微生物是在污泥中大部分存在的，所以說可以通過對污泥的排出和加入來改變反應(yīng)池中的微生物數(shù)目，從而實現(xiàn)自動化的控制。

3 生物池的控制要求

3.1 氧化還原電位

在對水中的氮化物進行測量的時候需要用到氧化還原電位，控制好污水里面的氮值就能有效的減少往地下水中提供營養(yǎng)素。國外大部分氧化還原電位采用的是AZ/O系統(tǒng)，取得了非常好的效果。具體需要控制的數(shù)值為，厭氧段氧化還原電位小于250 mV，缺氧段氧化還原電位在100 mV左右，好氧段的氧化還原電位就要控制在40 mV以上了。

3.2 溶解氧

在生物池的溶解氧控制方面，要把整個工程設(shè)計里面厭氧段溶解氧的值控制在0.2 mg/L之下，缺氧段的溶解氧范圍要在0.5 mg/L以下，好氧段的溶解氧值在1.5到3.5 mg/L之內(nèi)。

3.3 鼓風(fēng)機風(fēng)量調(diào)節(jié)

因為整個系統(tǒng)采用的是鼓風(fēng)曝氣，所以說離心鼓風(fēng)機是完成生物池主要控制的關(guān)鍵。離心鼓風(fēng)機采用HV一Tu曲。的高效離心鼓風(fēng)機，電壓等級為10kV，功率為500kw。空氣調(diào)節(jié)閥控制形式是離心鼓風(fēng)機自動化控制的主要形式，具體操作流程如下：首先是需要空氣調(diào)節(jié)閥進行控制，鼓風(fēng)機的風(fēng)管總壓力進行控制，然后把溶解氧的檢測數(shù)值直接送到PLC中控室中，再把相關(guān)的壓力檢測送到鼓風(fēng)機中空盤內(nèi)，就完成了任務(wù)。

4 結(jié)語

通過上文我們可以看出，雖然說社會上的自動化控制系統(tǒng)發(fā)展速度非常迅速，相關(guān)的技術(shù)和理論也在不斷的更新，但是在污水處理領(lǐng)域，對于污水廠的自動化控制系統(tǒng)的完善和發(fā)展還在進行中。現(xiàn)在的污水處理廠自動化控制系統(tǒng)已經(jīng)可以完成自動化的污水處理工作的，在以后對其軟件和硬件進行更新?lián)Q代，把整個系統(tǒng)的擴展性、通用性、開放性以及兼容性進行調(diào)整提高就能讓自動化控制系統(tǒng)得到良好的發(fā)展，由此看來，污水處理廠的自動化設(shè)計有非常多的選擇，相信在未來污水處理廠自動化控制系統(tǒng)會發(fā)展的更好。

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