探析電氣自動(dòng)化技術(shù)在污水處理廠中的應(yīng)用

馬安泰

摘 要：污水處理廠通過(guò)投入電氣自動(dòng)化技術(shù)，將使工業(yè)、企業(yè)的生產(chǎn)力有所提高，管理成本、人力成本、項(xiàng)目成本都將有所降低，從而使企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力更加強(qiáng)大，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益雙贏的良好運(yùn)營(yíng)模式。本文闡述了電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展與污水處理方式，探討分析了電氣自動(dòng)化技術(shù)在污水處理廠中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)及其現(xiàn)狀問(wèn)題，并論述了加強(qiáng)電氣自動(dòng)化技術(shù)在污水處理中應(yīng)用的措施。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化技術(shù)；發(fā)展；污水處理方式；現(xiàn)狀問(wèn)題；應(yīng)用；措施

一、電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展與污水處理方式分析

1、電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。電氣自動(dòng)化技術(shù)是通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)把眾多的帶有通信接口的控制設(shè)備、檢測(cè)元件、執(zhí)行器件與主計(jì)算機(jī)連接起來(lái)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行智能化管理，實(shí)現(xiàn)集中數(shù)據(jù)處理、集中監(jiān)控、集中分析和集中調(diào)度的新型生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)。DCS，F(xiàn)CS，SCADA，PLC等技術(shù)的蓬勃發(fā)展為自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了新的生機(jī)，它們?cè)诠I(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用為各行業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)提供了極大的方便。電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用應(yīng)當(dāng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、方便、安全、可靠，應(yīng)從生產(chǎn)成本、設(shè)備安裝、工藝要求、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、管理維護(hù)綜合考慮。電氣自動(dòng)化從20世紀(jì)50年代始被我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)所利用，其名稱(chēng)為工業(yè)企業(yè)電氣自動(dòng)化，后逐漸發(fā)展成為電氣自動(dòng)化技術(shù)。20世紀(jì)60年代，由于出現(xiàn)了現(xiàn)代控制理論，且自動(dòng)控制與信息處理相結(jié)合，致使電氣自動(dòng)化技術(shù)飛速發(fā)展。隨后，20世紀(jì)80年代電氣自動(dòng)化技術(shù)廣泛使各種制造業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等日益發(fā)達(dá)，又被探索性的應(yīng)用于工農(nóng)商等經(jīng)濟(jì)支柱性的產(chǎn)業(yè)。我國(guó)污水處理廠將電氣自動(dòng)化技術(shù)大量應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)域始于20世紀(jì)90年代。電氣自動(dòng)化該技術(shù)的內(nèi)涵較為豐富，涵蓋了包括電子、電力、電力電子等技術(shù)在內(nèi)的多個(gè)學(xué)科的技術(shù)內(nèi)容，且其在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較為普遍，因此發(fā)展前景較為廣闊。該技術(shù)在投入生產(chǎn)過(guò)程中的要求較高，不僅需要專(zhuān)業(yè)、系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計(jì)，而且需要結(jié)合各個(gè)行業(yè)、產(chǎn)地，因地制宜、因材預(yù)設(shè)方案，更需要與電子技術(shù)有效結(jié)合。

2、污水處理方式的分析。污水處理的方式有多種，主要包括厭氧生物處理技術(shù)、好氧生物處理技術(shù)、離子交換樹(shù)脂處理技術(shù)、反滲透工業(yè)污水處理技術(shù)、電氣自動(dòng)化污水處理技術(shù)等。其中厭氧生物處理技術(shù)雖然已經(jīng)進(jìn)行了第二代、第三代的升級(jí)，具有是增大了高徑比，加快了上升流速，經(jīng)過(guò)處理的污水質(zhì)量也有所提升。好氧生物處理技術(shù)也具有高負(fù)荷轉(zhuǎn)化利用空氣中氧含量，加快微生物代謝速度，減少泥污量的作用。離子交換樹(shù)脂處理技術(shù)具有處理重金屬的功能，可以將排出來(lái)的污水置換為冷卻水，以達(dá)到回收再利用的環(huán)保、可持續(xù)的效果。膜分離技術(shù)具有分離精華功能和濃縮功能，具有流程簡(jiǎn)單、節(jié)約電量、操作便捷的優(yōu)點(diǎn)。在工業(yè)污水處理中，上述幾種技術(shù)都被因地制宜的使用，但是與電氣自動(dòng)化技術(shù)相比，均有自動(dòng)化不足的劣勢(shì)，即沒(méi)有完全自動(dòng)化。

二、電氣自動(dòng)化技術(shù)在污水處理廠中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)及其現(xiàn)狀問(wèn)題分析

1、電氣自動(dòng)化技術(shù)在污水處理廠中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)。主要表現(xiàn)為：電氣自動(dòng)化技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用能夠全自動(dòng)化，即該技術(shù)無(wú)需人力，僅僅需要借助電腦、監(jiān)視器、中央控制設(shè)備等遠(yuǎn)程一起對(duì)工作區(qū)域的各類(lèi)設(shè)備進(jìn)行控制，通過(guò)預(yù)設(shè)程序即可完成處理污水的任務(wù)。該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于污水處理技術(shù)中有利于減少人力成本，可以集中人力做出污水處理以外的工作。這項(xiàng)技術(shù)在大型工業(yè)生產(chǎn)基地更為適用，能夠高效處理污水，降低處理的人力、物力、經(jīng)濟(jì)成本，實(shí)現(xiàn)工業(yè)效益的最大化。

2、電氣自動(dòng)化技術(shù)在污水處理廠中應(yīng)用的現(xiàn)狀問(wèn)題分析。我國(guó)污水處理廠直到90年代以后才開(kāi)始引進(jìn)自動(dòng)控制系統(tǒng)，但大多是直接引進(jìn)國(guó)外成套自控設(shè)備，國(guó)產(chǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用還比較少。先后設(shè)置PID調(diào)節(jié)、比值、前饋、后饋、FCS，DCS和最初的以太網(wǎng)技術(shù)，經(jīng)歷了幾次重大的變革，自動(dòng)化水平有了較大的提高。目前我國(guó)污水處理廠最為先進(jìn)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)是用工業(yè)以太網(wǎng)配合FCS作為系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，也是世界上最先進(jìn)的自動(dòng)化系統(tǒng)，該系統(tǒng)配以高性能、高可靠的PLC控制站，并具有服務(wù)器的最新一代的控制系統(tǒng)。目前有些污水處理廠設(shè)置了自動(dòng)化控制系統(tǒng)，力求對(duì)整個(gè)污水處理過(guò)程實(shí)行全面監(jiān)控。單仍然存在諸多問(wèn)題，主要表現(xiàn)為：（1）主要控制設(shè)備功能不穩(wěn)定，特別是在儀表的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性來(lái)看，不能完全達(dá)到由計(jì)算機(jī)控制的要求。（2）自控水平低，距智能化自動(dòng)控制還有很大差距。（3）運(yùn)行條件變化范圍大，某些工藝環(huán)節(jié)尚在不斷調(diào)整。

三、加強(qiáng)電氣自動(dòng)化技術(shù)在污水處理廠中應(yīng)用的措施

1、加強(qiáng)對(duì)污水處理設(shè)備的改造。為了提高污水處理效率，需要增加脫水機(jī)和PLC柜，把新增的脫水機(jī)PLC柜的運(yùn)行信號(hào)聯(lián)到中控室，避免重新進(jìn)行布線。使用交換機(jī)聯(lián)接脫水間PLC柜，通過(guò)一根信號(hào)線接到中控室交換機(jī)。改造現(xiàn)場(chǎng)的配電線路，互鎖了曝氣機(jī)的二次控制回路，解決了中控室不能控制曝氣機(jī)啟停的問(wèn)題。氧化溝的變頻曝氣機(jī)由于控制轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)處在開(kāi)關(guān)柜控制和機(jī)旁控制方式時(shí)，變頻器模擬量4～20mA電流輸入電路斷開(kāi)，使得不能輸入變頻器運(yùn)行頻率，變頻器控制失效，不能運(yùn)行。經(jīng)研究，我們短接模擬量電流輸入的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)控制回路，保證變頻器的有效運(yùn)行；變頻器頻率信號(hào)（模擬量）未能轉(zhuǎn)化為運(yùn)行信號(hào)（開(kāi)關(guān)量）進(jìn)而輸出給PLC，使得上位機(jī)無(wú)法判斷曝氣機(jī)是否運(yùn)行。經(jīng)自動(dòng)化人員改進(jìn)后，只需給出變頻器頻率信號(hào)（模擬量）即可實(shí)現(xiàn)設(shè)備正常運(yùn)行。

2、強(qiáng)化PLC源程序的修改、優(yōu)化。電氣自動(dòng)化技術(shù)在污水處理運(yùn)行中，采用的是巡檢制度，將各分散值班點(diǎn)集中到中心控制室值班操作。所以必須對(duì)比較重要的報(bào)警參數(shù)根據(jù)實(shí)際情況做進(jìn)一步修改。通過(guò)對(duì)PLC可編程控制器的源程序進(jìn)行修改、編譯，主要是啟停液位、報(bào)警液位、邏輯控制、出水流量、加藥間液位、提升泵站液位差等。不僅實(shí)現(xiàn)了設(shè)備按工藝流程運(yùn)行的要求，而且機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的準(zhǔn)確性、安全性有了很大提高，電氣故障大為減少。故障點(diǎn)檢查也很方便，降低了電氣設(shè)備的故障率，使自動(dòng)化運(yùn)行更加穩(wěn)定。

3、加強(qiáng)電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。我國(guó)現(xiàn)行電氣自動(dòng)化污水處理技術(shù)主要應(yīng)用的控制技術(shù)主要集中在格柵單元控制、進(jìn)水泵房單元控制、改良SBR池單元控制、鼓風(fēng)機(jī)房單元控制、加氯間單元控制、脫水機(jī)房單元控制幾種方式。國(guó)外的電氣自動(dòng)化污水處理技術(shù)較為發(fā)達(dá)，自動(dòng)控制方式多于我國(guó)的控制方式。雖然現(xiàn)行的自動(dòng)化污水處理技術(shù)發(fā)展較為滯后，距離實(shí)現(xiàn)真正的完全電氣自動(dòng)化污水處理技術(shù)具有一定的差距，但是隨著科技的發(fā)展與研究的進(jìn)步，未來(lái)污水處理結(jié)合電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨向?qū)⑹歉纳扑|(zhì)、降低耗能、提升效益。因此必須加強(qiáng)電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)電氣自動(dòng)化污水處理技術(shù)將是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能化于一體的系統(tǒng)，水處理自動(dòng)化控制的網(wǎng)絡(luò)化作業(yè)、智能化將是未來(lái)發(fā)展的主導(dǎo)趨勢(shì)，遠(yuǎn)程訪問(wèn)和管理也將逐漸應(yīng)用到水處理中去。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著人們對(duì)環(huán)保問(wèn)題的日益重視，并且由于污水排放處理是影響環(huán)保質(zhì)量的重要因素之一，因此實(shí)現(xiàn)污水處理系統(tǒng)的自動(dòng)化控制勢(shì)在必行。為了降低不必要的能源消耗，充分利用水資源，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)環(huán)保的共同發(fā)展，只有不斷改進(jìn)，完善污水處理的自控技術(shù)。因此對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)在污水處理廠中的應(yīng)用進(jìn)行分析具有重要意義。

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