電氣工程自控系統(tǒng)在污水處理工藝中的運(yùn)用探索

祝學(xué)工

摘 要：近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)化進(jìn)程的加快，我國環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，因此政府提高了對環(huán)境保護(hù)的重視，水污染是重要的環(huán)境污染之一，城市污水的排放量每年大幅度增加，因此污水處理問題受到了越來越普遍的關(guān)注。但是由于污水處理工藝復(fù)雜，且工作強(qiáng)度大，再加上我國水污染控制水平較低，污水處理自動控制技術(shù)有限，因此基于電氣工程的自動控制系統(tǒng)在污水處理工藝中的應(yīng)用，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，能夠提高污水處理的自動化程度，優(yōu)化自動控制的過程，提高污水處理的效率。

關(guān)鍵詞：電氣工程；自控系統(tǒng)；污水處理工藝；運(yùn)用探索

引言

由于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展較晚，早期缺乏對環(huán)境污染的重視，環(huán)境保護(hù)設(shè)備和自動控制系統(tǒng)發(fā)展起步較晚，因此與國外發(fā)達(dá)技術(shù)水平有一定的差距，在國外PLC、DCS和現(xiàn)場總線等先進(jìn)的自動控制技術(shù)早已被廣泛地使用，因此國外污水處理的水平和污水處理工藝得到了明顯的提高，達(dá)到了非常好的污水處理效果。重慶市排水有限公司排水項(xiàng)目投運(yùn)以來，累計(jì)處理污水31億立方米，削減COD84萬噸。各廠負(fù)荷率一直保持在90%以上，出水水質(zhì)全面達(dá)到或優(yōu)于國家一級B標(biāo)準(zhǔn)，出水綜合達(dá)標(biāo)率保持在100%的良好水平，安全工作始終可控在控，隨著新環(huán)保法、安全生產(chǎn)法全面施行和社會環(huán)保監(jiān)督力度加大，圍繞著安全生產(chǎn)運(yùn)行以及節(jié)能減耗增效的標(biāo)準(zhǔn)，做到了安全生產(chǎn)零事故。隨著對污水處理工藝和自動控制的研究，并積極引進(jìn)國外先進(jìn)的技術(shù)，我國污水處理控制水平近年來已經(jīng)得到了提高，本文對電氣工程自控系統(tǒng)在污水處理工藝中的運(yùn)用進(jìn)行了探索。

1污水處理過程中出現(xiàn)的問題

隨著城市主城區(qū)人口的不斷增長，配套管網(wǎng)不斷完善，污水的收集量也在不斷增加，尤其是在雨季，當(dāng)來水量超過了設(shè)計(jì)的負(fù)荷時，有大量的污水沒有經(jīng)過充分的處理就直接排出，已經(jīng)成為城市污水排放急需解決的重要問題。例如受到多種因素的影響，污水廠的全年來水量將其不均勻，能夠有效處理的污水非常有限，再加上初沉池溢流量較大，在很大程度上造成了水量和能耗的浪費(fèi)，除此之外，二沉池配水不夠均勻，偏流非常嚴(yán)重，不但增加了調(diào)節(jié)工作的強(qiáng)度，而且也難以及時實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)的效果。二沉池負(fù)荷較高的情況下，會造成翻泥現(xiàn)象，甚至?xí)绊懗鏊乃|(zhì)。目前的污水處理廠污水處理工藝中各自存在不同的問題，需要對污水處理系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行仔細(xì)的分析之后，采取相應(yīng)的解決措施。

2污水處理電氣自控系統(tǒng)

所謂電氣自控系統(tǒng)，就是通過計(jì)算機(jī)軟件、硬件以及PLC進(jìn)行控制的一種人機(jī)操作系統(tǒng)，操作者通過計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)各個部分的運(yùn)轉(zhuǎn)，與此同時，對每臺設(shè)備進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)控，將每臺設(shè)備的實(shí)時數(shù)據(jù)采集之后傳到計(jì)算機(jī)，然后經(jīng)過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的計(jì)算，確定對控制對象的控制量。對于污水處理系統(tǒng)來說，電氣自控就是對整個污水處理的過程參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，將采集到的數(shù)據(jù)傳到計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析和校驗(yàn)，從而發(fā)出合理的指令，對處理工藝進(jìn)行控制。污水處理電氣自控系統(tǒng)可以分為兩個部分，一是PLC的程序設(shè)計(jì)，主要負(fù)責(zé)自動化的控制，另一個是VB程序設(shè)計(jì)，主要負(fù)責(zé)PLC與PC端的通信。

3污水處理廠電氣工程自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

按照污水處理廠的工藝流程，增設(shè)相應(yīng)的現(xiàn)場PLC控制站以及檢測儀表，并將中心控制室設(shè)于地上。自控系統(tǒng)采用PLC控制系統(tǒng)，系統(tǒng)采用工業(yè)界目前流行的控制模式，即開放的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)加上流行通用的組態(tài)軟件以及可靠通用的PLC模塊，系統(tǒng)配置和功能設(shè)計(jì)按各工藝處理階段無人值守的原則進(jìn)行。對于廠內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)按分層分布式原則設(shè)計(jì)，系統(tǒng)分為2層：中控室層和現(xiàn)場控制單元。在中控室層能集中監(jiān)視廠內(nèi)設(shè)備的實(shí)時運(yùn)行情況，并可通過PLC獨(dú)立完成設(shè)備的監(jiān)視和控制功能。現(xiàn)場控制單元除接收中控室層指令并向中控室層傳送數(shù)據(jù)外，還可內(nèi)部自成相對獨(dú)立的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。通過PLC和現(xiàn)場操作員終端可以獨(dú)立完成廠內(nèi)相關(guān)設(shè)備的監(jiān)視和控制功能。根據(jù)工藝特點(diǎn)及全廠平面布置，擬設(shè)一個中央控制室和七個現(xiàn)場控制站。七個現(xiàn)場控制站分別為反沖處理控制站、加藥間控制站、脫水車間控制站、除臭控制站、紫外消毒控制站、反硝化濾池控制站和除碳硝化濾池控制站，反硝化濾池和除碳硝化濾池采用電磁閥島。

4污水處理自動控制的限制因素

隨著人類發(fā)展和科技進(jìn)步，在污水處理領(lǐng)域出現(xiàn)了很多新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備、新材料，在使用的過程中，不但要考慮技術(shù)的先進(jìn)性，還要考慮其成熟性和實(shí)用性，從而使工程設(shè)計(jì)更加合理。電氣工程自控系統(tǒng)在污水處理中的應(yīng)用主要是為了促進(jìn)污水處理的高效低耗運(yùn)行，但是限制污水處理自控系統(tǒng)有效發(fā)揮作用的因素主要有以下幾種。（1）一些檢測工具還不夠穩(wěn)定，例如氣味檢測技術(shù)、進(jìn)行深度除磷處理的亞硝酸氮等等，可靠性無法保證。（2）污水處理的傳感器僅僅發(fā)揮了檢測功能，在污水流量的控制和前饋控制等高級控制策略中沒有得到充分的應(yīng)用。（3）很多早期建設(shè)的污水處理廠，由于受到當(dāng)時諸多條件的限制，自控技術(shù)水平很低，而且缺少配套的自控設(shè)備和儀器，在排放標(biāo)準(zhǔn)普遍提高的基礎(chǔ)上，要想建立健全完善的自控系統(tǒng)體系要克服很多問題.（4）自控系統(tǒng)所需要的軟件和儀器行業(yè)不夠規(guī)范，再加上目前自控技術(shù)不夠透明，制約了自控系統(tǒng)在污水處理工藝中的使用.（5）很多污水處理廠沒有認(rèn)識到電氣工程自控系統(tǒng)在污水處理工藝中的使用價值，以及自控系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能降耗會給企業(yè)帶來怎樣的經(jīng)濟(jì)效益，因此在建設(shè)污水處理系統(tǒng)的時候，投資自控系統(tǒng)的熱情不高。與此同時，監(jiān)管部門也沒有認(rèn)識到全面應(yīng)用電氣工程自控系統(tǒng)會有效保障污水排放的達(dá)標(biāo)，對環(huán)境保護(hù)有著重要的意義，將會產(chǎn)生很大的經(jīng)濟(jì)效益，所以沒有發(fā)揮出作為監(jiān)管部門的溝通協(xié)調(diào)作用，限制了自控系統(tǒng)在污水處理工藝中的運(yùn)用。（6）對于污水處理自控系統(tǒng)的宣傳培訓(xùn)不到位，沒有建立完善的培訓(xùn)知識體系也是重要的影響因素。

5污水處理自動控制的發(fā)展趨勢

由上述內(nèi)容可以看出，未來污水處理自控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢主要有以下幾個方面。（1）研究和發(fā)展基于氣味檢測、亞硝酸氮以及微生物等檢測工具于軟件相結(jié)合的檢測技術(shù)，提高檢測的可靠性。（2）是能夠?qū)崿F(xiàn)基于模型的模糊邏輯、預(yù)測控制、在線模擬和變量統(tǒng)計(jì)分析等方面的開發(fā)和應(yīng)用。（3）是要全面地將污水處理單元的過程控制與自控系統(tǒng)結(jié)合起來，全面實(shí)現(xiàn)高效率低能耗的運(yùn)行。（4）將遙感、遙測和遙控技術(shù)，以及高速數(shù)字技術(shù)和先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合到自控系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)對污水處理的無人化自動控制。（5）要建立健全教育培訓(xùn)體系，對污水處理的工作人員進(jìn)行系統(tǒng)的培訓(xùn)，構(gòu)建完善的知識體系，加深他們對自控系統(tǒng)工作流程的理解，從而提高對自控系統(tǒng)的管理效率。

結(jié)語

基于電氣工程的自控系統(tǒng)利用了先進(jìn)的引硬件和控制系統(tǒng)軟件，并通過先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)總線技術(shù)，能夠很好地滿足污水處理工藝和設(shè)備的需要，保證污水處理的處理量和處理質(zhì)量，具有可靠性高、利用性好、操作簡便、方便實(shí)時控制和經(jīng)濟(jì)合理等優(yōu)勢。除此之外，還能夠完全達(dá)到環(huán)保部門所要求的排放標(biāo)準(zhǔn)，具有非常良好的社會效益，因此，對電氣工程自控系統(tǒng)在污水處理工藝中的運(yùn)用進(jìn)行探索，是非常重要和非常必要的，通過對自控系統(tǒng)合理地進(jìn)行使用、管理和維護(hù)，能夠有效緩解水污染問題，更能滿足可持續(xù)發(fā)展的要求。

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