智能控制系統(tǒng)在污水處理中的應(yīng)用

孟松坡 楊瑞華

摘要：十三五（2016–2020年）時(shí)期，中國的環(huán)境保護(hù)仍然處于負(fù)重前行困難期和大有作為關(guān)鍵期，中國政府將采取更加有力的措施推進(jìn)綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、低碳發(fā)展，加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)，努力實(shí)現(xiàn)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)融合。而我國又是一個(gè)嚴(yán)重的缺水國，對水之源浪費(fèi)嚴(yán)重，污染嚴(yán)重，現(xiàn)如今污水的治理成為了重中之重，以往的污水之中，往往是電氣控制技術(shù)不完善，不先進(jìn)，在線檢測不到位導(dǎo)致污水處理不達(dá)標(biāo)，浪費(fèi)了人力，財(cái)力。隨著智能化，集成化，自動化技術(shù)的發(fā)展，越來越多的污水處理中心引進(jìn)了智能化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了智能化，無人化的控制要求

關(guān)鍵詞：智能化；自動化；污水處理

1 早期污水處理現(xiàn)狀

早期的污水處理中心一般無法實(shí)現(xiàn)自動化，系統(tǒng)集成化，智能化，更談不上無人化的控制要求。污水處理中心所用設(shè)備多為分布式設(shè)備，大部分設(shè)備為露天設(shè)備，所擁有的電氣控制多為通過現(xiàn)場操作箱的啟停按鈕來控制設(shè)備的運(yùn)行，而污水處理中心本身就是一個(gè)氣味熏天，潮濕的環(huán)境，無人愿意去現(xiàn)場來開停設(shè)備，這樣就出現(xiàn)了一種惡性循環(huán)，越是不愿意管理現(xiàn)場設(shè)備，污水處理中心環(huán)境越惡劣。對設(shè)備和管道產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕，設(shè)備控制的現(xiàn)場箱上的按鈕，指示燈等電氣元器件易出現(xiàn)短路，老化，控制不靈等現(xiàn)狀。同時(shí)經(jīng)過污水處理中心處理過的水是否達(dá)標(biāo)，往往靠抽樣來判斷，不能時(shí)時(shí)的在線監(jiān)控，缺乏監(jiān)督力度。這樣整個(gè)污水處理中心只能靠生產(chǎn)管理人員的責(zé)任心以及管理經(jīng)驗(yàn)來經(jīng)營，嚴(yán)重制約了污水處理中心污水的處理產(chǎn)量與污水處理后的質(zhì)量，失去了污水處理的意義。

2 引進(jìn)自動化，智能化，無人化的控制系統(tǒng)

針對目前污水處理中心的問題，我們經(jīng)過研究與實(shí)踐，把污水處理中心上各個(gè)設(shè)備用自動化技術(shù)進(jìn)行串接起來，實(shí)現(xiàn)了分布式管理，集中化控制的模式，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了無人化的操作手段。使污水處理中心“干凈”“輕松”‘能吃能放起來。

3 系統(tǒng)的具體控制闡述

該控制系統(tǒng)完全采用德國西門子工業(yè)自動化家族的軟硬件設(shè)備，主控制器采用西門子高級可編程控制器S7-1500 CPU系列為核心，現(xiàn)場級通過拓展西門子分布式遠(yuǎn)程IO（ET200SP）為分站點(diǎn)。主機(jī)CPU與分各設(shè)備的分站點(diǎn)采用“快速”“穩(wěn)定”“防干擾”的PROFINET現(xiàn)場總線技術(shù)（以光纖環(huán)網(wǎng)為傳輸介質(zhì)）進(jìn)行銜接。所有的邏輯控制程序都在控制器的CPU中進(jìn)行運(yùn)算，所有設(shè)備的驅(qū)動，反饋，給定等執(zhí)行部分都靠現(xiàn)場的分站上的各種執(zhí)行模塊進(jìn)行執(zhí)行。

4 系統(tǒng)控制模式與邏輯關(guān)系

該系統(tǒng)中具有三種控制方式，現(xiàn)場操作箱控制，上位機(jī)手動控制，上位機(jī)自動控制，其中現(xiàn)場操作箱控制權(quán)限最高，上位機(jī)手動控制次之。三者之間可以相反轉(zhuǎn)換。具體介紹如下：

4.1 上位機(jī)自動控制部分具體邏輯

4.1.1進(jìn)水提升泵站控制

大口井提升泵受到大口井液位計(jì)和消毒池液位計(jì)雙重控制，二級泵站提升泵共3臺，2變頻1工頻，夜間，白天分2級工況運(yùn)行；白天高峰段用2工頻+1變頻運(yùn)行，夜晚低谷運(yùn)行1變頻供水，液位計(jì)低低停泵，低報(bào)警，中液位啟動大口井提升泵，高液位降低泵的轉(zhuǎn)速，高高液位停泵與報(bào)警。

4.1.2格柵機(jī)的邏輯控制

格柵系統(tǒng)一般是有兩臺格柵機(jī)遇一臺螺旋輸送機(jī)組成，其作用為是把進(jìn)水池中污水里面的懸浮物進(jìn)行處雜，細(xì)格柵機(jī)系統(tǒng)的作用為是處雜小顆粒物，將污水進(jìn)入旋流沉砂池中，其二者的電氣控制邏輯相同，都為時(shí)間和液位差同時(shí)控制方式，無論那種控制方式，螺旋輸送機(jī)都采用延時(shí)啟動延時(shí)停止的原則。時(shí)間控制時(shí)，設(shè)定好格柵機(jī)的運(yùn)行時(shí)間與間隔時(shí)間，同時(shí)也設(shè)定好兩臺格柵機(jī)的啟動時(shí)間之間的間隔。液位差控制時(shí)，根據(jù)格柵機(jī)前后液位差來控制格柵機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行，當(dāng)液位差達(dá)到某一個(gè)值（可設(shè)定）時(shí)啟動格柵機(jī)系統(tǒng)，當(dāng)液位差低于某一個(gè)值（可設(shè)定）時(shí)候停止格柵機(jī)系統(tǒng)，格柵機(jī)系統(tǒng)的兩種控制模式可以同時(shí)進(jìn)行。

4.1.3 CASS反應(yīng)池邏輯控制

CASS反應(yīng)池是整個(gè)污水處理的中心，是利用生物技術(shù)進(jìn)行使池中的有機(jī)物被微生物進(jìn)行分解，其過程可分為曝氣、沉淀、潷水、閑置四個(gè)階段。在這四個(gè)階段中電氣自動化控制尤為重要，因?yàn)槌刂械纳飳ρ鯕獾男枨笫潜仨毜?，故需要根?jù)池中的溶氧儀測出池中的氧氣含量進(jìn)行自動的啟停曝氣機(jī)進(jìn)行曝氣。沉淀的過程中根據(jù)池中的污泥濃度計(jì)測量出的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動控制污泥提泵的啟停。潷水裝置需要根據(jù)液位和時(shí)間進(jìn)行同時(shí)的周期性的進(jìn)行啟停工作。

4.1.4 紫外消毒池的電氣邏輯控制

紫外消毒池是整個(gè)污水處理中心的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，也是檢測水質(zhì)是否達(dá)標(biāo)的檢測點(diǎn)，在這個(gè)環(huán)節(jié)下，往往是根據(jù)傳感器測量出排水量的大小而控制紫外消毒池紫外燈的開啟數(shù)量，同時(shí)也根據(jù)水質(zhì)是否達(dá)標(biāo)來控制排水閥門。

4.2手動啟動控制

正個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的每臺可控設(shè)備都具有手動功能，此功能用于整個(gè)污水處理中心初期調(diào)試階段和后期某個(gè)設(shè)備維修階段使用。

4.3現(xiàn)場操作箱控制

當(dāng)設(shè)備維護(hù)人員在現(xiàn)場通過現(xiàn)場箱上的旋鈕打到現(xiàn)場級的時(shí)候，就可以通過現(xiàn)場操作箱上啟動，停止按鈕進(jìn)行現(xiàn)場控制設(shè)備（設(shè)備檢修，設(shè)備調(diào)試階段用）

5 智能化在污水處理中心應(yīng)用總結(jié)

污水處理中心引進(jìn)自動技術(shù)后，使整個(gè)處理中心設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)透明化，在中央控制室非常清楚的看到設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)與水的液位值，COD值，氨氮值，同時(shí)擁有設(shè)備的電流，運(yùn)行時(shí)間等數(shù)據(jù)的報(bào)表與趨勢圖，及時(shí)的了解每個(gè)設(shè)備的技術(shù)參數(shù)，減少了設(shè)備停機(jī)時(shí)間和提高了污水處理能力以水的質(zhì)量。使整個(gè)污水處理中避免了以往的“氣味熏天”的現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了污水處理中心的價(jià)值。

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