自動化控制技術(shù)在污水處理廠的應(yīng)用進(jìn)展

張善婷

摘要：近年來，隨著城鎮(zhèn)化的推進(jìn)，城市人口不斷增加，居民日常生活污水和工業(yè)污水的產(chǎn)生越來越多，對生態(tài)自然環(huán)境和人們的生活環(huán)境產(chǎn)生了非常惡劣的影響，更嚴(yán)重的是這些污水會危害人們的健康。污水處理工廠作為污水治理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對其進(jìn)行精細(xì)化、智能化控制越來越成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。然而，就以往所采用的污水處理控制模式而言，已經(jīng)不能滿足可持續(xù)發(fā)展的污水處理模式的要求。得益于我國的信息技術(shù)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，自動控制技術(shù)被應(yīng)用到工業(yè)建設(shè)中，建立了全方位的廢水處理監(jiān)控系統(tǒng)，既能保證污水處理工藝的效率，又能滿足污水系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：自動控制技術(shù);污水處理廠;應(yīng)用進(jìn)步分析

1自動控制技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用意義

污水處理一直是城市化建設(shè)和管理的重要組成部分。對城市建設(shè)和環(huán)境保護(hù)具有重要意義。是保障城市居民正常生活，工作和學(xué)習(xí)的前提。因此，我們必須加強(qiáng)對污水處理的重視，積極探索和引進(jìn)先進(jìn)的方法和技術(shù)，提高污水處理的效率和質(zhì)量。我國的城市污水處理大多是集中處理，即城市污水和生產(chǎn)污水通過城市管道系統(tǒng)進(jìn)行收集，然后統(tǒng)一輸送到水廠進(jìn)行污水處理后排放。這種方法雖然能有效地處理整個城市的污水，保護(hù)城市的水資源，但隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，人民生活水平的提高和生活質(zhì)量的提高，簡單的處理方式已經(jīng)不能滿足環(huán)境保護(hù)要求日益嚴(yán)格的要求和城市規(guī)模迅速擴(kuò)大的需求。因此，自動控制技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用是非常必要的，其意義也是非常巨大的。

首先，在污水處理過程中應(yīng)用自動控制技術(shù)，可以大大提高城市污水處理的效率和質(zhì)量，優(yōu)化城市污水處理系統(tǒng)，極大地促進(jìn)城市化建設(shè)進(jìn)程。其次，在污水處理過程中應(yīng)用自動控制技術(shù)，可以大大節(jié)約城市污水處理的成本和時間。由于我國城市污水處理是集中處理方式，因此有必要建設(shè)大型污水處理廠，而傳統(tǒng)的污水處理方式需要大量的人工操作處理，控制凈化處理效果，這需要大量的成本。自動控制技術(shù)可以節(jié)約污水處理成本，對提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。最后，將自動控制技術(shù)應(yīng)用于污水處理中，可以大大提高污水處理效率，保證污水處理質(zhì)量。自動控制系統(tǒng)可以利用計算機(jī)對污水處理的各個階段進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，對各個階段的污水水質(zhì)進(jìn)行有效的檢測和記錄。污水處理一段時間后，計算機(jī)可以根據(jù)污水處理的水質(zhì)數(shù)據(jù)調(diào)整相應(yīng)的處理參數(shù)，大大提高污水處理的效率和質(zhì)量。污水處理中應(yīng)用自動控制技術(shù)還可以保證員工的安全，減少生產(chǎn)事故的發(fā)生，一些手工難以完成的任務(wù)也可以完成，這也將有效提高污水處理的質(zhì)量和效率，節(jié)約處理成本。

2污水處理廠自動控制技術(shù)存在的問題

大多數(shù)污水處理廠的自動化控制設(shè)備較差，系統(tǒng)中的自動檢測設(shè)備、儀表和閥門的功能和精度還很不完善。在實(shí)際污水處理中，檢測結(jié)果與實(shí)際情況相比誤差較大。因此，這些設(shè)備的檢測結(jié)果并不能反映真實(shí)情況。如果我們依靠這些來判斷污水處理情況并實(shí)施自動控制，我們就無法完成改善環(huán)境的任務(wù)。

從自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)來看，三級污水處理廠的管理和分布式現(xiàn)場總線控制在我國得到了廣泛的應(yīng)用。但從實(shí)際情況來看，由于主控制器的存在限制了系統(tǒng)的可靠性，因此現(xiàn)場總線的主從結(jié)構(gòu)不適合于全分布式現(xiàn)場總線控制。在污水處理中，水的生化反應(yīng)過程相對緩慢，且過程中的處理參數(shù)相對復(fù)雜，導(dǎo)致污水水質(zhì)監(jiān)測和控制滯后問題，自動化控制難度大，其研發(fā)過程需要長期積累才能實(shí)現(xiàn)。

設(shè)備的維護(hù)很困難。檢測設(shè)備需要定期的專業(yè)維護(hù)，如儀器清洗、設(shè)備損耗維護(hù)等。例如，PH計、污泥濃度計、泥漿液位計等長期浸泡在污水中，導(dǎo)致儀器檢測結(jié)果不準(zhǔn)確，這種情況還會造成儀器清洗的困難，維護(hù)成本增加。而且，大多數(shù)污水處理廠的儀表都是從國外進(jìn)口的，價格相對昂貴，這使得污水處理廠的投資更高，工作更困難。

電子自動化控制技術(shù)基礎(chǔ)薄弱。污水處理廠引進(jìn)自控設(shè)備后，沒有引入專業(yè)技術(shù)支持，普通員工經(jīng)過簡單培訓(xùn)后即進(jìn)行上崗操作的情況時有發(fā)生。由于自動控制系統(tǒng)的復(fù)雜性，平時會出現(xiàn)誤操作。因此，人才素質(zhì)的提升急需重視。

3污水處理廠自動控制技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 PLC技術(shù)

一般來說，PLC技術(shù)是指基于可編程邏輯控制器的計算機(jī)技術(shù)，具有控制開關(guān)量的功能，可以通過梯形圖和指令語言編程，PLC屬于現(xiàn)場控制裝置，其可靠性和抗干擾能力強(qiáng)，換言之，PLC設(shè)備不受外部環(huán)境的影響，干擾性差，其現(xiàn)場適應(yīng)性好。同時，作為一個本地控制器，每個PLC站可以通過光纖環(huán)路構(gòu)建一個有價值的控制系統(tǒng)。此外，它還可以與工控機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)之間的實(shí)時通信。污水處理廠一般設(shè)置若干現(xiàn)場控制站和控制室。PLC技術(shù)的應(yīng)用可以提高其自動化處理效率。當(dāng)然，不同類型的污水處理廠對自動控制的要求也不盡相同，客觀上要求相關(guān)技術(shù)人員靈活運(yùn)用PLC技術(shù)手段。

3.2 DCS技術(shù)

與其他技術(shù)相比，DCS技術(shù)是指將自動控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和CRT顯示技術(shù)相結(jié)合的高科技控制裝置，適用于生產(chǎn)過程控制、管理和數(shù)據(jù)采集，常被視為“4C技術(shù)”的組合，基本實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的分布式控制、操作、管理和監(jiān)控。同時，以前的DCS技術(shù)來源于工業(yè)儀表控制系統(tǒng)的過程，能夠獨(dú)立完成連續(xù)物理量的連續(xù)調(diào)節(jié)和監(jiān)控任務(wù)，污水處理廠的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)由工廠級中央監(jiān)控工作站和現(xiàn)場分控站組成。綜上所述，基于PLC技術(shù)和DCS技術(shù)的工藝控制系統(tǒng)在我國污水處理廠得到了廣泛應(yīng)用，取得了令人滿意的技術(shù)應(yīng)用效果。

3.3現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)技術(shù)

作為世界上最新的控制技術(shù)手段，F(xiàn)CS技術(shù)在上個世紀(jì)90年代走向?qū)嵱没A段并經(jīng)過快速發(fā)展，基本演變成為自動化控制技術(shù)的典型代表。在正常情況下，F(xiàn)CS技術(shù)是指將現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)中的傳感器、執(zhí)行器和控制器連接起來，形成一個自動化系統(tǒng)，然后通過網(wǎng)絡(luò)傳輸信息，實(shí)現(xiàn)直接的信號傳輸目標(biāo)，協(xié)調(diào)各種設(shè)備，以滿足自動控制技術(shù)的要求的手段。目前，RPOFIBUS、MODBUS、LONWORKS、FF、HART和CAN是世界上自動化控制系統(tǒng)現(xiàn)場總線技術(shù)的典型代表，而FCS技術(shù)屬于第五代過程控制系統(tǒng)，是DCS和PLC發(fā)展演變而成的。它基于現(xiàn)場總線技術(shù)、儀表控制系統(tǒng)和分布式控制系統(tǒng)。

3.4網(wǎng)絡(luò)配置技術(shù)

污水處理場站具有分布范圍廣、距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)，隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)技術(shù)在污水處理中得到了廣泛的應(yīng)用。以污水處理遠(yuǎn)程組態(tài)監(jiān)控方案為例，利用現(xiàn)場傳感器采集相關(guān)指標(biāo)，然后利用控制器對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過現(xiàn)場格柵、水泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的開關(guān)控制，有效實(shí)現(xiàn)污水處理。通過遠(yuǎn)程組態(tài)監(jiān)控的實(shí)際應(yīng)用，可以現(xiàn)場觀察各種數(shù)據(jù)指標(biāo)，了解各種設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，遠(yuǎn)程控制設(shè)備的運(yùn)行，使污水處理達(dá)到達(dá)標(biāo)排放。

4結(jié)論

目前，生活污水處理部門基本應(yīng)用自動控制系統(tǒng)，但絕大多數(shù)污水處理部門僅采用機(jī)械性能相對簡單的操作方式，整體應(yīng)用效果不是很好。隨著我國工業(yè)改革的快速發(fā)展，這種簡單的污水自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用已不能滿足生態(tài)環(huán)境和人們?nèi)粘Ｉ瞽h(huán)境的可持續(xù)發(fā)展要求。同時，全國的污水處理效率實(shí)際上受到許多因素的影響，僅僅通過人工預(yù)先設(shè)計的程序來全面控制污水處理是不現(xiàn)實(shí)的，也是不可能的。因此，有必要不斷提高自動控制技術(shù)的應(yīng)用水平，收集污水處理過程中的數(shù)據(jù)和相關(guān)信息，進(jìn)行準(zhǔn)確的計算和分析，逐步實(shí)現(xiàn)污水處理的智能化自動控制。

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