摘要：本文对污水处理厂自动化控制系统的实现进行分析和了解。水资源是人类赖以生存的基础，随着社会的发展和经济的进步，生活和工业生产中产生的污水越来越多，这给污水处理厂的工作提出了严峻的挑战。自动化控制系统在污水处理厂的应用能够保证水质量稳定，降低污水处理成本，提升污水处理效率。
关键词：污水处理厂；自动化控制系统；工艺；分析
引言：
污水处理关系到水资源的节约和用水安全，但就目前来看，水污染问题日趋严重，生活污水和工业污水越来越多，而污水处理技术还比较落后，这就给污水处理厂工作提出了严峻的考验。自动化控制系统在污水处理厂中的应用能够有效提升污水处理效率，降低污水处理成本，对于水资源保护和节约有着重要的意义。
一、污水处理厂自动化控制系统现状
自动化控制系统以计算机技术和网络技术为基础，将若干具有通信接口的器件、原件、计算机和控制设备等连接起来，通过控制计算机实现集中化管理、集中化监控、集中化调度和集中化分析等功能。近年来SCADA、DCS、PLC等技术的发展给自动化技术应用带来了新的空间，而自动化控制技术在诸多领域中的应用，也有效扩大了领域的生产规模，实现了自动化生产和自动化管理。
在国外，自动化控制系统发展时间较长，不论是小型的氧化池还是大型的污水处理厂，都广泛采用计算机自动控制和自动化遥控以及闭路电视等现代化技术，在自动化技术经过第二阶段的发展后，发达国家在污水处理的自动化监测、自动化管理方面投入了大量的资金用于科研，实现了计算机控制、自动报警和事故瞬间记录等功能，20世纪70年代开始，美国就开始将自动化控制技术应用在污水处理中，目前美国基本上所有的污水处理厂都采用了自动化参数测试和自动化控制；而丹麦的几座大型城市的污水处理厂也采用了STAR、SCADA等自动化控制技术。污水处理厂使用在线检测仪，能够将硝酸盐氮、氨氮浓度等污染物的主要参数发送到控制系统的中心PLC中，计算机分析参数信息并控制曝气池不同阶段的曝气模式和运行时间，污水处理厂中的设备如果发生了问题，程序就会向中心计算机以及技术人员携带的移动设备发送信息，技术人员能够了解问题发生的时间和位置，技术人员能够根据问题的具体参数判断是否需要立刻解决以及如何解决。
二、污水处理自动化控制系统组成
以参与生产程度级别为标准可以将自动化控制系统划分为三个级别，分别是中央控制室、现场控制站和现场操作箱，操作员通过对中央控制室的操作来管理系统控制权限。将上位机监控界面安装在上位工控机上，能够实现对温度、压力、液位等系统运行参数的有效监视，同时有着报警功能、远程启停功能、趋势分析功能、参数设置功能机报表打印功能。整个系统界面有着直观性的特点，方便操作。
在污水处理现场分布各种仪表，能够采集污水处理过程中各项参数和设备运行状态参数，将采集到的参数输入到PLC输入模块中。现场控制站PLC对采集的数据进行逻辑运算和相关处理，之后将数据传输给上位机，上位机向现场控制站PLC传达指令，从而实现对现场设备的控制，上位机是污水处理自动化控制系统的核心组成部分，能够管理和控制污水处理过程各部分，实现污水处理厂办公自动化，上位机设有人机接口，能够实现系统与外部信息的交换，通过上位机上的计算机能够实现通讯功能，从而实现数据的共享与交互。
下位机采用的PLC有着PID调节功能，其对于污水处理系统的功能实现有着重要的意义，能够接收上位机传达的命令或参数，从而实现其数据采集功能、实时控制功能及判断决策功能。在进行开关量控制的基础上，可以借助A/D转换器来对现场测量仪表输入4-20mA标准信号进行采集，经过模数转换和数字PID运算之后进行信号输出，从而实现对变频器、调节阀等执行设备的控制。
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三、分析污水处理过程
预处理。此环节一般是利用格栅来过滤污水中一些体积较大的固体污染物，避免在之后的污水处理中，此些污染物对其造成工作影响；之后再将过滤后的污水导入沉砂池，将其中大颗粒无机污染物分离出。从某种程度上看，对污水进行预处理是为了确保后续污水处理工作的顺利进行。
一级处理。此环节一般是采用物理法对污水进行处理。将污水排放到初沉池中，污水中的污染物会以沉淀的方式进行泥水分离。通过一级处理，可以将污水中的固体悬浮物、生化需氧量与化学需氧量有效处理掉，但利用此种方式不足以将污水中的污染物全部去除，无法满足污水处理标准，特别是工业污水，其含有化学物质，利用一级处理无法将化学物质去除，需进行二次处理。
二级处理。此环节是采取生物法对污水进行处理，将污水排放到高效沉淀池等设备之中，对污水中的微小或可溶解有机物予以处理。二级污水处理不仅是污水处理的重要环节，同时其树立过程十分复杂，需要使用活性污泥将污染物去除。另外，经过二级处理，污水中的大部分污染物能够被有效去除，基本满足污水处理目标，但还会存有些许残留物。
三级处理。此环节是运用化学方式对污水进行处理，以中和、过滤与沉淀等多种方式对已处理污水进行去除杂质与消毒，经过三级处理后，水质与有关排放标准相一致，能够对水资源进行循环利用，实现可持续发展。
四、污水处理系统的自动化控制工艺
1.污水泵控制
（1）开泵和停泵。污水泵开泵时，应严格按照先开泵后开阀的标准进行操作，开泵后5s内控制系统没有检测到污水泵运行的信号，应发出报警信号并关闭污水泵。若开泵5s内，系统接收到运行信号并发出了开阀指令后，有10s延迟检测阀门是否已经打开，在这期间，若阀门已打开，还需继续观察3min，如果阀门没有完全打开则发出报警信号。在发出报警信号时，若阀门仍未完全打开，则关闭污水泵，反则反之。污水泵停泵时，应严格按照先关阀门后关泵的标准进行操作，并且在准备停泵时应先发出与所停泵指令相关联阀门的关闭指令，指令发出后5s内阀门未开始关闭则发出报警信号，同时观察阀门3min，如果3min内阀门未完全关闭，则发出报警信号，如果阀门完全关闭，则不发报警信号停泵。
（2）水位控制对于外围管网来说，实现自动化控制系统精准控制水位相当重要。利用电力线上网进行自动化控制时，必须严格按照超声波液位计测量的实际水位值来进行污水泵的开泵和停泵。在实际进行开泵或停泵时，每台泵都必需依照相关的信号条件进行操作；设定水位值时，可根据污水泵的详细运行情况，在主控室计算机上进行开泵和停泵的具体水位值设置。
2.鼓风机控制
在厌氧-缺氧-好氧工艺中，大都把溶解氧DO的数值控制在2～3mg／L，鼓风曝气决定DO数值的高低，而DO对于污水处理中的脱磷除氮起着极为关键的作用。下面是鼓风机联动控制的设计思路：①在曝气充氧过程中，鼓风机需向曝气池内不间断供气，以保证曝气池中的需氧量，使池内微生物充分发生生化反应。②为减少不必要的电能损耗，在曝气池内安装了溶解氧测定仪，根据曝气池的需氧量，溶解氧测定仪将信号送入PLC、PLC根据池中溶解氧值的变化调节进风导叶片的角度或调整鼓风机开机的台数。③为避免1台鼓风机重复启动，几台鼓风机将依次循环投入工作，其启动顺序通过主控制盘来设定，并应定期调整，当系统中1台鼓风机发生故障时，系统可自动跳过该机启动下1台鼓风机。
参考文献：
[1]污水处理厂控制系统发展前景的思考与探讨[J].李滨.城市道桥与防洪.2018（07）
[2]污水处理厂控制系统的应用[J].缪铁夷.电工技术杂志.2000（04）
[3]浅谈自动化控制系统在污水处理厂中的应用[J].孙昌杉，周娜.黑龙江科技信息.2014（07）
[4]PLC在污水处理厂控制系统中的应用[J].谢继荣，李建军.给水排水.2002（07）
论文作者:丁桂泉
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/9/11
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