吴翚
湛江城市污水处理有限公司
摘要：人类对水资源的需求以惊人的速度扩大和日益严重的水污染蚕食大量可供消费的水资源。目前城市生活污水处理已经受到各地政府和许多研究人员的关注。为了提高污水处理的效果和管理，实现污水处理自动化控制是关键。当前我国污水处理自动化控制还比较初步，有待于迸一步的提高和完善。
关键词：污水处理；自动控制
一、污水处理电气控制自动化概述?
1.1 污水处理概述?
污水处理工作进行前要对污染源进行细致调查，根据调差结果制定污水处理的可行性方案，利用相关设备及时对污水进行相关处理，形成处理体系，并通过自动化电气控制提高污水处理效率，污水处理主要包括污水纳入和曝气处理两个方面。?
1.2 电气控制自动化概述?
运用自动化电气控制对污水进行处理时，需要注意以下几个问题：?
（1）根据污水处理效果要求，对电气控制进行设置，并制定科学有效的处理方案；?
（2）根据电气控制选择相配套的设备和零件，并从电气控制整体上进行选择，保证电气的正常运行；?
（3）根据相关安装说明和设计图纸，将设备和零件进行安装，如设备和零件出现不匹配时，要及时进行加工，安装完毕后进行试运行，在污水处理能够正常运行时，就可以直接用电气自动化控制进行污水处理。
二、污水处理工艺过程?
污水处理是将污水中的污染物质分离去除，使有害的物质转化为无害的物质、有用的物质，水得到净化，并使资源得到充分利用。城市生活污水处理工艺按流程和处理程序划分可分为预处理工艺、一级处理工艺、二级处理工艺、深度处理工艺和污泥处理工艺，以及最终的污泥处置。预处理工艺：主要是物理处理，通过格栅、沉砂池等将污水中大块污物拦截出来，保证后续单元的正常运行。预处理过程就去除污染物质而言，可能不起关键作用，但是至关重要。预处理不好，对一级处理影响水质均匀及管道畅通、潜水泵的运转；对二级处理，沙粒进入曝气池，在池底沉积，减少有效容积，增大曝气阻力，有时还会堵塞微孔扩散器；对污泥处理，极易从格栅流走的一些破布条、塑料袋等杂物，进入浓缩池后将在浓缩机栅条上缠绕，影响排泥均匀，还将堵塞排泥管或排泥泵，如进入离心式脱水机，会使转鼓失去平衡，从而产生震动或严重的噪音，一些破布片、毛发有时会塞满转鼓与涡壳之间的空间，是设备过载。污泥处理，主要包括浓缩、消化、脱水、堆肥或者农用填埋等。
三、电气控制自动化在污水处理中的实施?
3.1 电气控制自动化要求?
随着社会的快速发展，环境问题日渐突出，特别是水环境的污染。为此，国家出台相关法律法规，要求引进污水处理，并在严格的要求下对污水进行相关处理措施，减少污水对人们生活环境的影响。在污水处理中应用电气自动化技术，是污水处理未来的发展趋势，因此电气自动化技术的应用对人们来说至关重要。在自动化控制污水处理时对电气控制提出以下几点要求：?
（1）污水性质较为特殊，酸碱度和离子含量均属于超标状态，因此要求电气控制能够在环境较为恶劣的条件下保持正常工作状态；?
（2）在污水处理过程中电气控制能够对实时情况进行反应，并对污水进行信息化监控，保证污水处理过程的自动化；?
（3）电气控制能对污水处理中的相关参数进行测定，包括水位、温度、电导率等，实现污水处理的信息化管理。?
3.2 电气控制自动化的组成及特点?
电气控制自动化主要通过上、中、下三级来实现污水的处理，同时还配有电机、阀门控制器等相关配套设施。?
其中，上机位能够显示净化后污水的水路和气路的动态变化，并借助计算机程序对电机和阀门等进行动态显示。同时，当电气出现故障时，上机位能及时查找故障位置和故障原因，并通过智能的方式去处理发生的故障，并且上机位可以直接打印检测数据。?
中机位是整个控制的逻辑控制，也是电气控制的核心部分。中机位主要负责上下机位信息的传递、检测数据的记录与处理，保证污水处理的总体执行。?
下机位是由智能仪表组成的，也是整个中独立性最强的部分，它可以对污水处理过程中液体酸碱度值等检测数据进行信息采集。同时，电气控制对检测数据能够长时间的保存，并采用先进科学技术保证电气控制不受外界其他因素干扰，如电压波动。
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电气控制的三个机位可以对整体的污水处理进行分级控制，各个机位可以独立完成相关工作，在这种前提下，无论是某一个或者两个机位出现故障时，都不会影响其他机位的正常运行。?
3.3 参数测量与控制?
污水处理检测主要包括液位的测量与控制、酸碱度的测量与控制、温度的测量与控制、溶氧量的测量与控制四个方面的内容。?
3.3.1 液位的测量与控制?
当污水处理池面积较小时，通常采用静压式传感器液位仪进行测量，液位变送器采用扩散硅传感器。当污水处理池面积较大时，通常采用超声波物位仪。两者的工作原理略有不同，前者是将液体静压力传递给隔离管，隔离管再把信息传递给传感器，传感器将压力转变为电信号传送到控制器中；而后者是通过发射超声波来完成的，当超声波与液面接触时会反射相应的超声波信号，并将其传送给传感器，传感器再将信号传送到控制器中，利用的是回声原理进行工作的。?
3.3.2 酸碱度的测量与控制?
对于污水处理过程中的酸碱度测定通常采用电位法进行测量，由于酸碱度传感器输出信号过于小，通常对其进行放大，再传送到控制器中。?
3.3.3 温度的测量与控制?
在污水处理过程中温度的检测是一个较为重要的环节，通常温度的测量采用铂热电阻作为传感器，该传感器较为敏感，其分辨率可以达到0.1℃。温度传感器的工作原理是将温度信号转化成电压信号，再经过放大传递给控制器。?
3.3.4 溶氧量的测定与控制?
溶氧量的测定在污水处理中占有重要地位，通过对溶氧量的测定能够科学的确定曝气池的配置方案，保证污水处理的正确进行。?
四、污水处理自动控制应用?
控制设计采用近控/远控方式，方式选择通过提升泵控制箱中的二次回路、接触器、中间继电器、选择开关等的切换实现。正常情况下，选择开关置于远控位置，当远程控制出现问题时，需到现场切换为近控方式。远控包含两种控制方式：手动（点动）和自动，切换方式在中控监控画面中点击点动/自动按钮。每台设备的控制方式都可以单独选择。?
4.1格栅单元控制。?
格栅单元，作用是用来去除水中粗大的悬浮物和杂物，以保护后续处理设施能正常运行的一种预处理方法。一般根据水源情况分别设有出格栅和细格栅两个步序，粗格栅去除的是那些可能堵塞水泵机组及管阀门的较粗大的悬浮物，而细格栅用以去除粗格栅难以去除的呈悬浮物状的细小纤维。本项目中水源由泵站供应，泵站出水时已经经过了粗格栅的筛滤，所以只有两台细格栅和一台负责运输的螺旋输送机。控制前提及要求说明：（1）水源不是很稳定，有时会出现断源；（2）水中大块杂质含量随季节性及白昼交替而变化；（3）启动格栅之前，先启动螺旋输送机；停止时反顺序；（4）尽量提高格栅的利用效能，力求有水流动时才启动该单元。?
4.2进水泵房单元控制。?
进水泵房潜水泵属于整个污水处理厂用电大户之一，合理的控制效果能起到节能作用。很好的控制效果应该能实现以下要求：1.避免泵启停频繁；2.尽量保持泵在高液位运行： 保证所有的泵均衡使用。?
传统的控制由人工根据液位及经验人为手动启动泵的台数，所以现场自动控制很常用的就是根据液位分段运行，在不同的阶段启动的台数不一样，交替使用，通常低中液位阶段液位差设置比较宽，高液位阶段液位差设置比较窄。目的是为了避免低液位阶段泵启停频繁，而是为了尽量保证泵在高液位运行提高泵的运行效率。当然也有恒液位变频控制，只是大多数用在设备为一用一备的场合，一台变频器拖两台泵，通常只有在小型污水处理厂或者工业污水预处理场合。?
对要求恒液位变频控制本文提供两种方案：（1）变频器一拖多，共两套。为每台泵配置一台变频器既不实惠也增加了自控的干扰源。控制原理是：液位达到控制目标液位时，变频器启动（泵所在的那套的变频器），拖动停止时间最长的那台泵，同时对该台泵进行运行时间累计，并清除停止时间，进行改进型PID控制，当频率大于等于50HZ时，工频启动剩下的泵中停止时间最长的，依次类推。（2）一台变频控制，剩下的泵全部为工频控制。本项目中采用的就是该控制方案，现场一台变频控制泵，2台工频控制泵，远期将再扩展两台工频泵；该控制方案设计简单，缺点是如果要实现恒液位控制，变频控制的泵将长期运行，为了解决这问题，我们在程序上做了点工作，选择一个择中的办法，使其达到很好的运行效果。
结束语：
随着我国经济的快速发展，污水量逐渐增多，因此运用科学合理的方法对污水进行处理就显得特别重要。有效的污水处理方案是污水处理的关键步骤，并在污水处理过程中充分的利用电气控制自动化技术，科学的选择自动化设备，能有效的提高了污水处理速度和质量，改善了人们生活的环境，对我国经济发展起到促进作用。
参考文献：
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[2] 陈海涵,蔡鹏,独学琴.污水处理厂自动化的研究与实现 2011.9
[3] 吴晓明,孔超.污水处理厂自动化的分析与应用 2016.4
论文作者:吴翚
论文发表刊物:《防护工程》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/7
标签：污水处理论文; 格栅论文; 液位论文; 电气控制论文; 机位论文; 污水论文; 测量论文; 《防护工程》2018年第18期论文;