光大水务（济南）有限公司 山东济南 250032
【摘 要】污水处理时用以控制环境污染的重要途径之一，污水处理自动控制系统能够有效提高污水处理工程的效率和质量水平。基于此，笔者结合自身工作经验，重点论述污水处理自动控制系统的设计研究。
【关键词】污水处理；自动控制系统；设计；研究
随着城市化进程的不断加快及城市人口数量的激增，城市污水处理工程的任务也日趋紧迫。传统的污水处理控制方法对于污水处理的现状不容乐观，还存在很多急需要解决的问题。因此，通过设计污水处理自动控制系统，充分利用现代化的自动化控制处理污水能够满足污水处理的基本要求，并有效提高污水处理的效果和质量水平。因此，如何设计污水处理自动控制系统是当前需要引起广泛关注的重要问题。
一、城市污水处理工艺概述
城市污水主要是指生活污水和生产污水的混合污水，这类污水不仅包含的有碳水化合物、蛋白质、动植物脂肋、尿素、氨基酸、氨、肥皂及合成洗涤剂物质外，还包含的有细菌及病毒等对人有危害的微生物。经过处理之后的污水一般有三种出路，第一是排水水体；第二是用于灌溉田地；第三是回收二次利用。
污水处理工艺主要针对某种污水的具体处理方法，它主要包含了处理方法、处理工艺设备及工艺构筑物等三个部分；目前城市污水处理工艺通常需要同时运用多种处理方法，但是生物法依然是其核心处理方法。城市污水处理工艺一般可以分为三个级别，分别代表着污水处理的不同程度。第一，一级处理。主要是利用物理法来去除污水当中的不溶解的污染物及寄生虫卵；第二，二级处理。主要是运用生物法来降解污水中包含的各种复杂的有机物，同时需要去除磷及氮等物质；第三，三级处理。综合运用化学沉淀法、生物化学法及物力化学法等，深度去除污水中包含的磷及氮等难以降解的有机物和无机盐等。目前，大部分的城市污水处理厂都将生物法作为二级处理污水的核心工艺。
污水处理主要是运用多种技术及手段等，分离去除污水中所包含的污染物质，可以通过回收利用或者是将其转化为无害物质的方式，最终促使水得以净化。当前城市污水处理技术，依据其处理的原理可以划分为物理处理法、化学处理法及生物化学物理法等。目前最为常见及广泛应用的主要是生物化学处理方法，该房产主要是利用微生物处理污水中的有机污染物的一种方法，且该工艺运行成本较低。生物化学处理方法主要包含了活性污泥法及生物膜法两种。针对城市污水处理主要采用的是前者，针对高浓度的有机污水及污水处理过程中生产的污泥主要采取的是后者。
依据污水处理的程度，可以将城市污水处理分为预处理、一级处理、二级处理、深度处理及污泥处理和处置等。第一，预处理。其主要是通过截留大块的物质、砂石等来确保后续设备的正常运行，主要包含了格栅及沉砂池。第二，一级处理。主要是尽量的沉降去除污水当中的悬浮状态的固体污染物，通过一级处理之后，能够有效去除大约50%左右的悬浮物。其主要包含了初次沉淀池；第三，二级处理。包含了曝气池（氧化沟）及二沉池。其属于污水处理厂的核心，主要是利用生物处理方法中的活性污泥法，主要目的是去除水中呈胶体积溶解状态的有机污染物。通过二级处理之后，能够有效去除大约90%的有机污染物，促使有机污染物达到了排放的标准；第四，深度处理：通用的工艺有混凝沉淀和过滤。主要目的是为了满足工业等特殊用途，它是城市污水处理未来发展的方向。第五，污泥处理和处置：主要包括浓缩、消化、脱水、堆肥或卫生填埋。
二、污水处理自动控制系统的设计
（一）污水处理自动控制系统硬件设计
污水处理的效果不仅和处理工艺相关，还和污水处理控制系统有直接的关系。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此，进行污水处理控制系统的研究十分必要。接下来我们重点讨论污水处理自动控制系统的硬件设计。
1.污水处理系统控制介绍
污水处理系统控制的对象主要有开关量和模拟量两个方面，其中开关量相对较多，模拟量相对较少。此外还包括开环控制和闭环控制、在污水处理系统控制中，主要以逻辑控制为主，以闭环控制为辅。污水处理系统控制的控制系统主要有两套CPU412控制器，三条通讯链路及三个ET200M从站。污水处理工程师主要是通过上位机监控软件来监控全厂的设备、水质数据记录及生产报表等。其中，自动控制系统的核心部分为自动控制柜。污水处理自动控制系统的功能实现，主要是依据事先设定好的PLC编程程序进行自动控制。
2.PLC控制系统硬件介绍
所谓PLC主要是指可编程的逻辑控制器。PLC控制系统的硬件设计主要应考虑其产品的种类。具体而言，PLC主要是用以进行工业控制的计算机，它利用可编程序的存储器，其工作过程可以分为输入采样、用户程序的执行及输出刷新等，并运用数字式及模拟式的输入及输出，替代了继电器控制装置的需求，实现对各类型的机械及生产过程进行控制的目的。PLC控制系统硬件，主要是依据控制系统工艺的特点及现场生产的具体情况，运用适合现代工业需求的方式，例如运用57-400 PLC作为主站，从站利用有源底板总线的方法将各个模块从物理上和电气上连接起来，确保各个信号模块都配备的有总线连接器。具体安装的时候，先将有源底板装入导轨中，接着依次插入各个模块，最后将该组模块固定在导轨的上面。
（二）污水处理自动控制系统软件设计
1. PLC控制程序的开发
PLC控制程序的开发的基本前提是确保实现系统控制的总要求，依据PLC的工作原理，可以将PLC控制程序分为建立I/O映像区及循环扫描。I/O映像区的大小由用户程序确定，对于系统的每一个输入或输出点总有输入或输出映像区的某一位与之对应，PLC在执行用户程序时所需要的外部信息取自于I/O映像区而不直接与外部设备发生关系。I/O映像区的建立，使PLC工作时只和有关地址单元内所存信息状态发生关系，系统输出也是只给内存某一地址单元设定一个状态。PLC控制程序开发下位机是整个控制系统的核心部分，负责完成所有的控制功能和现场数据采集功能。
2. 上位机监控软件开发
上位机监控界面采用组态软件WinCC进行开发，完成对系统现场数据的采集以及控制工艺流程的实时监控。西门子视窗控制中心SIEMENS WinCC是一个集成的人机界面(HMI)系统和监控管理系统。WinCC提供各种PLC驱动程序，因此使PLC与上位机联接变得非常容易。由于监控系统要求覆盖几乎整个工艺流程，因此在结构规划时紧紧围绕合理地安排信息反映形式，既要实现所有的功能模块又要保证监控系统的安全可靠运行。根据污水处理厂的自身工艺和控制系统对上位机软件的要求，上位机监控软件主要由登录管理模块、预测模块、监控界面、趋势、报警、报表、数据库、系统帮助等模块组成。
综上所述，随着城市化进程的不断加快，城市人口数量的不断增加，城市污水处理工程的需求也日趋紧迫。由于污水处理自动控制系统属于综合性的工程，其具备长期性及复杂性的特点。充分运用自动控制污水系统进行城市污水的处理，能够有效防范环境的恶化及经济资源的损失。在进行污水处理系统设计的时候，应遵照国家相关标准规范的要求，并结合污水处理工程的实际情况，进行综合考虑和分析，优选设计成本最低，维护方便且维护费用较低，可靠性较高的污水处理自动控制系统。
参考文献
[1]蔡锦达，赵国初，宋检峥，高真.污水处理控制系统的设计与研制[J].工业控制计算机,2011(04)
[2]朱英爱，杨杰.污水处理自动控制系统的设计[J].电工技术,2009(12)
[3]宋青，王文成.基于工业以太网多PLC的污水处理控制系统[J].自动化与仪表，2011（06）
论文作者:赵芳
论文发表刊物:《低碳地产》2015年第2期
论文发表时间:2016/8/18
标签：污水处理论文; 污水论文; 自动控制系统论文; 控制系统论文; 主要是论文; 城市论文; 工艺论文; 《低碳地产》2015年第2期论文;