摘要：随着我国经济的快速发展，环境污染问题逐渐地增多，如何治理环境污染，变得越来越重要。鉴于此，本文探讨了污水处理电气控制系统的设计与实现。
合理的电气设计既能减少前期的投资成本，又能减少后期的运行成本。
关键词：污水处理；节能减排；电气设计
前言
随着国家对降低污染物排放的标准越来越高，污水的处理也备受关注。合理的电气控制系统的设计既能减少前期的投资成本，又能减少后期的运行成本。
1.污水处理电气控制系统的设计内容
污水处理项目的电气设计主要由高压配电系统，低压配电系统、自控控制系统、照明系统、防雷接地系统等系统共同构成。特殊的项目还要考虑到防爆电气的要求。电气设计不但要满足现阶段污水处理项目的要求，还要根据以后的发展规划留出至少百分之十的余量。电气设计人员在设计时，根据污水处理项目中的多介质过滤器，活性炭过滤器，超滤，一级二级反渗透，EDI等工艺选择高效率低能耗的电气产品。对于高能耗的电气设备应进行节能降耗处理。通常电气设计的内容主要体现在变电和配电两个方面，具体包括配电室和DCS控制室的建造地址、变压器的选型和容量、电缆桥架的走向，高低压系统的保护配置以及电气设备选型等方面。
2.污水处理电气控制系统的设计方案
2.1工艺选择
污水处理厂的一般处理步骤为三级处理。一级为预处理过程，是用物理处理的方法来去除大部分的不溶杂质；二级生物处理是通过生物降解的方法来除去可溶杂质并且进行脱氮除磷处理；三级深度处理进行混凝沉淀、砂滤处理、活性炭吸附等过程。
2.2设计方案
执行系统开始启动后执行操作：第一，启动系统，系统进入初始化状态，对所有的传感器复位，初始化完成后开始进水，当液位传感器得到信号后，启动提升泵；第二，当沉砂池和提升池中的污泥浓度传感器检测到信号后，启动污泥泵；第三，污水进入生物反应池，氮、磷浓度传感器开始检测，有信号发出时，启动加药泵；第四，污水进入间歇曝气工序，此时水质传感器检测水质是否达标，若有信号发出，则启动加氯泵和添加活性炭改善水质。系统按上述工作要求进行工作。如图1所示。
图1系统整体设计方案图
2.3系统的硬件设计
2.3.1系统运行过程
根据污水处理工艺流程的选择，采用了三台PLC模拟控制污水处理，通过现场总线实现三台单片机PLC通信，CC-Link可将污水处理各个检测单元的数据迅速地传输到主站进行处理。城市污水和工厂污水排进污水管道，流进格栅调节池，经过格栅将是固体且体积大于格栅缝隙的废弃物去除，剩下的可以通过格栅的废水进入调节池，通过提升泵将调节池中的废水输送到沉砂池。当调节池和沉砂池中的污泥浓度达到设定值时，启动污泥泵将这两个池中的污泥输送到污泥池中。污泥泵的控制是由从Q00UPLC主站发出信号给作为从站1的FX3U-48MR来控制完成的。预处理结束后的出水进入AA/O反应池，进行生物处理。进入厌氧池，通过好氧段回流的污泥来释放磷进行降解和氨化有机物；进入缺氧池，反硝化细菌将污水中的硝酸反硝化为氨气，这是脱氮过程；污水进入好氧池进行除磷处理，形成高磷污泥进行回流。当氮、磷的浓度超过标准时启动加氯泵，调节氮、磷浓度。加氯泵的控制是由从站1来控制完成的。在完成生物处理后的污水进入深度处理阶段。通过传感器来探测污水的水质，若水质没有达到要求则启动加药泵和活性炭处理，对水质进行净化改善。深度处理的设备动作是由从站2FX3U-32MT来控制完成。经过这一系列处理后的污水达到排放标准之后，在经过消毒池消毒后可以作为生活和工业用水进行排放。如图2所示。
图2污水处理流程图
2.3.2整体调试
在调试结束后，将已将调试完的系统进行工厂中的安装调试，进行安装前的总的调试，在调试中找出系统的缺陷，比如：传感器、接线、通讯等存在的问题，以及PLC程序与外部接线之间的问题，对出现的问题要及时解决。出现的问题大部分可以通过修改PLC程序来解决。经过调试后的系统，在一段调试运行时间后，检验系统是否符合要求及系统的各方面的性能，之后才能在实际生产中运行。
3.污水处理电气控制系统的设计与实现措施
3.1明确电气控制的要求
当前经济发展的速度越来越快，工业化生产对我国的水质造成了较大的污染，在国家经济发展的同时，必须要解决好水质污染的问题，这不仅是环保发展和可持续发展的需要，也是人民生产生活的需要。污水处理系统的主要作用就是处理日常生活及工业生产时出现的废水。而电气自动化控制在污水处理系统运行过程中有着极为重要的作用，它能够有效的提升污水处理效率，对于污水处理有着至关重要的作用。因此，在这种情况下，就需要明确电气控制的要求，使电气控制系统发挥出应有价值。
3.2电气控制的特点
电气控制系统进行监测与控制主要通过上、中、下三级来实现的。通过分级控制，能够及时的查找各种突发性问题。而且，这种分级控制也方便后期维修，例如，上位机出现问题之后，中位机和下位机还可以继续使用，独立的完成工作，这样，即使是电气控制系统的某一个环节出现问题了，其他部位也能够正常的运转，不会对电气控制系统的监测与控制产生印象，这样整个系统的运行效率也将会随之提高。
3.3电气控制系统对参数的测量以及控制
3.3.1测量及控制PH值
PH值的大小不同主要反映了水中所溶解的物质的酸碱度，而水质的酸碱度直接影响着水质的好坏。因此，一般在进行污水处理时，需要利用电气自动化控制系统做好PH值的测量及控制工作，了解水质的变化情况，这样在进行污水处理时，也能够更好的开展净化工作。
3.3.2测量及控制温度
当作为传感器的铂热电阻与控制器的距离比较静的时候，一般电气控制设备中使用的就是三线电路。控制器可以通过将信号输出至自动化的调节阀来实现对蒸汽量的一种控制。温度的精细化控制对于整个污水处理系统起着至关重要的作用，所以说，在使用电气控制系统时需要做好对温度的测量和控制，以提高污水处理效率。
结语
随着人口的增加，城市化进程的不断加快，所产生的污水越来越多，污水处理系统也显得越重要了。在污水处理系统中引入自动化的电气控制措施能够有效的提升污水处理的效率以及质量。但是，在使用电气控制措施进行污水处理时，要根据污水处理系统的实际情况，制定科学合理的方案，做好相关的技术处理工作，这样才能更好的提高污水处理效率，促进我国城市的发展和进步。
参考文献：
[1]卞亚洲.污水处理电气控制系统的设计与实现[J].测控技术，2018，（31）.
[2]倪鹏.污水处理过程中的绿色节能应用[J].绿色科技，2018，（04）.
论文作者:瞿运来
论文发表刊物:《电力设备》2018年第33期
论文发表时间:2019/5/17
标签：污水处理论文; 系统论文; 控制系统论文; 电气论文; 污水论文; 水质论文; 污泥论文; 《电力设备》2018年第33期论文;