摘要：为满足更严格的排放标准，进一步改善流域水环境质量，四川地区城镇污水处理厂正在进行新一轮的提标改造。介绍了在某大型城镇生活污水处理厂提标扩能改造中对污水处理控制与监控系统中的自动化设计实现设计并进行分析。
关键词：污水处理；提标改造；自动化应用；机械设备
随着四川省岷江、沱江流域污水污染排放标准（DB 51/2311-2016）[1]的发布实施，对主要水污染物排放浓度限值和重点行业单位产品基准排水量限值及监测、监控要求进行了规定，对污水处理厂处理过程和监控系统的自动化提出了更高的要求。以四川地区某大型城镇生活污水处理厂提标改造中自动化设计为例，分析在实现自动化过程中的情况进行分析。
1 提标改造工程概况
四川地区某污水处理厂占地约6.7×104 m2，处理污水规模为10×104 m3/d，于2008年投入运行，工艺为A2/O工艺。本次二期提标扩能项规模为10×104 m3/d，总规模达到 20×103 m3/d。目前污水厂出水执行GB 18918-2002一级A标准[2]，2020年开始执行DB 51/2311-2016标准。
项目采用多项组合膜生物反应器（MP-MBR）工艺，处理后的再生水补入缺水的小河道、湿地及其附近绿化、市政杂用水。
图1 污水处理厂MP-MBR工艺流程图
2 自动控制系统设计原则
从国内外水处理行业的实际情况出发，结合当今控制与信息技术的发展趋势，参考国内控制与信息管理技术领域在其他行业应用的成功经验，污水处理厂应建成一个集工艺过程控制、生产运行管理与优化、设备维护保养、人员及办公自动化管理等功能为一体的的综合自动化系统。
3 污水厂自控系统应用
3.1 系统概述
全厂自动化系统包括：生产过程自动化控制系统、全厂在线检测仪表、全厂视频监控系统等子系统。系统配置采用成熟技术，产品设计选型符合国际工业标准，可靠性高、适应能力强、扩展灵活、操作维护简便；系统平台软件选用稳定安全的主流操作系统，便于系统使用和维护；管理软件、监控软件、现场控制软件的编制均选用符合国际软件业标准的开发平台，同时考虑用户开发的方便性和易于扩展性。
3.2 生产过程自动化控制系统
根据污水厂设备和功能相对集中的特点，控制系统选用目前国内外水行业中成功运用的基于可编程序控制器（PLC）的集散型控制系统，它具有“分散控制、集中管理、数据共享”的特点。
生产过程自动控制系统以实现全厂生产现场的无人值守为目的，主要功能包括：生产过程各种主要工艺参数的采集；各种能耗、物耗和进、出厂水流量的计量和累计；生产过程设备工况和工艺流程状况监测等。
对一期已有的控制站，工艺流程及构筑物予以保留的地方，原控制站也予以保留并通过环网接入新的控制系统。二期新增工艺以及对一期工艺的改造部分，根据设备及生产管理、工艺流程和构筑物位置分布特点，分别增设监视及控制站点。一、二期控制站形成统一的控制网络。
3.3 在线仪表的应用
为了及时准确地掌握进出水水质及其变化过程，监测和控制水处理流程的各个生产环节，改善操作环境，提高管理水平，二期仪表设计和选型遵循以下原则：能准确、全面的反应污水厂水质参数和水量情况；能准确、全面的反应污水厂的水处理效果；检测参与控制的各种水质参数和物理参数；过程控制仪表和在线分析仪表均选用国内外运行可靠、先进、优质的产品，重要流量计都是进口品牌E+H。仪表的选择要进行详细的技术经济比较，充分考虑备品备件的价格和仪表维护费用的差异。
3.4 视频监控系统
厂区视频监控系统，为全厂生产的正常运行及经营管理提供辅助手段和工具。视频监控系统可以全天候监视生产设备的运行状况，便于中控室值班人员及时发现现场问题，排除故障以及对警情的及时处理，并配合工业自动化系统对全厂的设备管理和维护提供方便。
一期监控系统已改造为全数字式结构，二期视频监控系统仍采用数字传输与数字存储技术，一期摄像机的中控室交换机直接接入监控中心交换机，实现厂区所有监控图像在视频墙和视频服务器上的统一监视管理，监控中心仍设置在中心控制室。
3.5 数据共享系统
数据库为企业管理层和现场自动化控制层数据共享、分析、交换的基础平台，可通过数据库将生产运行数据进行加工利用，建立起企业生产运行数据与上层管理决策数据的快速、准确、高效的共享与交换，实现实时采集存储生产数据、直观展示污水处理生产情况、智能分析指导生产运行调度、及时准确生成统计分析报表、科学规范管理设备资产、快速高效进行成本分析、简介快捷进行计划管理、细致入微的企业体系管理、全面提升生产管理效率和运营水平的信息化管理目标。
4 结论及建议
综上所述，污水处理厂提标扩能改造项目中自动控制系统能够很好的兼容原系统与新建系统，实现“集中管理、分散控制、数据共享”的模式，使得局部的故障不影响主体正常运行，将风险一定程度分散，确保系统的可靠性。可根据工艺不同的调整进行优化，具备低能耗、易维护的特点，有效降低了系统运行过程中的费用。生产系统会生成大量的数据，目前系统已经设置了共享数据接口，现阶段仅仅依靠人工分析判断后对自控系统进行调整，可以探索AI人工智能联动自动化控制，从而提高反应速度、降低运行人员劳动强度，节约运行成本。
参考文献：
[1]DB51/2311-2016，四川省岷江、沱江流域水污染排放标准[S].四川：四川省环境保护厅，四川省质量技术监督局，2016.
[2]GB18918-2002，城镇污水处理厂污染物排放标准[S].北京：国家环境保护总局，国家质量监督检验检疫总局，2002.
[3]杨明.PLC自动化控制系统在污水处理厂中的应用[J].应用技术，2014，3（19）：205-182.
[4] 刘磊.基于 PLC 控制的污水处理系统的设计 [J].电子世界，2018（07）：178-179.
[5]霍建.一种污水处理厂自动化控制系统的实现研究[J].电子测试，2016（17）：11-12.
论文作者:阳航,吕冲
论文发表刊物:《电力设备》2018年第33期
论文发表时间:2019/5/16
标签：污水处理论文; 系统论文; 监控系统论文; 全厂论文; 数据论文; 污水论文; 工艺论文; 《电力设备》2018年第33期论文;