摘要：随着人们生活水平的不断提高，对环保问题也越来越重视。而污水的排放处理是影响环保质量的重要因素之一，实现污水处理系统的自动化控制势在必行。为了降低不必要的能源消耗，充分利用水资源，实现经济环保的共同发展，只有不断改进，完善污水处理的自控技术。污水自动化处理系统具备管理功能完善、运行效果优良、兼具科学管理和过程控制于一体的特点，可靠性高，控制性强，在污水处理中起着广泛和重要的应用。本文介绍了PLC 污水控制系统的工艺流程及系统配置。应用结果表明了该系统的有效性和可靠性。
关键词：污水处理厂；自动化控制；PLC
前言
通常污水处理的工作都是伴随着各种各样的机械设备的操作、维护和运行。越是庞大的处理量就越是需要大量的人力、物力、精力去控制管理这些设备，很多时候就造成了人力资源的浪费和成本的增加。随着我国工业化进程迅速发展,自动控制系统渐渐应用到污水处理工艺过程监测过程当中,取了相当好效果,既节省了人力资源又节约了能源,有着广阔发展前景。近年来,各地相继建设了一批城市污水处理厂,将先进工艺及设备引进国内,提高工艺设备技术水平同时,控制系统和管理水平也有了很大提高。结束了污水处理全部用人工或简单电器控制落后局面。
1污水处理流程
通常在污水处理过程中，基于处理程度差异，可将其归纳为三级处理：一级处理，即通过相关物理处理法以去除污水之中处于悬浮状态的固体污染物。接受该级处理之后，BOD大约剩下70%，不允许直接排放；二级处理，去除以胶体或者溶解形式存在的有机污染物，通常能够实现90%甚至更多的去除率，让该项指标满足排放规定；三级处理，主要去除两种物质，一种是难降解的有机物，另一种是以氮与磷为代表的具有可溶性特点的无机物。常见的处理方法有混凝沉淀法、砂滤法以及离子交换法等。污水处理流程如下：
第一步，让污水通过下水管道注入污水集水池，先借助格栅电机予以机械预处理，过滤其中的漂浮物以及以颗粒形式存在的固状物。第二步，利用重力原理将污水输送到预曝气池，做沉淀处理。第三步，使用离心泵把水输送至生物接触氧化池予以生物氧化处理，排除其中的部分化学污染物质，最终形成清液和污泥这两大部分，前者被输送至斜管沉淀池，而后者则被输送至脱水机予以固液分离处理，同时投入相应化学药剂让污泥凝结成块，分离水回归沉淀池接受后续处理，而脱干处理后的污泥接受消毒处理之后便会被送出。上清液被输送至滤砂池接受滤砂处理，最终被送出。
2自动化控制系统的应用
2.1污水处理厂自动化控制系统基本定义
目前较为成熟的自动化控制系统一般有现场控制站、操作员站、工程师站、服务器及管理平台 4 个单元构成，控制系统采用开放系统和标准的通讯协议，其基本控制思想是功能与危险分散，监测与管理集中。现场控制作为控制系统的核心，主要是负责信号的采集与掌握控制策略；操作员站则是连接系统与操作员，完成人机界面的各种功能；工程师站负责配置系统，控制回路组态，下装目标运行系统到操作员站和现场控制站，服务器及管理平台则是为全套系统提供服务。
2.2自动化控制系统的组成
为保证污水处理过程的安全可靠和生产的连续性，并提高自动化水平，同时根据污水处理厂24h生产的连续性，各构筑物又较分散的特点.采用可编程序控制器PLC+PC组成DCS集散型控制系统，即集中管理，分散控制.其中，一级集中管理，在综合楼中心控制室内设二台上位机为厂级调度（总站）；二级为区域控制室PLC分控站；三级为现场控制设备。系统主干网络采用赫斯曼（HIRSCHMANN）的RS2系列交换机组成光纤工业以太网，现场总线利用屏蔽双绞线连接组成PROFI—BUS—DP现场总线通讯形式，完成现场设备与cpu间的数据交换和通讯；各PIG之间的数据交换采用MPI全局数据通讯，各PLC站能独立运行，中心控制室有优先控制权。若某PLC站故障停机，其它站仍可独立运行，各PLC站数据共享全双工通讯。
2.3自动化控制系统的总体构成
自动化控制系统应该包括中央控制室监控系统、可编程控制器（PLC）、检测仪表、闭路监控、避雷等。系统应该能够及时全面地反映出污水处理过程的运行工况、工艺参数的变化等信息，保证适用性强，开放性好，保证出水水质，节省成本，保证提高运行管理水平。这一系统可以分为现场控制层和管理监控层两个部分。现场控制层通过现场控制器实施控制。这是一个实时监控的体系，24小时全方位实现监控。它实现了污水处理所有环节的过程参数和设备运行状态监控；它还实现对电气参数的数据采集，对单元过程、设备进行控制。它利用网络向监控层传送数据，按照监控层的控制指令，实现对现场设备的数据采集、报警、控制和连锁等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆管理监控层全面采用组态软件，数据传输、通讯通过开放式通讯协议进行实现。在运行的过程中，将形成实时数据库，同步完成画面的组态设置。不仅如此，这一大监控层，还能参与生产数据报表计算和统计，通过大量的数据信息，同步降低管理的强度，使管理更加科学化、系统化和规范化，有力地促进管理水平的飞跃。
2.4自动化控制系统的控制分析
污水处理厂应在以下工艺过程中设置自动控制系统：
（1）在进水泵房安装了超声波液位计及电磁流量计，实时测量进水流量及进水泵站的液位值。
（2）在粗、细格栅前后均设置了超声波液位差计，并在中央控制室电脑上实时显示粗、细格栅前后液面的液位差值。当此液位差值达到工艺设定值时，可以自动实现对粗、细格栅及螺旋输送机的连锁启停。
（3）在生物池引入了智能曝气、优化控制系统，配有在线氨氮和硝酸盐双通道分析仪2套，在线氨氮分析仪2 套，在线溶解氧和污泥浓度双通道分析仪2 套，在线溶解氧分析仪6 套。生物池智能优化控制系统（BIOS），能提前预测工艺运行状况，提高工艺稳定性；实时给出生物池运行工艺参数，提高脱氮及生物除磷效率，节省曝气量及能耗。
（4）在中间提升泵房内设有超声波液位计及出水管道上的电磁流量计，根据液位，自动控制三台软启动泵的开停及两台变频泵的运行频率，保持提升泵房的液位恒定及减少对高密度池的水力负荷的冲击；在加药间配置了6 套加药流量计，实现了按流量比例对高密度池PAC、PAM 药剂的自动投加。
（5）转盘式微滤机自带PLC，自动实现连续过滤器出水、周期性转动反冲洗的全过程处理，并通过Profibus-dp 现场总线与全厂自动化控制系统进行通讯连接。
（6）紫外线消毒装置自带PLC 与操作员界面，自动实现对每组紫外灯组的监控、实时检测紫外光强度、自动维持水渠水位恒定、自动实现机械化学清洗，通过Profibus-dp现场总线与全厂自动化控制系统进行通讯连接。
（7）污泥螺压浓缩机、污泥脱水机及污泥输送系统，各自配有PLC，通过Siemens 的工业以太网协议与厂区自控系统实现通讯连接；厂区自控系统通过检测各设备的运行状态，根据工艺要求，对各设备的运行控制进行整合，实现污泥处理系统的联动控制。
（8）水厂在进出水各配有BOD、COD、氨氮、总磷多参数分析仪，污泥浓度计、PH 计等在线仪表，并在中控计算机上实时显示测量值，工作人员可随时掌握进出水水质情况，并判定出水是否达标排放，从而更好的为指导生产、调整工艺服务。
2.5自控系统的应用效果
自动化控制系统对工艺流程图可实时显示，可监测设备的运行状况和观察各工艺参数；可通过调整设备的运行参数实现设备远程调控；可通过在线仪表反映的工艺参数值自动控制设备运行；可进行配电室内的电力监控；可自动生成报表。当现场现出任何的异常情况，可通过监控系统和上位机系统一目了然的看出问题。有设备出现故障、上位机同时报警并停止该设备的运行，相应地计算机作故障情况记录，方便设备故障排除、管理、维护等。
3结语
随着城市化进程的加快，城市水污染问题越来越严重，解决污水处理问题刻不容缓。而随着自动化技术在各行业的不断发展，污水处理行业的自动化水平也在快速提高。目前，在污水处理厂中采用自动控制系统进行自动化控制，在保证稳定的出水质量前提下，实现污水处理成本最低的目标，可靠性更强、效率更高。相信随着科学技术的进一步发展，自动化控制将会更加深入污水处理行业当中，为人民为社会作贡献。
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论文作者:陈泽炀
论文发表刊物:《电力设备》2018年第13期
论文发表时间:2018/8/20
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