摘要：再生水处理是解决工业化时代水资源污染、匮乏的重要技术，尤其在城市化背景下，包括生活污水处理在内的各项需求，都离不开再生水处理工程自动化控制系统。再生水处理工程涉及到复杂的技术、设备、原料，其中控制过程的自动化是系统应用的核心部分。本文中结合“双膜法”处理工艺展开相关的探讨，分别对系统构成、功能、配置等方面进行阐述，并进一步提出应用注意事项。
关键词：再生水处理；自动化；控制系统；双膜法；应用
1、我国再生水处理技术发展的必要性
人类社会现代化程度越高，客观上对自然资源的消耗就越多，水资源既是人类生存的必需品，也是工业、农业、建筑业等国民经济支柱产业发展的重要资源。水资源紧张的局面形成来源于两个方面的影响，其一是过度开采，尤其是针对地下水的不合理应用，导致人口聚集规模较大的城市缺水严重，其二是水源污染，以江河湖海等地表水较为严重，如上世纪90年代我国的淮河污染至今尚未彻底解决。为了应对我国水资源分布不均衡、供给短缺的现象，近年来我国在水利工程发展上做出了巨大努力，如“南水北调”；但相对于区域化的水资源管理、开发和利用层面，再生水循环利用是一种更符合环保理念的方法。
“十三五”是我国未来城市化发展中的重要阶段，城市规模日益扩大、人口不断增加，水资源供应成为了衡量城市化水平的重要标准，相应的，再生水处理工程自动化控制系统应用的程度（或应用的比例）和工艺水平，直接影响着再生水的生产效率。“双膜法”是目前效率及质量均较突出的一种工艺，基于该工艺构建的再生水处理工程自动化控制系统有效回收率可达到75%以上，针对无机离子（城市生活废水的主要成分类型）的去处理可达到98%，是一种发展前景、市场空间较优秀的技术应用。
2、双膜法工艺再生水处理流程概述
“双膜法”本质上是一种以新型膜材料为主体的污水脱盐工艺，配合自动化技术、在线监测技术、集成计算机控制技术、仪表技术等形成一套完善的“再生体系”，目前也是我国城市污水治理中主要的途径之一，其经济性、实用性和环保性十分优越，所获取的再生水资源完全可以满足低端用途和工业需求。
顾名思义，双膜法包括了两种膜材料组合，其一是UF膜组系列，其二是RO膜组系列，从工艺流程角度分析，当污水（预处理后的一级A出水）进入再生水处理系统之后，一部分进入处理系统，充当“配水”角色，其他的进入双膜法工艺的过滤系统。UF膜组包括五组超滤膜，它的主要作用是去除污水中的微生物、杂质以及其他大分子化合物，其中一部分仍然作为配水使用，其他进入RO膜组进行无机盐离子的清除，最后通过管网配送给用户。
显而易见的是，与其他污水处理工艺相比，双膜法工艺再生水处理流程中不包括过度复杂的流程和化学产品应用，当然与该处理工艺相匹配的系统部分中，也包括了反渗透化学清洗、反渗透冲洗系统、在线水质检测系统等，其主要是用来膜杀菌和污染去除。
3、再生水处理系统的核心构成、配置和功能
3.1 系统核心构成
根据国内广泛建设的再生水处理工程自动化控制系统结构分析，其核心部分是“监控系统”，主要负责再生水处理过程的监视、控制和数据采集。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆整个系统可以分成三层，分别是生产管理监控、现场监控和可编程监控。其中，生产管理监控是核心中的核心，一般以此为基础构建中心控制室；现场监控本身是计算机设备和可编程控制器的运行机制，在设备上包括I/O控制机柜、触摸屏、电控柜以及大量智能仪表设备，其构建方式需要符合在线控制的基本要求，一般国内的控制系统建设利用了C/S架构来保障完整性。
3.2 系统配置概述
基于双膜法工艺实现的再生水处理工程自动化控制系统的配置可划分为两个方面，一方面是中央控制室，一方面是现场控制架构。
第一，中央控制室配置。以二、三线城市中等规模污水处理长建立的再生水处理系统来说，基本已经实现了工业级以太网和光纤冗余网的无缝对接，便于不同地区的系统资源共享，其中以再生水调配为主。在中央控制室的配置上，除了必要的工业级计算机之外，终端计算机配置可搭载windowsXP以上的系统，目前来说计算机搭载工业软件产品的应用主要以32位软件为主，因此配置过高并不存在绝对性优势；配置光纤以太网监控系统，以满足各车间再生水工况运转情况，此外包括报警系统、远程控制系统等。
第二，现场控制架构配置。现场控制架构的主要设备场所是再生水控制室，除工业计算机意外，还需要配置以太网设备、UPS电源设备、PLC控制柜设备、电脑外设等，总体上，配置内容应该满足生产的自动化需求，并实现自动保护和调节，以及对各类参数的接受、处理、分析和打印。
3.3 系统功能分析
首先，系统设备控制。确保设备的良好状态是实现自动化控制的前提，系统设备的控制方式基本上存在两种人工干预模式，其一是本地手动操作，即管理人员在设备当前位置上进行参数、工况的改变。其二是远程控制，最常见的如开关控制、离合控制，以及通过系统实现的传感机械臂控制等。实践中，中等规模再生水处理工程自动化控制系统可以由较多的人工变量参与，这样可以减少设备维修的比例，提高无故障运营周期，确保再生水的产量；远程控制中较为重要的功能是定时启动、运行。
其次，工艺控制功能。利用工艺设备进行工艺控制，客观上要求与监测设备形成连锁形态，如超滤系统、反渗透系统等可采取液位控制的方式，并根据原水池液位控制超滤系统的停开状态，实现水泵及系统的安全运行。此外，超滤进水泵的自动化控制实现依赖变频技术，减少水泵调节的人工成本支出，这与反渗透高压泵所采取的闭环控制策略是一直的，所不同的是，前者调节水泵转速，后者调节水泵压力，依次实现反渗透膜的恒压进水要求。
再次，保护控制功能。双膜法工艺下的再生水处理存在一定的压力状态，尤其是高压泵容易出现异常，压力过高、过低都会导致联锁停车，导致整个生产陷入停顿状态。保护控制的终端可以安装压力传感器，通过预定参数的设置来确保膜组件不被破坏。
总体上说，积极发展再生水处理技术是我国目前应对城市化发展中水资源短缺的重要途径，本文中基于再生水处理工程自动化系统的应用进行了讨论，主要涉及了功能、配置、架构等。此外，国内外目前在这一领域的研究方向主要侧重新型膜材料技术开发，膜性能的提升可以极大地简化自动化控制系统的流程、降低难度、节约成本，这也是我国水处理产业的一个重要研究方向。
参考文献
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[3]孙静. 净水厂水处理控制系统的研究与应用[D].太原理工大学,2013.
论文作者:钟逵,邱建中
论文发表刊物:《基层建设》2017年5期
论文发表时间:2017/6/16
标签：水处理论文; 系统论文; 工艺论文; 设备论文; 水资源论文; 控制室论文; 工程论文; 《基层建设》2017年5期论文;