刘培强
佛山市奥丰环保科技有限公司
摘要：及时、准确掌握污水处理厂各处理单元的污染物处理情况，是保证污水处理厂正常运行和达标排放的有效手段。文章以某污水处理厂升级改造为实例，以自动监测系统为基础，建立了集水质监测、数据传输、远程监控于一体的智能控制系统，实现了效益最大化。
关键词：污水处理；在线监测；智能控制
引言
污水处理作为城市发展的重要标志之一，其实施效果已成为评价城市发展的重要指标，关系到所在地及周边区域的水资源环境保护，也关系到下游地区的社会经济发展和人民群众的身心健康。随着我国水环境的恶化和排放标准的提高，污水处理流程、设备系统等随之复杂，污水处理运行管理的难度也逐渐增大。为了更高效地实施污水处理、保证运行安全性、提高运行效率，使管理者和污水处理过程有效结合，建立污水处理厂的智能控制系统非常必要。某升级改造污水处理厂主要处理城镇生活污水（90%）和工业废水（10%），改造前的处理总规模为2.0万m3/d，主要采用了SBR工艺，出水执行一级A标准。由于尾水排放标准的进一步提高，需在原有处理工艺的基础上进行升级改造，并充分挖掘规模潜能，提升污水处理厂的处理能力。
1现有工程的控制系统
该污水处理厂现有工程在中控室内设置了两台监控计算机，配液晶显示系统和打印机等相关设施，其中操作员站计算机用以编程和维护PLC控制系统；同时，在中控室设置了一套模拟屏来显示设备，用于显示全厂的工艺流程和各个工艺设备的运行、故障状况。
2污水处理厂控制系统及设计发展历程
1923年中国建成第一座污水处理厂-由英国人投资建设的上海北郊污水处理厂，那时污水厂没有自控系统，纯粹靠手动控制。二十世纪六、七十年代，国内污水处理厂才开始设置了一些简单的检测仪表如液位计、压力表、溶解氧测量仪等，对污水处理过程进行监视。同时为了设计这些内容，部分大型市政设计院成立了自控仪表专业。二十世纪八十年代改革开发后，由于国内建设资金短缺，污水处理厂开始大规模利用欧洲政府贷款、世行贷款、日本协力基金贷款等国外资金进行建设。这些国外贷款项目自动化控制系统均由国外工程公司进行设计建设。国外资金建设项目带来了先进的自控设计理念，国内设计院在和国外工程公司合作的基础上，逐步学习和掌握了污水处理厂控制系统设计。到了二十世纪九十年代未，随着中国国内经济实力逐步增强，采用国外资金建设污水处理厂的方式逐步退出市场，改为由政府、企业等出资进行污水厂建设，由国内设计院主导来设计的污水处理厂控制系统。至今，国内污水处理厂控制系统设计及设备配置与国外同行业相比已经不相上下，处于同等水平。随着技术变革的来临，我们需要一些设计观念的转变和突破，来实现超越，使国内设计理念及控制系统配置达到世界领先水平。目前，污水处理厂控制系统以自控系统为主，以视频监控、周界报警系统为辅，采用的是以"分散控制，集中管理"为原则，具有分层递阶结构的分布式集散型PLC控制系统。
3污水处理厂控制系统新趋势
近年来，随着电子信息技术及社会经济的迅猛发展，污水处理厂控制系统的设计和实施也正处于一个技术变革的时期，对控制系统的需求、设计、结构以及控制要求出现了一些新趋势：（1）减少人力成本，向"少人（无人）值守"方向发展随着各地经济发展越来越富裕、人力成本越来越高，污水处理厂需要考虑降低人力成本，提高劳动生产率，因此要求污水处理厂工艺机械设备均可实现就地自动控制，中控室远程监控。这就需要增加多种智能化检测手段并能进行智能化判断，减少操作人员的工作强度，达到正常运行时现场少人（无人）值守，操作人员定时巡检。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆（2）降低能耗，采用精细化智能控制一直以来污水处理厂能耗大的问题重视不够，随着经济的发展，排放标准的提升，污水处理厂能耗越来越大，这使得污水处理厂能耗的问题越来越受到重视。目前常规的自动化控制手段还比较粗放，对电耗、药耗控制不够精细化，导致能耗较高，需要采用精细化智能控制手段来有效的降低能耗。譬如曝气鼓风机是电耗大户，占污水处理厂用电成本一半左，若采用基于模型算法的智能曝气控制系统的话，可节能电耗10%~20%左右。（3）加强管理决策，提高信息化管理手段随着现代企业制度的建立，污水处理厂对管理决策的需求也越来越高，需要对全厂进行实时地、动态地监视，用信息化的手段，科学合理、经济有效的方法，达到管理、调度、控制的目的，为运行管理决策提供依据，实现社会效益的最大化，因此需要建立厂级信息化管理平台。（4）保障人员安全，增加智能化检测方法污水处理厂会产生有毒有害气体，及易造成人员伤害，例如地下式污水处理厂生物反应池盖板下观察生物反应池水面曝气状况，目前只能采用目视观察法观察生物反应池水面曝气状况，会增加了操作人员的工作强度及危险性。因此需要增加智能化检测手段来代替人工，对污水处理厂进行监视。 污水处理厂控制系统不仅仅要满足生产控制的要求，还需要进行管理决策，减少人力成本，节能降耗，保障人员安全。
4污水处理厂智慧控制系统
4.1自动化
自动化检测控制系统一直是污水处理厂控制系统最重要的部分，也是发展最成熟的部分，它包括自动化检测仪表、自动化控制系统两块内容，能监视与控制全部工艺流程及设备的运行，对主要生产过程实现自动控制，提供实时数据传输、图形显示、控制设定调节、趋势显示、超限报警及制作报表等功能。在智慧控制系统的框架内，自动化检测控制系统是变动最小的部分，主要对其进行优化，针对生产控制、运行管理需要在原有基础上补充完善自动化检测仪表、自动化控制装置，达到污水处理厂遥测、遥讯、遥控和遥调的要求，在中控室进行远程控制的目的。
4.2信息化
信息化管理系统包括信息化基础设施建设、企业生产管理信息平台等。信息化基础设施建设是以信息网络为基础，利用先进的信息化手段和工具，建立信息化基础服务硬件平台，包括信息网络系统、无线通信网络系统（WIFI）、物联网通信系统、移动APP应用等，地下式污水处理厂还包括移动通信室内信号覆盖系统和无线对讲系统等；企业生产管理信息平台侧重于软件方面，它将生产监控与运行决策管理有机地结合起来，在企业管理层和现场自动化控制层之间起到了承上启下的作用，实现指导生产运行调度、统计报表、管理设备、成本分析、计划管理、企业体系管理、提升厂级生产管理效率和运营水平信息化管理目标。原有污水处理厂控制系统中信息化管理系统基本没有这部分内容或很少。在智慧控制系统的框架内，信息化管理系统应与污水处理厂管理体系、管理机制相匹配，聚合污水处理厂各类信息，为政府、厂级管理层、现场操作人员乃至社会公众提供生产管理信息化服务，实现污水厂的整体调度、智能监管、信息展示等智慧功能。
结语
污水处理厂智能控制系统的建立，充分发挥了水质在线监测系统的作用，通过利用实时水质监测数据分析各处理单元的运行规律，有利于建立并优化污水处理厂的运行模型。在充分保障出水水质达标的前提下，有利于降低操作人员的劳动强度，提高工作效率和运行管理水平，推动互联网加智慧环保的发展，达到社会效益、经济效益和环境效益的最大化。
参考文献
[1]严俊刚.排水管网设计在城市污水处理工程中的运用[J].中华建设,2011,(7):90-91.
[2]姚斌,蔡芝斌,丁媛媛,等.绍兴污水厂三期自控系统的优化与改造[J].中国给水排水,2012,28(24):95-98.
论文作者:刘培强
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第21期
论文发表时间:2019/11/26
标签：污水处理论文; 控制系统论文; 系统论文; 手段论文; 人员论文; 国外论文; 厂级论文; 《中国西部科技》2019年第21期论文;