污水處理自動(dòng)化控制探討

李 哲，閆 艷，董海濤，成 芳

鄭州市污水凈化有限公司，河南 鄭州 450000

污水處理廠自控系統(tǒng)是整個(gè)污水處理工程的重要組成部分，其設(shè)計(jì)好壞與控制設(shè)備選擇是否適當(dāng)，不僅關(guān)系著自控系統(tǒng)的性價(jià)比的高低而且對(duì)以后整個(gè)污水處理廠運(yùn)行維護(hù)的難易有著重要影響。

1 自控儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)原則

自控系統(tǒng)污水處理廠自控系統(tǒng)遵循“集中管理、分散控制、資源共享”的原則，污水處理廠儀表系統(tǒng)遵循“工藝必需、先進(jìn)實(shí)用、維護(hù)簡便” 的原則。

設(shè)計(jì)方案力求滿足本工程污水處理工藝的特性，保證污水處理廠生產(chǎn)的穩(wěn)定和高效，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善操作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)污水處理廠的現(xiàn)代化生產(chǎn)管理。

本期工程自控系統(tǒng)的硬件和軟件配置將充分考慮遠(yuǎn)期工程的需求，并提供良好的技術(shù)手段，保證將來對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)資源的有效利用。

1.2 設(shè)計(jì)范圍

設(shè)計(jì)范圍應(yīng)包括以下主要內(nèi)容：根據(jù)全廠工藝和設(shè)備運(yùn)行要求采集工藝設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，配置相應(yīng)的自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)報(bào)警、安全保護(hù)裝置；根據(jù)全廠工藝生產(chǎn)流程及測(cè)控要求配置溫度、壓力、物位、流量、水質(zhì)分析、過程控制等檢測(cè)控制儀表；污水處理廠進(jìn)出水計(jì)量、在線連續(xù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)、與污水管理部門的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信。主要?jiǎng)恿υO(shè)備控制回路和變配電系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集、傳送；污水處理廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)；工藝控制動(dòng)態(tài)模擬顯示屏；工廠管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；工業(yè)電視監(jiān)控及保安監(jiān)視系統(tǒng)；儀表電源、信號(hào)的傳送，設(shè)備狀態(tài)信號(hào)和控制命令的傳送，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的連接；自控儀表的防雷、過電壓保護(hù)、接地系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)方案

2.1 自控儀表系統(tǒng)

自控系統(tǒng)采用的系統(tǒng)為集散型計(jì)算機(jī)控制的，它是由自動(dòng)化儀表和編程序控制器組合而成的檢測(cè)控制系統(tǒng)。可對(duì)污水處理廠的整個(gè)過程進(jìn)行分散性的控制，通過化驗(yàn)室設(shè)置對(duì)操作站采錄化驗(yàn)數(shù)據(jù)；中央控制室對(duì)全廠進(jìn)行集中管理，它是通過由數(shù)據(jù)服務(wù)器、通訊系統(tǒng)、監(jiān)控計(jì)算機(jī)和動(dòng)態(tài)模擬屏組成的中央控制系統(tǒng)。被開放式現(xiàn)場總線連接著的是現(xiàn)場控制站與現(xiàn)場測(cè)控儀表之間。現(xiàn)場控制站能夠根據(jù)污水處理廠的實(shí)際工藝和構(gòu)筑物的幾何分布，設(shè)置在控制對(duì)象和信號(hào)源相對(duì)集中的建筑物中。

2.2 工業(yè)電視監(jiān)控及保安監(jiān)視系統(tǒng)

污水處理廠廠區(qū)圍墻較長，廠保衛(wèi)部門不能完全顧及到全廠的工作，為減少此部分費(fèi)用，保證污水處理系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，監(jiān)視主要生產(chǎn)區(qū)域的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)記錄重要設(shè)備的現(xiàn)場操作、維護(hù)及運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，設(shè)置必要的工業(yè)電視監(jiān)視裝置。

2.3 化驗(yàn)室操作站

組成化驗(yàn)室操作站的設(shè)備包括一臺(tái)UPS電源、一套操作站、一臺(tái)打印機(jī)等，在生產(chǎn)過程中，對(duì)生產(chǎn)過程中采取的各種化驗(yàn)數(shù)據(jù)都是來源于工廠化公室的，然后根據(jù)管理的相關(guān)要求與授權(quán)進(jìn)行人工錄入數(shù)據(jù)。

2.4 自動(dòng)化儀表

測(cè)控的內(nèi)容主要為：物位、PH值、濁度、COD值、溫度、壓力、流量、極限液位、自動(dòng)取樣、泵組輪值控制、溶解氧濃度、氨氮濃度、固體懸浮物濃度、溶氧調(diào)節(jié)、鼓風(fēng)機(jī)組--總管壓力自動(dòng)控制、電力系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)、電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

2.5 工業(yè)電視監(jiān)控及保安監(jiān)視系統(tǒng)

在污水處理廠廠區(qū)的重點(diǎn)監(jiān)控場所安裝攝像機(jī)，運(yùn)行人員可不用出門就可以對(duì)建筑物內(nèi)外狀況以及現(xiàn)場運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視，對(duì)污水處理廠內(nèi)外情況進(jìn)行全面的監(jiān)控。在廠區(qū)的圍墻周圍設(shè)置室外紅外對(duì)射報(bào)警器，這樣能提高保安的效果，閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)也是具有很多功能的，它除了能進(jìn)行正常的監(jiān)視外，還能夠與保安監(jiān)視系統(tǒng)聯(lián)合起來，對(duì)值班人員在值班期間觀察并自動(dòng)錄下報(bào)警時(shí)的相關(guān)現(xiàn)場及設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行提醒。并且能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理一些異常情況，還可通過重放來對(duì)事件進(jìn)行分析處理。

2.6 遠(yuǎn)程通信

遠(yuǎn)程通信由模擬屏控制計(jì)算機(jī)MPC承擔(dān)，通過城市電話網(wǎng)，要無條件的接受來自監(jiān)控管理系統(tǒng)發(fā)出的管理指令，把污水廠處理水量和水質(zhì)數(shù)據(jù)、以及各種運(yùn)行數(shù)據(jù)如實(shí)的傳送到市污水管理部門。

3 測(cè)控功能

3.1 分控制室

分控制室內(nèi)設(shè)現(xiàn)場控制系統(tǒng)LCS，現(xiàn)場控制站的主要功能如下：

1）可按照控制程序?qū)λ牴ざ蝺?nèi)的工藝過程、電氣設(shè)備進(jìn)行全方位控制，并采集工藝參數(shù)、電氣參數(shù)及電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)；

2）通信總線與中央控制室的監(jiān)控管理系統(tǒng)也能夠進(jìn)行通信。并向監(jiān)控管理系統(tǒng)傳送數(shù)據(jù)，接受監(jiān)控管理系統(tǒng)發(fā)出的開停機(jī)命令；

3）采集的主要工藝參數(shù)有：水位差、水位、流量、壓力、電流、電壓、功率、溫度、溶解氧、氨氮、酸度、MLSS、COD、濁度等；

4）與帶有通信接口的就地控制柜進(jìn)行通信，采集電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，向就地控制柜發(fā)送開停機(jī)命令；

5）設(shè)不間斷電源，保證在停電故障時(shí)系統(tǒng)仍能安全可靠地運(yùn)行。

3.2 測(cè)控內(nèi)容

主要測(cè)控參數(shù)有：溫度、溶解氧濃度、氨氮濃度、壓力、流量、物位、沉砂池運(yùn)行控制、pH值、氧化還原電位、濁度、固體懸浮物濃度、COD、極限液位、曝氣量控制、自動(dòng)取樣、曝氣量控制、格柵運(yùn)行控制、泵組輪值控制、電力系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)、電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等。

3.3 工業(yè)電視監(jiān)控及保安監(jiān)視系統(tǒng)

由4部分組成的，分別是：前端攝像、傳輸、紅外對(duì)射探測(cè)器、顯示和控制等，為監(jiān)視目標(biāo)額情況還設(shè)有硬盤錄像機(jī)裝置。

3.3.1 前端攝像及紅外探測(cè)部分

電視監(jiān)控系統(tǒng)的前沿就是攝像機(jī)部分，可以成為是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵同時(shí)有人把它測(cè)繪歸納為“眼睛”。它布它位于監(jiān)控場所的一個(gè)位置上，通過它都?jí)蛄私獾絹碜砸晥鼋堑恼麄€(gè)監(jiān)視部分，全方位的監(jiān)視。

3.3.2 傳輸部分

傳輸部分就是系統(tǒng)的圖像和報(bào)警信號(hào)通路。在傳輸系統(tǒng)當(dāng)中對(duì)控制信號(hào)也要進(jìn)行傳輸，同時(shí)，對(duì)攝像機(jī)、鏡頭、云臺(tái)、防護(hù)罩等也要進(jìn)行控制的，。在傳輸方式上，目前電視監(jiān)控系統(tǒng)主要采用視頻基帶傳輸方式。

3.3.3 控制部分

整個(gè)系統(tǒng)的核心部分是控制部分，其他系統(tǒng)功能都是建立在控制部分的基礎(chǔ)上的。

3.3.4 顯示部分

顯示部分由多臺(tái)專用監(jiān)視器組成。其作用是把送來的攝像機(jī)信號(hào)重現(xiàn)成圖像?？梢允箶z像機(jī)輸送來的圖片信號(hào)分不同電腦上的都在一個(gè)電腦顯示屏上顯示。

4 結(jié)論

在環(huán)保產(chǎn)業(yè)內(nèi)容中，污水處理占有很大的比重，隨著我國持續(xù)快速經(jīng)濟(jì)的增長和人民生活水平質(zhì)量的提高，對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求也越來越高，污水處理行業(yè)是一個(gè)新的領(lǐng)域，盡管目前結(jié)合理論在實(shí)踐中取得了很大的進(jìn)展，目前仍存在很多限制因素，值得在今后工作中深入研究。

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[2]商敏兒，杜樹新.活性/污泥法污水處理過程自動(dòng)控制的研究現(xiàn)狀[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2002，3(1)：83-87.