自動化在污水廠中的應(yīng)用

呂亮++何相宇

[摘 要]當(dāng)前，我國的水資源正面臨著嚴(yán)重的污染問題，處理好水資源問題自然而然就成了現(xiàn)代化發(fā)展的重要工程。自動化控制系統(tǒng)運(yùn)用于污水處理是高科技的新嘗試，本文闡述了自動化控制系統(tǒng)運(yùn)用于城市污水處理中，并且描述了污水處理廠中污水處理的相關(guān)問題。

[關(guān)鍵詞]自動化控制系統(tǒng)；污水處理；運(yùn)用

中圖分類號：P415.1+3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）03-0382-01

正文隨著市場經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國的生態(tài)環(huán)境問題卻變得愈來愈嚴(yán)重，水污染問題漸漸成為制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一大重要因素。早期傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)已經(jīng)難以滿足水資源保護(hù)需求。在經(jīng)濟(jì)效益不斷增長的同時(shí)，我國的水污染問題變得愈加嚴(yán)重，很多工業(yè)污水沒有經(jīng)過處理就隨便排放，導(dǎo)致水資源污染。對于這種情況，我們應(yīng)該運(yùn)用相關(guān)的方法處理水污染，做好環(huán)境保護(hù)措施，這樣才能滿足現(xiàn)代化發(fā)展的需要。

1.實(shí)例詳情

有實(shí)例表明，有一個工廠的每日處理污水的量可以達(dá)到5萬噸以上，2008年正式運(yùn)行此項(xiàng)目。這個污水處理站運(yùn)用的處理方法是：采用活性污泥氧化溝處理技術(shù)，運(yùn)用這種技術(shù)對設(shè)備的要求很高，操作系統(tǒng)采用的是DCS分散型控制系統(tǒng)。整個處理裝置旨在為了污水處理廠的數(shù)據(jù)采集、控制系統(tǒng)等方面的需要。

2.系統(tǒng)的組成

2.1自動化控制系統(tǒng)

系統(tǒng)大體上包括了數(shù)據(jù)收集、自動控制，處理信號等幾項(xiàng)內(nèi)容，可以全方位的實(shí)現(xiàn)污水處理，與此同時(shí)，在污水處理過程中，還能實(shí)現(xiàn)自動控制、動態(tài)顯示、狀態(tài)監(jiān)測、記錄信號、故障報(bào)警等各類操作?，F(xiàn)場主要布置了3個現(xiàn)場控制站，比如：PLC1、PLC2、PLC3，中央控制室設(shè)有兩臺操作站、一臺模擬屏控制站、另外一臺數(shù)據(jù)及系統(tǒng)服務(wù)器。

2.2控制操作的相關(guān)技術(shù)

使用自動化控制系統(tǒng)的根本目的是為了實(shí)現(xiàn)水資源保護(hù)和水污染處理，系統(tǒng)設(shè)計(jì)堅(jiān)持的理念是“4C”技術(shù)，涉及到的工具有：計(jì)算機(jī)、控制、通訊、顯示技術(shù)等4大主要技術(shù)內(nèi)容。自動化控制系統(tǒng)與先進(jìn)的DCS分散型控制系統(tǒng)相結(jié)合，然后系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)選擇光纖環(huán)網(wǎng)為基礎(chǔ)的工業(yè)局域網(wǎng)技術(shù)，現(xiàn)場站設(shè)有雙機(jī)熱備，這樣才能維持自動化控制系統(tǒng)的有序進(jìn)行。

2.3中央控制室

中心控制室安裝了相應(yīng)的監(jiān)控設(shè)備，主要針對不同性能的計(jì)算機(jī)操作，具體為：兩臺彩色監(jiān)視器，兩臺打印機(jī)，模擬屏控制計(jì)算機(jī)一臺，還有一組大型馬賽克模擬屏。這種模式能起到的作用有：1.系統(tǒng)工作之后能夠廣泛收集到各個時(shí)期的工藝參數(shù)、電氣參數(shù)、生產(chǎn)設(shè)備等方面的信息，然后通過系統(tǒng)的分析信息來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的操作控制；2.按照收集到的信息做好相應(yīng)的處理，此外，還可以根據(jù)數(shù)據(jù)信息顯示情況，來確定污水廠實(shí)際操作的狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。3.操作站彩色屏幕可以顯示出污水處理廠的大部分信息，例如：流程圖、參數(shù)值、機(jī)泵狀態(tài)、報(bào)警信息等，這樣可以隨時(shí)幫助控制系統(tǒng)運(yùn)用數(shù)據(jù)信息指令控制，讓污水處理效果達(dá)到理想狀況；4.運(yùn)用計(jì)算機(jī)可以有效得判斷出污水廠的操作秩序，對于自動化設(shè)備的故障問題及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，再把故障信號顯示在監(jiān)控屏幕上，并且把時(shí)間地點(diǎn)保存于硬盤上。

2.4現(xiàn)場控制站及系統(tǒng)功能

這選擇的污水處理廠分為3個現(xiàn)場控制站，每個現(xiàn)場控制站都布置了MODICON QUANTUM系列PLC，PLC配雙CPU熱備及操作、顯示終端。

2.4.1 PLC設(shè)置

1現(xiàn)場控制站布置在廠變配電室，主要控制粗格柵，進(jìn)水泵房、細(xì)格柵、沉砂池、厭氧池配水井、厭氧池、氧化溝。2現(xiàn)場控制站布置于污泥泵房，主要控制二沉池配水井，二沉池、污泥泵房。3#現(xiàn)場控制站布置于污泥脫水車間，主要對中心控制室通信進(jìn)行調(diào)控。

2.4.2系統(tǒng)達(dá)到控制目標(biāo)的過程

（1）粗細(xì)格柵：格柵自動控制主要包括了水位差控制、時(shí)間間隔控制等，整個操作過程的控制要借助于水位差值實(shí)現(xiàn)，在達(dá)到一定時(shí)間限制后則轉(zhuǎn)到時(shí)間控制器控制操作，然后根據(jù)壓榨機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)等操作流程處理。（2）進(jìn)水泵房：參照集水池的水位值對泵房潛水泵實(shí)施自動控制，對備用泵的自動操作運(yùn)行的狀態(tài)做好記錄，以發(fā)現(xiàn)其中存在的各種問題。（3）配水井：自動化控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)配水井閘門的操作控制，在規(guī)定時(shí)間里完成啟動、關(guān)閉效果。 （4）厭氧池：中心控制室對厭氧池混合攪拌器實(shí)施遠(yuǎn)程開/停控制。出水堰開啟度則按照厭氧池的水位自動調(diào)節(jié)。（5）供氧量調(diào)節(jié)：主要調(diào)節(jié)對象為氧化溝，在調(diào)控過程中要按照氧化溝中的溶氧值對暴氣轉(zhuǎn)碟的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間和臺數(shù)控制，必須要保證氧化溝中的溶氧值處于有效范圍，這樣可以使得氧化溝處于良好的環(huán)境里。（6）沉淀池：沉淀池刮泥機(jī)發(fā)揮控制作用，主要是參照沉淀池的泥位高、低實(shí)現(xiàn)自動開/?？刂?。（7）回流污泥量：對污泥的控制能夠提高水污染處理效果，保證水質(zhì)與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定相符合，以此確保生化處理系統(tǒng)混合液濃度處于有效標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。

3.系統(tǒng)特點(diǎn)

3.1系統(tǒng)軟件特點(diǎn)

Modicon Quantum在工作過程中，能夠結(jié)合Windows的條件實(shí)施編程。Concept自身具備了多方面的調(diào)節(jié)作用，它主要包括了：串級PID控制、PID整合、模擬操作、函數(shù)發(fā)生器等，操作時(shí)可結(jié)合常用的功能塊圖編程，這樣給操作人員控制帶來了諸多的方便，有時(shí)也可利用高級語言完成數(shù)學(xué)復(fù)雜算法。用戶能按照特定應(yīng)有和自定義功能塊多次運(yùn)用，有助于功能塊嵌套。此外，有的操作功能也可以配合梯形圖、順序功能圖、指令列表、結(jié)構(gòu)化文本等綜合運(yùn)用。Modbus Plus及32位TCP/IP仿真器可完成用戶程序及監(jiān)控軟件的離線開發(fā)及調(diào)試。ModiconQuantum則能夠和984梯形圖語言實(shí)現(xiàn)兼容調(diào)控。

3.2系統(tǒng)硬件特點(diǎn)

1.新486和586CPU和高速背板：Modicon Quantum的操作平臺基于486和586的CPU，它的容量最高可達(dá)4M。浮點(diǎn)運(yùn)算協(xié)處理器的使用極大提高了過程控制中對模擬量處理、回路調(diào)節(jié)等的運(yùn)算速度。在要求高速響應(yīng)碼的場合，可使用Quantum的中斷處理模板來處理外部事件。實(shí)時(shí)32位系統(tǒng)和高速緩沖存儲器的支持，使IEC-1131語言的性能達(dá)到最優(yōu)化的程度。并且，所有模塊都可以插在任何槽位上，底板速度可以高達(dá)80M。2.用開放式網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議：Modicon Quantum 同以前一樣可以提供開放、標(biāo)準(zhǔn)以及有效的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，是名副其實(shí)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中心，本系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP Ethernet。3.高強(qiáng)度工業(yè)硬件平臺：應(yīng)用經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的高強(qiáng)度工業(yè)硬件平臺，可以有效的承受高溫、振動和各種工業(yè)環(huán)境下的電氣干擾。4.帶電插拔：允許用戶帶電插拔系統(tǒng)中的任何模塊，而不會對模塊造成損壞。這樣用戶在使用時(shí)就能夠在繼續(xù)維持系統(tǒng)運(yùn)行的同時(shí)更換故障模塊。

4.結(jié)語

把自動化技術(shù)運(yùn)用在污水處理上是現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)步的表現(xiàn)，運(yùn)用自動化控制處理污水過程中必須要把握全局，只有這樣才能讓系統(tǒng)正常工作，使污水處理實(shí)現(xiàn)全自動。

參考文獻(xiàn)

[1] 余澤棟，喬叢，潘志國.污水廠自控系統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代制造，2007，（16）.

[2] 何京.污水處理劃時(shí)代革命——“MBCE工法”[J].水利天地，2006，（01）.

[3] 黃維生.淺淡我國污水處理工程的現(xiàn)狀[J].西南給排水，2005，（03）.

[3] 余立川.PLC在污水處理廠控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].可編程控制器與工廠自動化，2005