污水處理廠自動化控制系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用

摘要：隨著社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，工業(yè)三廢不斷增加，其中尤以污水為代表，對環(huán)境造成嚴(yán)重影響。污水處理是一項緊迫性任務(wù)，處理污水不僅可避免環(huán)境進一步惡化，還可降低資源浪費，防治水污染，具有重要的社會意義。污水處理廠控制是一項較為負(fù)責(zé)的任務(wù)，當(dāng)前污水處理廠已開始逐漸引進自動化控制，提高控制效率，降低人為控制存在的不足。

關(guān)鍵詞：污水處理廠；自動化控制；系統(tǒng)設(shè)計

污水處理可獲得巨大社會效益，但污水處理成本較高，需要大量人力物力對污水處理系統(tǒng)進行控制。污水處理過程中通過自動控制系統(tǒng)可實現(xiàn)自動監(jiān)控，具有重要現(xiàn)實意義。

1 污水處理自動化控制系統(tǒng)

1.1 數(shù)據(jù)收集功能

污水處理廠自動化控制系統(tǒng)可收集污水處理廠各儀表示數(shù)及模擬量信號，并對信息進行整合處理；廠區(qū)所有設(shè)備的開關(guān)、運行、故障燈及時反映并進行收集；收集廠區(qū)污水流量等信息，為后期決策奠定堅實基礎(chǔ)。

1.2 自動檢測功能

自動檢測功能就是系統(tǒng)會檢測并記錄污水處理過程中各個工藝環(huán)節(jié)相關(guān)系數(shù)（水壓、壓力差、水位、流量等）、水質(zhì)參數(shù)、電氣參數(shù)等相關(guān)數(shù)據(jù)，并對設(shè)備運行情況進行詳細(xì)記錄，判斷控制準(zhǔn)確性，為操作提供一定防呆。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時及時將故障反饋，便于及時消除各種隱患，保證污水處理廠處于穩(wěn)定工作環(huán)境下。

1.3 自動保護功能

污水處理廠自動保護功能就是在工作及非工作狀態(tài)下連續(xù)監(jiān)測設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)及運行情況，并對相關(guān)情況進行綜合分析，判斷污水處理過程中可能發(fā)生的潛在風(fēng)險，并采用子宮報警和自動控制系統(tǒng)防止事故進一步擴大，保障污水處理廠設(shè)備及人員安全。

1.4 自動控制及調(diào)節(jié)功能

自動化控制系統(tǒng)根據(jù)污水處理廠工藝及控制要求，通過自動控制程序?qū)ξ鬯幚碓O(shè)備進行自動控制，或者控制設(shè)備進行交替運行，提高污水處理設(shè)備運行穩(wěn)定性，保障工藝流暢性。

自動調(diào)節(jié)建立在自動化控制基礎(chǔ)上，例如在污水處理過程中可根據(jù)泵井水位對泵的啟動及關(guān)閉進行自動控制；根據(jù)生物池工藝環(huán)境對進水氣閥門進行自動調(diào)節(jié)控制；根據(jù)溶解氧的值自動控制鼓風(fēng)機調(diào)頻改變?nèi)芙庋鹾俊?/p>

2 案例分析

2.1 概況

某污水處理廠位于居民區(qū)與工業(yè)生產(chǎn)區(qū)需，需處理工廠生產(chǎn)產(chǎn)生的污水及居民生活產(chǎn)生的生活污水，其中居民服務(wù)面積為1500公頃，工業(yè)生產(chǎn)區(qū)域500公頃。污水處理體積較大，污水處理量與日遞增，污水處理能力已經(jīng)逐漸顯露出無法疲態(tài)，尤其是系統(tǒng)控制方面已經(jīng)逐漸出現(xiàn)各種弊端，因此必須加速污水處理廠自動化控制系統(tǒng)建設(shè)。

污水處理廠污水處理總規(guī)模為20萬m3/天，深度處理工程為10萬m3/天。污水處理中采用生物處理工藝，過程控制較為復(fù)雜。

2.2 污水處理自控系統(tǒng)設(shè)計

為提高污水處理廠自動控制系統(tǒng)效率，經(jīng)過研究后需實現(xiàn)以下幾點：保障污水處理達到指標(biāo)、降低污水處理過程藥劑使用量、降低污水處理廠用電量、降低系統(tǒng)控制勞動強度、提高污水處理廠生產(chǎn)效率、改善污水處理廠作業(yè)環(huán)境?；诖诵柙谖鬯幚硐到y(tǒng)中增加以下功能：數(shù)據(jù)采集功能、自動檢測功能、自動保護功能、自動控制功能、自動調(diào)節(jié)功能、管理功能等。

2.3 自動控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成

2.3.1 PLC工作原理及特點

PLC適用于工業(yè)環(huán)境下的數(shù)字化自動控制，采用可編程存儲器，將邏輯運算程序及算法命令等存儲于存儲器中，并可通過數(shù)字形式或模擬形式進行數(shù)據(jù)信息輸入和輸出，從而實現(xiàn)對污水處理廠機器的控制。

PLC有運行模式和停止模式兩種。運行模式過程中PLC需要執(zhí)行各種操作，包含多個階段。系統(tǒng)處于停止階段時，PLC程序僅對內(nèi)部處理及通信服務(wù)進行處理。PLC在運行模式和停止模式間不斷切換，周而復(fù)始，此種工作方式稱之為循環(huán)掃描方式。

2.3.2 PLC系統(tǒng)配置設(shè)計

PLC功能實現(xiàn)主要通過PLC控制站，某污水處理廠采用6個PLC控制站實現(xiàn)對污水處理廠全程控制。PLC1 控制站主要實現(xiàn)對進水泵房、總變配電室控制監(jiān)測；PLC2 控制分站實現(xiàn)對曝氣沉砂池及砂水分離間、初沉池、進水水質(zhì)分析室控制監(jiān)測；PLC3 控制分站實現(xiàn)對脫水機房、生物瀝浸池、濃縮池、臭氧設(shè)備控制監(jiān)測；PLC4 控制分站實現(xiàn)對鼓風(fēng)機房、生物池、回流污泥泵房控制監(jiān)測；PLC5 控制分站實現(xiàn)對二沉池、二沉池及配水井控制監(jiān)測；PLC6接觸池、出水提升泵房、總出水井、出水水質(zhì)分析小室控制監(jiān)測。

2.4 儀表控制

2.4 自動化控制系統(tǒng)功能及設(shè)計

2.4.1 自動化控制系統(tǒng)軟件系統(tǒng)

該污水處理廠自動化控制系統(tǒng)為提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，選用具有一定開放性的系統(tǒng)平臺軟件、編程軟件、組態(tài)監(jiān)控軟件等，結(jié)合系統(tǒng)硬件構(gòu)成選擇滿足儀表等硬件設(shè)施工藝需求的應(yīng)用軟件，并配備污水處理站運行過程所需檢測軟件及污水處理信息軟件，促進污水處理系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

2.4.2 污水處理系統(tǒng)控制流程

污水處理系統(tǒng)從操作形式上可分為手動操作和自動操作兩種。手動操作可手動控制設(shè)備開始和停止時間，手動操作和自動操選擇流程見圖1。

3.4.3 手動操作

手動操作具有一定自由行，通過手動操作可實現(xiàn)對每個設(shè)備的控制，其主要控制方式為通過本地按鈕對設(shè)備進行單獨控制，其控制操作模式結(jié)構(gòu)圖見圖2。

3.4.4 自動操作

自動操作僅需控制系統(tǒng)啟動和停止后，設(shè)備即開始按照設(shè)備程序開始運行，系統(tǒng)運行過程主要通過PLC程序控制設(shè)備傳感器實現(xiàn)。其控制操作模式結(jié)構(gòu)圖見圖3。

參考文獻

[1]王辰熙.關(guān)于污水處理自動控制系統(tǒng)的研究[J].陜西水利.2014（5）：45-49

[2]黎一強.PLC技術(shù)在生活污水處理及回用系統(tǒng)中的應(yīng)用.自動化技術(shù)與應(yīng)用，2012（3）：12-18.

作者簡介：

呂曉東，1996.3.21，性別男、民族漢、籍貫麗水、就職單位浙江海洋大學(xué)學(xué)生、職稱、主要研究方向或從事工作電氣自動化。