自動控制在污水處理中的應(yīng)用研究

楊偉彬

摘 要：水資源的日益稀缺，及在發(fā)展過程中其受到的污染日益加劇，使污水處理工作變得尤為重要，當(dāng)今我國對污水處理工作可謂極其重視，將自動控制應(yīng)用到污水處理工作中也成為一項熱門的研究話題?；诖?，本文簡單描述了自動控制系統(tǒng)的組成及特點，并重點研究了流量自動控制系統(tǒng)、水泵與鼓風(fēng)機(jī)自動控制系統(tǒng)、格柵自動控制系統(tǒng)、污泥脫水與沉砂池自動控制系統(tǒng)在污水處理中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：自動控制系統(tǒng) 污水處理 PLC

引言

隨著計算機(jī)與繼電器、傳感器等設(shè)備的發(fā)展，自動控制技術(shù)越來越被廣泛實用到各個領(lǐng)域中，在污水處理領(lǐng)域，近年來我國環(huán)保力度加大，使中國的水污染逐漸從工業(yè)污染轉(zhuǎn)化為城市污染，而城市污水處理的自動控制也正式進(jìn)入計算機(jī)智能化控制階段。

1、自動控制系統(tǒng)的組成及特點

1.1自動控制系統(tǒng)的組成

污水處理主要是為了分離污水中的清水和其他雜質(zhì)，減少污水處理中產(chǎn)生的污泥，并重新加工處理后的水和污泥。因此構(gòu)建污水處理的自動控制系統(tǒng)，要滿足污水處理各個環(huán)節(jié)不同的要求，使各個模塊對應(yīng)相對工作內(nèi)容，模塊之間可以協(xié)調(diào)，又能實現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)控。污水處理自動控制系統(tǒng)是對污水處理過程進(jìn)行監(jiān)控調(diào)度的自動化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其包括自動化技術(shù)、通訊技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和圖形顯示技術(shù)，既能進(jìn)行簡單的邏輯控制，又能實現(xiàn)復(fù)雜的分散化控制，具體包括化學(xué)需氧量傳感器、PH值傳感器、溶解氧傳感器等硬件和PLC、數(shù)據(jù)采集模塊、中央監(jiān)控單元和服務(wù)器等采集控制單元，系統(tǒng)軟件可以采用自行研發(fā)或者市面上流行的軟件，也可以使用PLC廠家開發(fā)的軟件。

1.2自動控制系統(tǒng)的特點

污水處理系統(tǒng)要求對控制對象設(shè)定開關(guān)量和模擬量，既能實現(xiàn)開環(huán)控制，又能實現(xiàn)閉環(huán)控制。整個系統(tǒng)分為軟件和硬件兩部分，并且兩部分各有特點。軟件部分的特點是在工作人員操作過程中可以結(jié)合功能塊圖進(jìn)行編程，使操作人員對系統(tǒng)的控制更加方便，也能讓操作人員用高級語言完成復(fù)雜的數(shù)學(xué)算法，對用戶來說，在使用系統(tǒng)進(jìn)行工作時更加方便，而且可以利用特定功能塊重復(fù)進(jìn)行工作，有助于功能塊嵌套。

硬件方面包括計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)等，自動控制系統(tǒng)要求計算機(jī)擁有快速處理信息的能力，并要求網(wǎng)絡(luò)方面提供開放、標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，以保證控制和管理的效果更好。

2、自動控制在污水處理中的應(yīng)用

2.1流量自動控制系統(tǒng)在污水處理中的應(yīng)用

水流量是污水處理廠日常運行與管理過程中極其關(guān)鍵的一個控制參數(shù)，可以直接影響污水的處理質(zhì)量。工作人員必須實時掌握進(jìn)水量才能提升地表水力負(fù)荷的沖擊力。因此，處理廠要在污水處理系統(tǒng)中安裝流量自動控制系統(tǒng)，主要表現(xiàn)為安裝自動流量計，自動流量計可以測出瞬時流量和實際參數(shù)，這些數(shù)據(jù)都可以為進(jìn)一步的污水處理提供參考和支持。

2.2水泵與鼓風(fēng)機(jī)自動控制系統(tǒng)在污水處理中的應(yīng)用

水泵自動控制系統(tǒng)可以根據(jù)具體的水泵工作時間，完成水泵氣動泵與備用泵的自動更換。同時，水泵自動控制系統(tǒng)還能預(yù)先設(shè)定好所有水泵的開泵順序，在一臺水泵無法滿足需求的情況下自動開啟其他水泵以滿足污水處理的需要。水泵自動控制系統(tǒng)還可以結(jié)合污水處理廠外部的流水量自動地調(diào)整水泵自動運行的狀態(tài)，使水泵運轉(zhuǎn)處于最佳，減輕場內(nèi)工作人員的工作量與工作強(qiáng)度。

目前許多污水處理廠在曝氣池中安裝了在線溶解氧測試儀和懸浮物濃度計，他們利用在線溶解氧測試儀分解細(xì)菌，并用懸浮物濃度計測量污水中的污泥程度，根據(jù)測得的污泥程度調(diào)整曝氣池。利用鼓風(fēng)機(jī)自動控制系統(tǒng)不僅可以為反應(yīng)池加入曝氣，同時還能在供給氣量維持充足穩(wěn)定狀態(tài)下，減小懸浮物濃度計的耗損量，延長設(shè)備的使用期限，也提高了曝氣池分解細(xì)菌的能力，可謂一箭雙雕。

2.3格柵自動控制系統(tǒng)在污水處理中的應(yīng)用

格柵自動控制系統(tǒng)又可以根據(jù)不同的運行狀態(tài)可以分為自動和手動兩種模式，污水處理廠要按照實際運行情況選擇適合自身的運行模式。目前，在國內(nèi)多數(shù)的處理廠會在格柵的兩端分別安裝一臺液位差計，依靠液位差計顯示的度數(shù)判斷實際的堵塞程度，再將得出的堵塞信息傳輸?shù)娇删庉嬤壿嬁刂破髦?，利用可編程邏輯控制器對堵塞信息進(jìn)行分析計算，當(dāng)計算結(jié)果超出預(yù)設(shè)的閾值時，表示格柵需要被清理。而利用格柵自動控制可以實現(xiàn)垃圾自動排除，不僅保證了水流維持在正常流動的狀態(tài)，也有效降低了設(shè)備的損耗程度。

2.4污泥脫水與沉砂池自動控制系統(tǒng)在污水處理中的應(yīng)用

污泥脫水系統(tǒng)主要包括兩套污泥濃縮系統(tǒng)和兩套污泥脫水機(jī)，一套加藥系統(tǒng)和兩臺電動泥斗。污泥濃縮機(jī)可以在上位機(jī)顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)，脫水機(jī)在中控室顯示系統(tǒng)的運行狀態(tài)，電動泥斗在現(xiàn)場控制，工作人員在剩余污泥管道和同流污泥管道中都安裝流量計，這些流量計不僅能測量剩余的污泥，還能準(zhǔn)確地檢測出回流的污泥。污水處理廠的工作人員通過流量計顯示的數(shù)據(jù)，得知剩余污泥量與回流污泥量，依靠這些污泥量可以清楚地判斷出剩余污泥泵與回流污泥泵的運行狀態(tài)是否正常，從而有效地監(jiān)控潛水泵。

沉砂池自動控制系統(tǒng)由吸沙泵、螺旋砂水分離器、閘門和漿液分離機(jī)等多種設(shè)備構(gòu)成，每一種設(shè)備都能獨立運行，但所有設(shè)備的工作又是相互依托的。在系統(tǒng)開啟后，漿液分離機(jī)會最早開始運轉(zhuǎn)，吸沙泵會按照工作人員設(shè)定的程序自動運行和停止，而螺旋砂水分離器也能自動運行，這樣一套沉砂池自動控制系統(tǒng)可以有效地縮短停機(jī)時間。

總結(jié)

綜上所述，將自動控制運用在污水處理中對國家可持續(xù)發(fā)展都有重大意義。由分析可知，工作人員將自動控制運用在污水處理中實現(xiàn)了水流量實時監(jiān)控，完成了水泵的自動更換，維持反應(yīng)池氣量充足的同時減小了濃度計損耗，實現(xiàn)了垃圾自動排除，監(jiān)控了污泥泵的狀態(tài)，縮短了停機(jī)時間，有效地減少了工作人員的工作量，提高了污水處理的工作效率。因此，自動控制技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用還要不斷完善且推廣，從而保證我國污水處理工藝水平更高，效果更顯著。

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