淺談城市污水處理電氣自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

賈長亮

摘 要：污水處理工藝的不斷改進(jìn)使污水處理的過程越來越繁瑣，需要控制的指標(biāo)越來越多，傳統(tǒng)的人工操作已很難滿足當(dāng)前城市污水處理技術(shù)發(fā)展的需要，在這種情況下，以計(jì)算機(jī)、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)和在線檢測技術(shù)為基礎(chǔ)的污水處理電氣自控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，在國內(nèi)許多污水處理廠得到廣泛應(yīng)用，在提高污水處理標(biāo)準(zhǔn)的同時，降低了成本，節(jié)省了人力，取得了理想的效果。

關(guān)鍵詞：城市污水處理;電氣自動控制;控制系統(tǒng);設(shè)計(jì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.22.108

隨著近年來城市化發(fā)展進(jìn)程的加快，城市人口日漸增多，居民生活質(zhì)量不斷提高。但與此同時，城市的污染問題，特別是水污染問題越來越突出，不僅污染排放量大，而且污染物成分復(fù)雜，這給城市污水處理增加了很大的難度。城市污水是水污染問題的重要源頭，已嚴(yán)重危害到城市環(huán)境和居民身體健康，對于城市污水的處理已成為當(dāng)前城市化發(fā)展進(jìn)程中亟待解決的問題。污水處理工藝的不斷改進(jìn)使污水處理的過程越來越繁瑣，需要控制的指標(biāo)越來越多，傳統(tǒng)的人工操作已很難滿足當(dāng)前城市污水處理技術(shù)發(fā)展的需要，在這種情況下，以計(jì)算機(jī)、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)和在線檢測技術(shù)為基礎(chǔ)的污水處理電氣自控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，在國內(nèi)許多污水處理廠得到廣泛應(yīng)用，在提高污水處理標(biāo)準(zhǔn)的同時，降低了成本，節(jié)省了人力，取得了理想的效果。

1 城市污水性質(zhì)及主要處理工藝

1.1 城市污水的性質(zhì)

水是人們生產(chǎn)生活所必須的資源，隨著城市人口的不斷增多，城市污水的排放量越來越大，其污染物成分越來越復(fù)雜。城市污水從理化性質(zhì)來看，往往較為渾濁，存在大量懸浮物和膠體狀物質(zhì)，并常常伴有異味和惡臭，容易堵塞和腐蝕管路、設(shè)備。從組成物質(zhì)來看，除了含有碳水化合物、蛋白質(zhì)、合成洗滌劑和動植物脂肪等物質(zhì)外，還可能含有致病的細(xì)菌、病毒等，對人體以及動植物健康具有較大的危害。

1.2 城市污水主要處理工藝

污水處理的主要目的在于清除污水中上述有害物質(zhì)，或是降低其濃度，改善污水的物理、化學(xué)、生物性質(zhì)，固體物、酸堿度、大腸菌群數(shù)等指標(biāo)達(dá)到相應(yīng)要求，能夠滿足人們的生活生產(chǎn)用水需要。城市污水處理按照處理程度可分為預(yù)處理、一級處理、二級處理、深度處理和污泥處理。其中預(yù)處理裝置包括沉砂池、細(xì)格柵、粗格柵;一級處理主要為初沉池;二級處理主要包括曝氣池、生物濾池;深度處理主要是為了滿足生產(chǎn)工業(yè)用水，或是其他高標(biāo)準(zhǔn)用水的特殊用途，經(jīng)過深度處理的污水可達(dá)到較高的指標(biāo)，是未來城市污水處理的方向，主要工序包括過濾和沉淀;污泥處理主要是對水體中污泥等膠狀物的濃縮分離、脫水干燥和衛(wèi)生填埋處理。

2 城市污水處理電氣自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 控制系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)

在現(xiàn)代化污水處理中。電氣設(shè)備的應(yīng)用十分廣泛，包括各種水質(zhì)監(jiān)控設(shè)備、爆氣機(jī)、脫水機(jī)等等?？刂葡到y(tǒng)合理的電氣設(shè)計(jì)則是確保各種電氣設(shè)備可靠運(yùn)行的關(guān)鍵，對于提升城市污水處理效果至關(guān)重要。在城市污水處理系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)中，應(yīng)保證各電氣設(shè)備能夠滿足自動化控制的要求，實(shí)時監(jiān)控水質(zhì)狀況;而且還應(yīng)對系統(tǒng)中各電氣元件的功能特點(diǎn)和運(yùn)行模式進(jìn)行有效分析，在此基礎(chǔ)上提升控制系統(tǒng)的運(yùn)行效果。

（1）預(yù)處理電氣控制。污水預(yù)處理環(huán)節(jié)的電氣設(shè)備主要有格柵電機(jī)和刮泥電機(jī)，電氣設(shè)備的控制原理完全相同，只是功率有所差異，主要由各種開關(guān)、指示燈、繼電器等組成。預(yù)處理環(huán)節(jié)電機(jī)控制分為手動和自動兩種控制方式，其中手動控制主要由人工操作現(xiàn)場控制柜完成，通過控制柜開關(guān)控制電機(jī)的啟停;自動控制主要為PLC遠(yuǎn)程控制，由內(nèi)部設(shè)定好的程序自動控制電機(jī)啟停和格柵開閉。其他如斷路器、熱繼電器等起到線路保護(hù)作用;主令開關(guān)用于本地與遠(yuǎn)程控制之間的切換。

（2）曝氣池段電氣控制。曝氣池段主要電氣設(shè)備為爆氣機(jī)，它的運(yùn)行主要是通過變頻器來控制爆氣電機(jī)的轉(zhuǎn)速，繼而實(shí)現(xiàn)對曝氣量和曝氣時間的控制。對于曝氣機(jī)的設(shè)計(jì)，同樣要求其具有手動和自動兩種控制模式，兩種模式的切換也是通過主令開關(guān)實(shí)現(xiàn)的。曝氣機(jī)的啟停主要是通過繼電器觸電的斷開與吸合來實(shí)現(xiàn)，調(diào)速控制則主要是通過調(diào)節(jié)電壓柬來實(shí)現(xiàn)。設(shè)備運(yùn)行時，調(diào)節(jié)電壓柬即可改變控制線路的電壓，自動控制時則由PLC的模擬量輸出端子來改變電壓。

（3）生物濾池段電氣控制。生物濾池段主要由泵房和濾池兩部分組成，泵房設(shè)有增壓水泵和反沖水泵;濾池則設(shè)有各種蝶閥、水閘門以控制濾池水的蓄排。泵與蝶閥同樣具有手動和自動兩種控制方式，其控制原理與預(yù)處理段電機(jī)控制原理基本相同，只是在電路中增加了一個電流互感器。手動與自動模式的切換由具有兩個常開、常閉觸點(diǎn)的主令開關(guān)來實(shí)現(xiàn);閘門和閥門本身提供了機(jī)械式的限位開關(guān)，具有常閉和常開觸點(diǎn)。例如閥門來到位置后，開關(guān)觸點(diǎn)斷開，自動斷開控制電路，同時觸點(diǎn)通過模擬信號向PLC提供閥門開閉狀態(tài)。

2.2 自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)針對城市污水處理的實(shí)際需求，保證電氣設(shè)備的自動化控制和穩(wěn)定運(yùn)行，按照各環(huán)節(jié)污水處理工藝要求完成操作。而且需要在自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，根據(jù)不同城市地區(qū)污水指標(biāo)的采集和分析，制定合理的自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。具體設(shè)計(jì)方案：在各污水回收處理點(diǎn)設(shè)置相關(guān)的采集和分析儀器設(shè)備，并將其與中央控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)時監(jiān)測水質(zhì)，對污水的溫度、酸堿度、主要污染物等進(jìn)行采集，并將采集的污水信息傳輸至污水處理站。污水處理站自控系統(tǒng)根據(jù)污水的污染情況和處理要求，采取相應(yīng)的處理方式;通過在控制系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置運(yùn)行參數(shù)，控制各種電氣設(shè)備按照參數(shù)指令自動運(yùn)行，完成對污水的自動化處理。與此同時，系統(tǒng)還會通過各類監(jiān)測設(shè)備對水質(zhì)和設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，以及時調(diào)整運(yùn)行參數(shù)和發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，從而確保電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，使污水處理可靠達(dá)標(biāo)。

3 結(jié)語

在城市污水處理日漸復(fù)雜的情況下，電氣自控系統(tǒng)的應(yīng)用無疑成為城市污水處理最為高效的技術(shù)手段，是未來城市污水處理的發(fā)展趨勢。它有效緩解了城市污水處理壓力，提高了污水處理效果，推動了水資源的循環(huán)再利用，促進(jìn)了城市的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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