集散控制系統(tǒng)在污水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

任翠宏 朱巍 葉婷婷

甘肅銀光聚銀化工有限公司 甘肅白銀 730900

通過深入分析可發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前相關(guān)行業(yè)應(yīng)用的污水處理方式較多，引入的工業(yè)控制技術(shù)也呈多樣化趨勢(shì)，但大部分地區(qū)是將集散控制系統(tǒng)作為污水處理控制關(guān)鍵技術(shù)，提升了污水處理的自動(dòng)化水平。本文以聚銀化工公司污水處理控制系統(tǒng)現(xiàn)狀為研究切入點(diǎn)，分析集散控制系統(tǒng)在污水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用。

1 污水處理概述

據(jù)相關(guān)報(bào)道顯示，目前污水處理廠樣式較多，且應(yīng)用的工業(yè)控制技術(shù)也呈多樣化。為實(shí)現(xiàn)污水處理廠附近站點(diǎn)的有效連接，需要強(qiáng)化集散控制系統(tǒng)的應(yīng)用，積極引入計(jì)算機(jī)技術(shù)與PLC技術(shù)，以此對(duì)污水處理廠進(jìn)行自動(dòng)化控制。

污水處理技術(shù)主要包括：①人工手動(dòng)控制，這類控制方式成本較低、且控制難度較小，一般應(yīng)用在小規(guī)模污水處理廠；②半自動(dòng)控制，這類控制技術(shù)受到成本的影響，目前只應(yīng)用在小型或中型污水處理廠；③全自動(dòng)控制技術(shù)，是目前應(yīng)用最為廣泛的控制技術(shù)，也是未來污水處理廠技術(shù)的主要發(fā)展方向[1]。

污水處理自動(dòng)控制技術(shù)難點(diǎn)：①系統(tǒng)問題，通過調(diào)查可發(fā)現(xiàn)污水處理廠本身規(guī)模較大，且處理工藝較為復(fù)雜，各個(gè)站點(diǎn)位置分散，變量因素較多，難以實(shí)現(xiàn)集中管控；②調(diào)量問題，污水處理本身是批次生產(chǎn)的過程，通過將污水分批次引入到化學(xué)反應(yīng)池內(nèi)，進(jìn)行分批次凈化。每批次進(jìn)水，將會(huì)增加控制難度。且批次控制時(shí)間較短，控制系統(tǒng)剛穩(wěn)定，控制過程就已經(jīng)結(jié)束，對(duì)系統(tǒng)的影響較大，難以實(shí)現(xiàn)調(diào)量的合理控制；③連鎖控制，污水處理工藝各個(gè)環(huán)節(jié)本身是互鎖關(guān)系，受到傳感器誤差、價(jià)格的影響，會(huì)降低控制系統(tǒng)的時(shí)效性，無法保障傳感器讀數(shù)的精準(zhǔn)性；④能耗問題，污水處理廠使用的設(shè)備能耗較高，且多為大功率設(shè)備，在進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，需要綜合考慮設(shè)備因素，以設(shè)備的合理應(yīng)用作為最終目的，強(qiáng)化設(shè)備保護(hù)，積極引入節(jié)能理念；⑤其他問題，污水處理本身工作環(huán)境較為惡劣，且設(shè)備滯后問題較為嚴(yán)重，內(nèi)外因素均會(huì)影響系統(tǒng)運(yùn)行。

2 集散控制系統(tǒng)

集散控制系統(tǒng)（[化]distributed control system (簡(jiǎn)稱DCS) ），該系統(tǒng)的核心技術(shù)為計(jì)算機(jī)技術(shù)（computer technology）、圖形顯示技術(shù)（graphical display technics ）、通信技術(shù)（[計(jì)]communication technology ）、控制技術(shù)（control technique）。

系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置有一個(gè)工程師站，其中配備有1名操作員，且現(xiàn)場(chǎng)配備有專門的控制站+系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)[2]。集散控制系統(tǒng)借助某種通信網(wǎng)絡(luò)，可連接現(xiàn)場(chǎng)附近的控制站與工程師控制中心、操作員站，強(qiáng)化溝通，以此實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備分散、集中管控。

3 集散控制系統(tǒng)在污水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 系統(tǒng)組成

污水處理集散控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，需要綜合考慮以下幾點(diǎn)：①參照污水處理實(shí)際工況，合理設(shè)計(jì)工藝參數(shù)、控制目標(biāo)、測(cè)量值、設(shè)定值等，積極建設(shè)數(shù)字模型，詳細(xì)、全面分析系統(tǒng)處理單位，研究工藝控制流程，依據(jù)分析結(jié)果分解工藝流程，以此判斷控制效果，獲得工藝流程集散控制的設(shè)計(jì)構(gòu)想；②參照干擾源振幅，確定工藝過程控制任務(wù)，強(qiáng)化工藝過程保護(hù)、優(yōu)化，促使工藝穩(wěn)定，并積極協(xié)調(diào)各個(gè)單位之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)整體工藝的控制[3]。本文研究的污水處理集散控制系統(tǒng)，主要包括：2臺(tái)上位機(jī)、3個(gè)下位現(xiàn)場(chǎng)控制站、2個(gè)遠(yuǎn)程I/O口組成。該系統(tǒng)應(yīng)用的是西門子公司生產(chǎn)的WINCC監(jiān)控軟件，西門子公司生產(chǎn)的S7-300系列PLC硬件。

污水處理集散控制系統(tǒng)主要由現(xiàn)場(chǎng)控制單元、通信技術(shù)單元、入機(jī)口單元組成。

3.2 系統(tǒng)技術(shù)

該項(xiàng)目系統(tǒng)污水處理工藝主要包括：（1）在通用格柵上加旋流沉砂工藝，將污水內(nèi)的雜質(zhì)與泥沙去除；（2）選擇奧貝爾氧化溝進(jìn)行生化處理；（3）先加藥接著使用帶式壓濾機(jī)脫水工業(yè)進(jìn)行污泥處理[4]。

本項(xiàng)目污水預(yù)處理主要包括粗格柵井、污水提升泵房、細(xì)格柵井、旋流沉砂池，借助預(yù)處理工藝，可將污水中的可見垃圾、雜質(zhì)、雜物去除。當(dāng)污水進(jìn)入到處理區(qū)粗格柵內(nèi)，粗格柵會(huì)將大件雜物去除，并將雜物集中輸送到壓榨機(jī)，經(jīng)過壓榨之后外運(yùn)，污水直接進(jìn)入到提升泵房。

借助泵房?jī)?nèi)的超聲波濾位計(jì)，可進(jìn)行污水液位測(cè)量，以此判斷水泵的工作狀況，經(jīng)過處理的污水進(jìn)入到細(xì)格柵內(nèi)，篩除小體積物質(zhì)，細(xì)格柵中的差位傳感器，可測(cè)量液位高低，以此控制設(shè)備運(yùn)行。經(jīng)過細(xì)格柵處理的水會(huì)進(jìn)入到旋流沉砂池內(nèi)，將污水進(jìn)行砂水分離，去除污水中的砂石，以此實(shí)現(xiàn)污水的清潔[5]。

本項(xiàng)目的控制系統(tǒng)主要設(shè)置有三個(gè)控制層，包括：集中控制層、遠(yuǎn)程監(jiān)控控制層、現(xiàn)場(chǎng)控制層。由現(xiàn)場(chǎng)控制層屬于系統(tǒng)最底層，主要負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控及信號(hào)監(jiān)測(cè)，在內(nèi)部設(shè)置了傳感器、控制電柜、儀表等設(shè)備?，F(xiàn)場(chǎng)控制層與集中控制層通信，能夠?qū)⒉杉降男畔鬟f到集中控制層面，也可供集中控制層下發(fā)指令，對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。

4 結(jié)語

本文研究的污水處理集散控制系統(tǒng)，雖說實(shí)際應(yīng)用具備很高的自動(dòng)化水平，但實(shí)際控制還存在著一些不足。隨著行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步，對(duì)工藝操作與設(shè)備控制提出了更高的要求，只有化工企業(yè)不斷加強(qiáng)自控系統(tǒng)技術(shù)，完善系統(tǒng)整體性能，提升系統(tǒng)預(yù)警反應(yīng)，強(qiáng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展能力，才可切實(shí)發(fā)揮出集散控制系統(tǒng)在污水處理中的應(yīng)用價(jià)值。