污水處理自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

崔煥俞 辛靜 孫慧智

摘 要：在城市化進(jìn)程持續(xù)加快趨勢下使得各大城市人口數(shù)量不斷遞增，在城市規(guī)劃建設(shè)中污水處理是重要構(gòu)成部分之一，這就需要采取一些先進(jìn)的技術(shù)對污水進(jìn)行處理，自動化控制系統(tǒng)的運(yùn)用可以提高城市污水處理效果，促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展。本文在對污水處理自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，探討了污水處理自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整體思路，并對如何更好地實(shí)現(xiàn)污水處理自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)措施進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：污水處理;自動化控制系統(tǒng);設(shè)計(jì)

1 引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，促使整個(gè)社會向著商業(yè)化方向不斷，但是在轉(zhuǎn)化中出現(xiàn)了一些生態(tài)問題，其中水污染是重點(diǎn)，在實(shí)際的污水處理中有許多工業(yè)廢水直接投倒，流入到湖泊中，這就造成很大面積的水污染，導(dǎo)致水質(zhì)出現(xiàn)惡化，危害到了人們的身體健康。所以要根據(jù)水污染對污水進(jìn)行有效處理，且通過設(shè)計(jì)污水自動化控制系統(tǒng)對每一個(gè)過程進(jìn)行分析，從而達(dá)到降低成本的目的。

2 污水處理自動化控制系統(tǒng)原理

污水處理廠在進(jìn)行污水處理的過程中，對于自動化系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，并且取得了非常好的應(yīng)用效果。對于自動化系統(tǒng)的應(yīng)用原理主要是通過計(jì)算機(jī)技術(shù)，將各種污水處理設(shè)備進(jìn)行連接，將各種設(shè)備在運(yùn)行過程中的參數(shù)進(jìn)行記錄和收集，然后通過對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而發(fā)出合理的指令，優(yōu)化控制整個(gè)處理工藝。由此可見，在污水處理的過程中，對于自動化系統(tǒng)的應(yīng)用受到各種儀器的影響，主要體現(xiàn)在一部分的儀器工作穩(wěn)定性不夠，導(dǎo)致最終的污水處理效果不佳。因此，為了確保污水處理自動化控制系統(tǒng)能夠發(fā)揮出更大的作用，需要加強(qiáng)自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作，確保每一個(gè)環(huán)節(jié)都能對污水進(jìn)行高效地處理。

3 污水處理自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求

我國在污水處理方面的自動化應(yīng)用雖有一定的年頭，但早期的污水處理廠在進(jìn)行自動化設(shè)備的應(yīng)用時(shí)，多配備的自動化設(shè)備和儀器性能較低，在排放標(biāo)準(zhǔn)提高的同時(shí)要想構(gòu)建健全的自動系統(tǒng)需要克服許多方面的問題。為了保證污水處理廠的自動化控制系統(tǒng)能夠更好地運(yùn)行，需要采取有針對性的措施加以解決。對于整個(gè)設(shè)計(jì)過程中所使用到的電氣設(shè)備，都需要保證其可靠性和穩(wěn)定性，從而確保其在工作的過程中能夠高效運(yùn)行。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)對傳感器的高效利用，需要充分利用中控室層來實(shí)現(xiàn)對設(shè)備運(yùn)行的監(jiān)控和控制，并且需要將PLC的作用充分發(fā)揮出來，實(shí)現(xiàn)監(jiān)視和控制功能的獨(dú)立完成。最后，針對于落后的設(shè)備需要及時(shí)地進(jìn)行更新?lián)Q代，以確保相關(guān)設(shè)備運(yùn)行的高效性。

4 污水處理自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 PLC控制站設(shè)計(jì)

在一般狀態(tài)之下，在開展污水處理工作的時(shí)候，因污水處理工藝具備不穩(wěn)定的性能，就會對污水處理水平造成直接影響，而應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)可以很大程度提升污水處理控制水平，例如在進(jìn)行污水處理時(shí)，可以通過科學(xué)設(shè)計(jì)PLC控制站，能夠使得污水處理過程中的化學(xué)反應(yīng)更加充分，并且與污水內(nèi)的微生物新陳代謝相結(jié)合，綜合性的處理污水處理吸附在微生物表面中的細(xì)菌，以此防止水資源二次污染的發(fā)生，使得水分子可以得以快速的氧化和分解。對于污水處理PLC控制站的設(shè)計(jì)，通常情況下是采用開放式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、流行通用組態(tài)軟件以及PLC模塊，通過高效的設(shè)計(jì)能夠使得PLC控制站的作用充分發(fā)揮出來。

4.2 中間控制層

中間控制層主要是對各個(gè)監(jiān)控站和控制站進(jìn)行銜接的，一般為了將各站點(diǎn)之間的銜接工作做得更好，在選擇網(wǎng)絡(luò)時(shí)主要以光纖工業(yè)以太網(wǎng)或比較成熟的工業(yè)總線網(wǎng)絡(luò)為主，再通過對PLC控制的混合結(jié)構(gòu)通信方式的使用，來對各設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)測、采集和分析等處理工作。一般在進(jìn)行中間控制層設(shè)計(jì)的時(shí)候，會設(shè)置三個(gè)站點(diǎn)，一號站點(diǎn)的控制箱往往會設(shè)置在細(xì)格柵間配電室的內(nèi)部，這一站點(diǎn)內(nèi)所控制的運(yùn)行設(shè)備有電動的進(jìn)水閥、變頻分離器等;二號站點(diǎn)的控制箱往往會被設(shè)置在污水廠的變電所處，這一站點(diǎn)所控制的運(yùn)行設(shè)備有相應(yīng)的攪拌器、排泥泵、曝氣機(jī)等;三號站點(diǎn)的控制箱則會被設(shè)置在污泥回流泵房內(nèi)，這一站點(diǎn)所控制的運(yùn)行設(shè)備主要以帶式壓濾機(jī)為主。一般情況下，在對運(yùn)行設(shè)備的控制器進(jìn)行選擇的時(shí)候，往往會在中間控制層的站點(diǎn)之中進(jìn)行選擇，從而使其成為整個(gè)控制系統(tǒng)內(nèi)的控制器，再通過對于傳輸功能加強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)為媒介，可以實(shí)現(xiàn)對各個(gè)運(yùn)行設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行了解，并且還能將所收集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行及時(shí)地分析，能夠及時(shí)地找到設(shè)備的故障所在，進(jìn)而采取有效的措施加以處理，確保各運(yùn)行設(shè)備的更好運(yùn)行。

4.3 設(shè)置智能設(shè)備層

智能設(shè)備層的設(shè)置能夠?qū)崿F(xiàn)在無人看守的情況下，對于各運(yùn)行設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動化的控制和管理，從而實(shí)現(xiàn)各設(shè)備的高效、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。在對智能設(shè)備層在進(jìn)行設(shè)置的時(shí)候，需要將變頻器、流量計(jì)以及熱電阻等智能設(shè)備設(shè)置在每一個(gè)控制站點(diǎn)之內(nèi)，這樣便于這些智能化的設(shè)備將所采取到的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)以信號的形式傳輸?shù)絇LC系統(tǒng)中。值得注意的是，在對大型或者中型的污水處理廠進(jìn)行智能設(shè)備層的設(shè)置時(shí)，采用的是以現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)方式進(jìn)行布置的。如果是對小型的污水處理廠進(jìn)行智能設(shè)備層的設(shè)置，則需要通過星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來進(jìn)行布置。在將自動化儀器儀表和控制設(shè)備進(jìn)行連接時(shí)，需要使用到硬接線電纜實(shí)施連接。

4.4 實(shí)施在線儀器監(jiān)測

通常情況下，污水處理廠要將脫氮處理的污水集中在污水池中，再按照一定的比例分配為消化段和反硝化段，所以可以引入在線監(jiān)測的檢測儀器實(shí)時(shí)監(jiān)督控制硝化反應(yīng)段與反硝化反應(yīng)段，從而準(zhǔn)確的檢測器溫度、流量以及pH值、分子氧等影響反應(yīng)的含量，為一部分不符合實(shí)際情況的范圍調(diào)整到合理指標(biāo)范圍之內(nèi)。此外，在線儀器檢測系統(tǒng)還可以通過利用自動化技術(shù)，使得儀器可以很長時(shí)間監(jiān)督控制污水段，達(dá)到監(jiān)控污水變化情況。另外整合數(shù)據(jù)后可以更加科學(xué)合理的應(yīng)用技術(shù)。此外，污水處理廠還會在污水廠污水排口安裝檢測儀器，對脫氮后水是否與放回大自然標(biāo)準(zhǔn)相符合進(jìn)行把握。

4.5 實(shí)現(xiàn)自動技術(shù)的革新

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，污水處理自動化技術(shù)也會隨著不斷的更新和完善，為了進(jìn)一步提升污水處理的能力，對于現(xiàn)有的污水自動化控制技術(shù)還需要進(jìn)行不斷的革新。例如在當(dāng)前污水處理的過程中，對于智能控制技術(shù)的應(yīng)用，不僅能夠?qū)ξ鬯幚碜詣踊到y(tǒng)進(jìn)行更好地控制，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)更好地污水處理目標(biāo)。對于智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用，主要依賴于專家系統(tǒng)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)是一種類似于人體神經(jīng)元細(xì)胞系統(tǒng)，這是亞符號處理系統(tǒng)，由許許多多類似于人體神經(jīng)元細(xì)胞的單元交織而成，有著極強(qiáng)的適應(yīng)性和很大的容錯(cuò)能力。由于具有種種優(yōu)越的性能，受到眾多專家學(xué)者的關(guān)注，近年來這種技術(shù)也被正式能運(yùn)用到污水處理的自動控制上來。數(shù)據(jù)顯示，通過對這一技術(shù)的有效應(yīng)用，能夠準(zhǔn)確對污水的成分進(jìn)行估計(jì)，實(shí)現(xiàn)污水的實(shí)時(shí)和精準(zhǔn)控制。

4.6 結(jié)合人工綜合自動化管理

在對污水進(jìn)行處理的過程中，為了更好地實(shí)現(xiàn)污水處理效果，在應(yīng)用自動化控制系統(tǒng)的同時(shí)，還需要綜合人工進(jìn)行管理，能夠進(jìn)一步避免因?yàn)樽詣踊刂葡到y(tǒng)的誤差而造成的錯(cuò)誤。例如：在對污水池內(nèi)的液位、酸堿度等進(jìn)行管理時(shí)，通過人工對相關(guān)顯示屏進(jìn)行實(shí)時(shí)關(guān)注，能夠在發(fā)現(xiàn)問題的第一時(shí)間進(jìn)行停機(jī)處理，以免造成嚴(yán)重的后果。

5 結(jié)語

綜上所述，對環(huán)保質(zhì)量造成影響的一個(gè)重要因素是污水排放，這就需要設(shè)計(jì)污水處理自動化控制系統(tǒng)，對水資源進(jìn)行充分利用，確保經(jīng)濟(jì)與環(huán)境保護(hù)共同協(xié)作與發(fā)展。

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