電氣自動(dòng)化技術(shù)在污水處理過程中的應(yīng)用

季曉彬

（德州市移動(dòng)源污染防治中心，山東 德州 253000）

當(dāng)前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，城市人口逐漸增多，這也加大了城市中的供水量及排水量，增加了水廠負(fù)荷，而電氣自動(dòng)化技術(shù)不但可以提高水廠效率，還可以在一定程度上保障水質(zhì)的安全。我國(guó)電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)具備了一定經(jīng)驗(yàn)，其發(fā)展水平也得到了很大提高，應(yīng)用范圍也得到了很大程度的擴(kuò)展，其中水處理領(lǐng)域已經(jīng)成為電氣自動(dòng)化應(yīng)用的熱點(diǎn)。目前，電氣自動(dòng)化技術(shù)主要分為三種：電子技術(shù)、電力工程技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)。電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用能夠給供水企業(yè)和污水處理企業(yè)提供很大的便利，提高水處理工藝中各個(gè)設(shè)備的工作效率，在減輕職工勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)還能保障運(yùn)行的安全和穩(wěn)定，進(jìn)而節(jié)約能耗，降低企業(yè)運(yùn)行成本。電氣自動(dòng)化技術(shù)是帶動(dòng)一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展的重要途徑，只有加快自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，才能更好的促進(jìn)工業(yè)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)發(fā)展，才能帶來國(guó)家與社會(huì)的和諧和穩(wěn)定，由此可見電氣自動(dòng)化技術(shù)在當(dāng)今社會(huì)至關(guān)重要。

1 電氣自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)

1.1 電氣自動(dòng)化技術(shù)包括的內(nèi)容比較寬廣

電氣自動(dòng)化技術(shù)涉及的內(nèi)容比較多，而且技術(shù)應(yīng)用范圍也比較廣泛。很多行業(yè)都能應(yīng)用該技術(shù)，特別是在一些制造業(yè)類的企業(yè)中。目前，很多企業(yè)在一些人工操作的環(huán)節(jié)中增加了電氣自動(dòng)化技術(shù)，尤其是涉及到危險(xiǎn)的工作環(huán)節(jié)中，這不僅保障了操作的準(zhǔn)確性，同時(shí)還避免了對(duì)人員造成危害。電氣自動(dòng)化技術(shù)需要根據(jù)不同企業(yè)生產(chǎn)的需求進(jìn)行不同的設(shè)計(jì)，以確保電氣自動(dòng)化技術(shù)能夠發(fā)揮最大作用，這一特點(diǎn)使其具備了廣泛的應(yīng)用性。

1.2 電氣自動(dòng)化技術(shù)對(duì)于電子技術(shù)的依賴性比較強(qiáng)

電氣自動(dòng)化技術(shù)服務(wù)于各種不同的企業(yè)，不同的企業(yè)其生產(chǎn)過程也不同，因此我們需要根據(jù)各個(gè)企業(yè)的不同情況設(shè)計(jì)不同的控制程序，而在整個(gè)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)、傳感器、控制器等控制系統(tǒng)以及信息處理系統(tǒng)中，都離不開電子技術(shù)。電子技術(shù)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)，在整個(gè)自動(dòng)化技術(shù)中都需要電子技術(shù)來進(jìn)行信號(hào)的傳遞以及各項(xiàng)操作指令的發(fā)出，然后再進(jìn)行各項(xiàng)操作。因此，電氣自動(dòng)化技術(shù)對(duì)電子技術(shù)有很強(qiáng)的依賴性。

2 電氣自動(dòng)化技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用

當(dāng)前，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展使工業(yè)技術(shù)日新月異，同時(shí)在工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污水越來越復(fù)雜，處理難度也越來越大。這也迫使污水處理工藝變得更為復(fù)雜，使一些復(fù)雜的工藝很難實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的運(yùn)行，常常在處理工程中出現(xiàn)問題。而電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，能夠保證水處理工藝的穩(wěn)定運(yùn)行，解決了很多復(fù)雜工藝運(yùn)行的問題。目前，在電氣自動(dòng)化技術(shù)中主要應(yīng)用的設(shè)備有PLC 系統(tǒng)、變頻器、自動(dòng)化儀表、傳感器等。在電氣自動(dòng)化技術(shù)的支持下，既減少了人力，還可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，逐漸優(yōu)化各項(xiàng)電子技術(shù)，充分利用各項(xiàng)資源。

2.1 對(duì)格柵的自動(dòng)化控制

格柵是水處理技術(shù)中常用的設(shè)備，主要對(duì)進(jìn)水中顆粒較大的物質(zhì)進(jìn)行分離，以保證后續(xù)處理工藝的穩(wěn)定運(yùn)行，尤其是避免管道和水泵受大顆粒物質(zhì)的影響，導(dǎo)致效率降低或者損壞[1]。通常格柵分為粗格柵和細(xì)格柵，根據(jù)不同水質(zhì)以及不同工藝選擇不同型號(hào)的格柵。傳統(tǒng)的格柵主要是依靠人工來控制、清掃，導(dǎo)致格柵運(yùn)行效率低下，進(jìn)而影響整個(gè)水處理工藝的運(yùn)行效率。而電氣自動(dòng)化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)格柵完全自動(dòng)化運(yùn)行，既減少了人工操作，還可以保證24小時(shí)不間斷連續(xù)的運(yùn)行。電氣自動(dòng)化過程中主要的設(shè)備有液位傳感器、PLC等，在制定工作時(shí)間以此來控制和檢測(cè)水位的變化，進(jìn)而控制格柵的運(yùn)行。

2.2 水泵、脫水機(jī)房的控制

在水處理工藝中會(huì)用到很多水泵來控制水流的提升、進(jìn)水、出水等，因此將水泵進(jìn)行電氣自動(dòng)化控制將有效提升水處理工藝的運(yùn)行效率，同時(shí)還能保證水處理工藝的安全性。針對(duì)水泵的控制，通常是應(yīng)用雷達(dá)液位計(jì)，然后根據(jù)水位的高低控制水泵的開啟，電氣自動(dòng)化可以準(zhǔn)確控制水泵的運(yùn)行，然后根據(jù)工藝的需要，進(jìn)行特定語言的編程，同時(shí)需利用PID進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到降低能耗的目的，保證水泵的正常運(yùn)行。

水處理過程中會(huì)產(chǎn)生污泥以及附屬的污染物質(zhì)，我們需要對(duì)其進(jìn)行脫水處理，然后再進(jìn)行下一步處理，而脫水機(jī)房通常有很多設(shè)備，這些設(shè)備具有很強(qiáng)的專業(yè)性，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要準(zhǔn)確控制。因此，在脫水機(jī)房中應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)非常重要，通常在脫水機(jī)房中采用PLC技術(shù)，使其中的設(shè)備統(tǒng)一進(jìn)行管理，同時(shí)還需安裝相應(yīng)的傳感器，隨后進(jìn)行各項(xiàng)參數(shù)的控制。根據(jù)處理工藝的需要，監(jiān)測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制，這大大提高了脫水機(jī)房的效率，還保障了水處理工藝的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3 無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

在水處理技術(shù)中，不同的工藝使用的設(shè)備也不同。近些年，水處理工藝的設(shè)備越來越精密，因此對(duì)電氣自動(dòng)化程度的要求也越來越高。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制電氣自動(dòng)化，達(dá)到人力所難以實(shí)現(xiàn)的目的，而無線網(wǎng)絡(luò)更是電氣自動(dòng)化技術(shù)的重要基礎(chǔ)，大大增加了電氣自動(dòng)化的便利，實(shí)現(xiàn)了有線網(wǎng)絡(luò)不能完成的目的。在保障自動(dòng)化技術(shù)有效運(yùn)行的同時(shí)，降低了運(yùn)行能耗，全面感知整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，為水處理技術(shù)的發(fā)展提供了有效支持。

2.4 PLC與DCS的融合

PLC和DCS是電氣自動(dòng)化技術(shù)中常用的兩項(xiàng)技術(shù)，各自具有優(yōu)勢(shì)。近些年，電氣自動(dòng)化技術(shù)更新速度較快，而且應(yīng)用的領(lǐng)域也越來越廣泛。一些水處理廠的電氣自動(dòng)化控制采用了PLC與DCS技術(shù)相互結(jié)合的方式，來控制水廠中各項(xiàng)設(shè)備的運(yùn)行，二者的相互結(jié)合使其發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)水廠設(shè)備更高效、更穩(wěn)定的運(yùn)行。PLC技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是具有很快的響應(yīng)速度，而DCS可以承載復(fù)雜的運(yùn)算，對(duì)于水廠中復(fù)雜的工藝可以采集有效的數(shù)據(jù)來保證水廠的穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)還可以避免外界環(huán)境因素的影響，保障水廠出水的安全性和穩(wěn)定性[2]。

2.5 加氯控制

在給水處理工藝中，對(duì)水體的消毒必不可少，而通?？刹捎眉勇认痉绞剑虼思勇攘康目刂品浅Ｖ匾Ｔ诒Ｕ纤w消毒的同時(shí)，還需保證一定的余氯量，余氯量太多會(huì)影響人體的健康[3]。電氣自動(dòng)化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水體氯投加量的有效控制。在設(shè)計(jì)氯化控制時(shí)主要有兩個(gè)內(nèi)容，一個(gè)是過濾前氯化，另一個(gè)是過濾后氯化。在進(jìn)行氯消毒時(shí)，首先要清除水體中的藻類等雜物，然后氯消毒以流量比的模式來釋放氯，也就是根據(jù)水流速度和加氯速率進(jìn)行調(diào)節(jié)。而針對(duì)濾后消毒，采用的是復(fù)合環(huán)路加氯的方式，在加氯過程中主要控制過濾后的流量，相比濾前，濾后控制更為復(fù)雜，更需要有效的電氣自動(dòng)化控制。

2.6 加氨和加藥控制

水質(zhì)的不同、水處理工藝也相應(yīng)改變、出水水質(zhì)要求也不同。在一些水處理過程中添加氨或者其他藥劑來進(jìn)行水體中污染物質(zhì)的控制，在投加過程中既要滿足水處理的要求，還要保障藥劑投入的合理性，避免造成浪費(fèi)，或者造成二次污染[4]。在實(shí)際控制中，需要對(duì)測(cè)量值和預(yù)置值進(jìn)行比較，確定其誤差，從而獲取科學(xué)有效的數(shù)據(jù)，進(jìn)而保證電氣自動(dòng)化技術(shù)的有效控制。我們可依靠PLC技術(shù)有效控制水處理過程中藥劑的用量，以實(shí)現(xiàn)整體處理工藝的高效運(yùn)行。

3 電氣自動(dòng)化技術(shù)在水處理過程中的應(yīng)用探討

3.1 電氣控制系統(tǒng)自動(dòng)化要求

環(huán)境問題已經(jīng)成為當(dāng)前發(fā)展中的主要問題，尤其是針對(duì)水處理方面，國(guó)家為了控制水體污染，保障水資源的有效利用，在法律、法規(guī)方面做出很多重要的改變，同時(shí)還加大了水處理技術(shù)的研究，減少污水對(duì)人們生活的影響。電氣自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)成為污水處理技術(shù)中的主要環(huán)節(jié)，是提高污水處理效率的重要保障。要想實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制技術(shù)的準(zhǔn)確控制，就需要對(duì)污水中的一些具體指標(biāo)進(jìn)行充分的了解，例如離子含量、pH值等，以保證自動(dòng)化控制技術(shù)可在惡劣的條件下正常運(yùn)行。其次，當(dāng)污水處理過程中發(fā)生意外時(shí)，自動(dòng)控制系統(tǒng)可以及時(shí)做出反應(yīng)并及反饋到控制中心，此外電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)還需對(duì)工藝中各個(gè)構(gòu)筑物的水位、電導(dǎo)率等指標(biāo)進(jìn)行充分了解，實(shí)現(xiàn)污水處理信息的全面、實(shí)時(shí)掌控，以保證污水處理過程的正常運(yùn)行。

3.2 污水處理中的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)

電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)是對(duì)工藝運(yùn)行的管理，其管理方式是一種分層管理的方式。用控制器實(shí)時(shí)掌握各層管理工作的狀態(tài)，隨時(shí)進(jìn)行各層管理方式的調(diào)整。通常電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)分為上、中、下三個(gè)階段的管理方式，各個(gè)階段獨(dú)立運(yùn)行，其中哪一個(gè)出現(xiàn)問題，都不會(huì)影響其余階段的運(yùn)行[5]。在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的上位階段中，主要依靠工控機(jī)，還有閥門、電機(jī)等設(shè)備，通過計(jì)算機(jī)的高級(jí)語言來對(duì)其進(jìn)行管理與控制，以完成需要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。而相關(guān)的控制人員可以根據(jù)上位機(jī)的工作狀態(tài)，來確定整個(gè)系統(tǒng)是否存在問題進(jìn)行相關(guān)的研究，然后進(jìn)行科學(xué)合理的分析，再逐步改善出現(xiàn)的問題。而整個(gè)電氣自動(dòng)化處理系統(tǒng)的邏輯控制單位由中位機(jī)來控制，其需對(duì)上、下位機(jī)產(chǎn)生的信息進(jìn)行準(zhǔn)確、及時(shí)、有效的傳遞和檢查，以保證整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。而下位機(jī)具有自身的自主性，通過智能儀表、獨(dú)立的顯示器和操作平臺(tái)進(jìn)行信息的收集和設(shè)備的控制。電氣自動(dòng)化技術(shù)對(duì)于電氣技術(shù)有很強(qiáng)的依賴性，需要電子技術(shù)的有效支持，而電子技術(shù)需要不斷實(shí)踐檢驗(yàn)，才能不斷的提高和創(chuàng)新，二者相互制約，同時(shí)又相互促進(jìn)。

3.3 參數(shù)的測(cè)量和控制

電氣自動(dòng)化技術(shù)要準(zhǔn)確控制工藝的運(yùn)行，各項(xiàng)工藝運(yùn)行參數(shù)的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。電氣自動(dòng)化技術(shù)需要控制較多的參數(shù)才能保證水處理工藝的有效運(yùn)行，例如構(gòu)筑物液位、pH值、DO、溫度以及各種離子含量等。不同的水質(zhì)條件，需要不同的自動(dòng)控制設(shè)備來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集以及傳輸。例如污水中腐蝕性較強(qiáng)時(shí)，可用超聲波物位儀來測(cè)量液位；若構(gòu)筑物面積較小，可采用靜壓式傳感器液位儀測(cè)量液面；采用電位法測(cè)量pH值，由于測(cè)量電極的玻璃觸頭對(duì)酸堿度檢測(cè)的靈敏性較強(qiáng)，在接觸到氫離子時(shí)就會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差[6]。

4 結(jié)論

如今，自然環(huán)境受到的污染越來越嚴(yán)重，水環(huán)境受到人類的威脅也越來越大，因此不僅要求水處理技術(shù)在處理工藝上要快速提高、更新，配合水處理技術(shù)的各項(xiàng)軟、硬件措施也需要提高，這樣才能保證新型的水處理技術(shù)的有效實(shí)施。電氣自動(dòng)化技術(shù)是水處理技術(shù)中重要的支撐措施，應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)可提高水處理技術(shù)的處理效率，降低運(yùn)行成本，保障操作人員的安全，降低能耗。因此，在當(dāng)前的水處理技術(shù)中，要積極推廣電氣自動(dòng)化技術(shù)，這樣可以為實(shí)現(xiàn)自然環(huán)境的和諧發(fā)展做貢獻(xiàn)，為今后社會(huì)的穩(wěn)定與可持續(xù)提供保障。