淺析鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水處理中自動(dòng)化儀表及控制系統(tǒng)的應(yīng)用

魏鴻

重慶環(huán)保投資集團(tuán)有限公司，中國(guó)·重慶 400000

鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水處理廠的自動(dòng)化儀表及控制系統(tǒng)首先應(yīng)保證工藝設(shè)備的正常運(yùn)行，還應(yīng)滿足節(jié)能降耗和出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的需求。論文淺析了A2O污水處理工藝中自動(dòng)化儀表及控制系統(tǒng)的設(shè)置和應(yīng)用，以保障鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠穩(wěn)定運(yùn)行，達(dá)標(biāo)排放。

鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理；A2O污水處理工藝；自動(dòng)化儀表及控制系統(tǒng)

1 引言

隨著鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實(shí)施，鄉(xiāng)村環(huán)境保護(hù)越來(lái)越受到地方政府的重視，環(huán)境治理的力度在不斷加大。鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水處理因地域分散、規(guī)模小、達(dá)標(biāo)率要求高。我司各鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水處理廠，經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，就處理效果和穩(wěn)定性而言，A2O 污水處理工藝是相對(duì)成熟的一種工藝，論文就A2O 污水處理工藝中自動(dòng)化儀表及控制系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行探討。

2 工藝流程

鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠A2O 污水處理工藝主要構(gòu)/建筑物有：集水井（含格柵機(jī)、提升泵）、生化池（含厭氧池、缺氧池、好氧池）、沉淀池、消毒池、污泥濃縮池、污泥脫水間、曝氣風(fēng)機(jī)房及配電室等（見圖1）。

圖1 A2O 污水處理工藝

3 重要環(huán)節(jié)設(shè)置的檢測(cè)點(diǎn)

根據(jù)A2O 污水處理工藝的特點(diǎn)，應(yīng)在A2O 工藝流程的重要環(huán)節(jié)設(shè)置必要的檢測(cè)點(diǎn)，以確保設(shè)備的正常運(yùn)行和水質(zhì)處理達(dá)標(biāo)排放，為實(shí)現(xiàn)污水處理廠的自動(dòng)控制提供必要條件。

儀表設(shè)置見圖2。

圖2 儀表設(shè)置圖

各工藝段主要檢測(cè)點(diǎn)設(shè)置如下：

3.1 預(yù)處理階段（機(jī)械格柵渠、提升泵站及調(diào)節(jié)池）

①進(jìn)水水質(zhì)分析儀：可采用專項(xiàng)分析形式，主要分析進(jìn)水的COD、氨氮、總磷、總氮等指標(biāo)，根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)分析，確定工藝運(yùn)行參數(shù)；

②液位差計(jì)：檢測(cè)機(jī)械格柵前、后液位的差值，檢測(cè)信號(hào)值就地顯示并上傳到PLC 站，根據(jù)檢測(cè)值控制格柵機(jī)的啟/停；

③液位計(jì)：檢測(cè)提升泵站的水位，檢測(cè)信號(hào)值就地顯示并上傳到PLC 站；根據(jù)水位的檢測(cè)值控制提升泵的啟/停，以及提砂泵工作的臺(tái)數(shù)。

由于鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水雜質(zhì)較多、腐蝕性較強(qiáng)，此類儀表應(yīng)選擇非接觸式檢測(cè)儀表，如超聲波液位計(jì)、雷達(dá)液位計(jì)等。

3.2 生化處理階段（厭氧池、缺氧池、好氧池及二沉池）

①厭氧段和缺氧段。

a.溶解氧檢測(cè)儀（DO）。檢測(cè)厭氧池和缺氧池的溶解氧含量，調(diào)節(jié)污泥的回流量，保證厭氧段和缺氧段工況的正常運(yùn)行。

b.氧化還原電位計(jì)（ORP）。檢測(cè)厭氧池和缺氧池的氧化還原電位值，調(diào)節(jié)污泥的回流量，為磷的釋放和污泥反硝化提供良好的反應(yīng)條件，確保生物除磷和脫氮的效果。

c.pH 計(jì)檢測(cè)進(jìn)水的pH 值。

②好氧段。

a.溶解氧檢測(cè)儀（DO）。檢測(cè)好氧池溶解氧含量，調(diào)節(jié)曝氣風(fēng)機(jī)的頻率，控制曝氣量，確保好氧段工況的正常運(yùn)行。

b.污泥濃度計(jì)。測(cè)量好氧段污泥濃度，檢測(cè)生化系統(tǒng)的運(yùn)行情況。

3.3 深度處理階段（消毒池、出水計(jì)量渠）

水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要檢測(cè)化學(xué)需氧量（COD）、氨氮量、總磷量、總氮量、余氯量、pH 值、固體懸浮物濃度（SS）、大腸桿菌等主要指標(biāo)值，并傳至PLC 站。其中化學(xué)需氧量（COD）、氨氮量、總磷量、總氮量四個(gè)指標(biāo)值遠(yuǎn)傳至政府主管部門，確保主管部門對(duì)污水處理廠運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)管。

3.4 污泥處理階段（污泥濃縮池、污泥脫水間及污泥外運(yùn)）

①泥位計(jì)檢測(cè)污泥濃縮池泥位，及時(shí)進(jìn)行污泥脫水，泥位信號(hào)傳至PLC 站；

②加藥系統(tǒng)檢測(cè)儀表。加藥罐液位檢測(cè)、加藥流量控制等儀表。

3.5 曝氣風(fēng)機(jī)房

①壓力變送器、熱電阻：監(jiān)測(cè)曝氣風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)，就地顯示壓力、溫度值，并將測(cè)量值信號(hào)傳送至PLC 站；

②渦街流量計(jì)，測(cè)量鼓風(fēng)機(jī)出口風(fēng)量，就地顯示風(fēng)量值，并將測(cè)量值信號(hào)傳送至PLC 站。

3.6 管線儀表

①進(jìn)水流量計(jì)。設(shè)置在提升泵至生化池主管線上，就地顯示流量值，并將流量值信號(hào)傳至PLC 站；

②出水流量計(jì)。設(shè)置在出水計(jì)量渠，就地顯示流量值，并將流量信號(hào)傳送至PLC 站；

③污泥流量計(jì)。設(shè)置在污泥管線上，檢測(cè)外回流、內(nèi)回流污泥流量和剩余污泥流量；就地顯示其檢測(cè)流量值，并將流量值信號(hào)傳送至PLC 站。

4 鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水處理廠自動(dòng)化儀表及控制系統(tǒng)應(yīng)用的現(xiàn)狀

自動(dòng)化儀表及控制系統(tǒng)應(yīng)用于污水處理行業(yè)較其他行業(yè)要晚很多，從設(shè)計(jì)到日常管理及人員的操作、維保水平都有待于提高。鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠由于處理規(guī)模小、投資規(guī)模小、廠站分散、現(xiàn)場(chǎng)操作人員技術(shù)水平較低等因素，因此自動(dòng)化儀表及控制系統(tǒng)的設(shè)置不夠全面，大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠站還達(dá)不到系統(tǒng)自動(dòng)控制的要求，即使一小部分重要鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠自動(dòng)化儀表及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和設(shè)置能夠滿足自動(dòng)控制的要求，但自動(dòng)化儀表的實(shí)際運(yùn)行狀況卻不理想，很多污水處理廠的檢測(cè)儀表工作不正常，甚至有些儀表出現(xiàn)故障長(zhǎng)期得不到維修、校驗(yàn)，使用率低，不能滿足系統(tǒng)的自動(dòng)控制需要[1]。

5 鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水處理廠自動(dòng)化儀表及控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題

鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水處理廠自動(dòng)化儀表及控制系統(tǒng)的技術(shù)水平在很大程度上取決于污水處理的控制成本，由于我市鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水處理費(fèi)相對(duì)較低，各級(jí)單位的重視程度不足，因此還存在許多不足。

5.1 自動(dòng)化儀表和設(shè)備的質(zhì)量問(wèn)題

部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠由建廠初期設(shè)置的設(shè)備中，小部分進(jìn)口品牌設(shè)備pH 測(cè)定儀、電導(dǎo)測(cè)定儀、余氯測(cè)定儀等儀表和設(shè)備基本運(yùn)行良好或正常，大部分國(guó)產(chǎn)品牌設(shè)備，如計(jì)量泵、壓力變送器、液位變送器、溫度變送器、氨氮測(cè)定儀、溶解氧測(cè)定儀等儀表設(shè)備。問(wèn)題較多的設(shè)備，如氨氮測(cè)定儀、溶氧測(cè)定儀在使用中故障極多以至安裝投產(chǎn)后，未能正常使用，甚至部分廠站已停用或拆除，由于這些設(shè)備的影響，導(dǎo)致自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)常發(fā)生故障，無(wú)法正常運(yùn)行。

5.2 備品備件缺乏、維修機(jī)制落后

鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水處理廠存在點(diǎn)多面廣的實(shí)際情況，各廠設(shè)備廠商、規(guī)格型號(hào)眾多，不利于備品備件的采購(gòu)、存儲(chǔ)。在設(shè)備運(yùn)行中發(fā)生故障后，由于備品備件缺乏，請(qǐng)?jiān)O(shè)備供應(yīng)商維修，時(shí)間較長(zhǎng)、費(fèi)用極高。且自動(dòng)化儀表及控制系統(tǒng)的維護(hù)要求和標(biāo)準(zhǔn)是相對(duì)較高，要確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，就需要具備較高水平的維護(hù)隊(duì)伍。

目前來(lái)說(shuō)，我市鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水處理的運(yùn)行單位對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)工作的還不夠重視，污水處理廠系統(tǒng)維護(hù)工作體系之間的嚴(yán)重脫節(jié)，一旦設(shè)備和系統(tǒng)出現(xiàn)故障，勢(shì)必造成維修周期的延長(zhǎng)，甚至造成更大的損失。

5.3 各廠聯(lián)網(wǎng)存在困難

鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水處理廠由于建設(shè)時(shí)期不同，所選用的設(shè)備廠家、規(guī)格型號(hào)均不相同。各廠設(shè)備的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接比較困難，且因廠站分散，通訊難度很大[2]。

6 提升鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠自動(dòng)化儀表及控制系統(tǒng)技術(shù)水平的措施

6.1 合理配置國(guó)產(chǎn)高質(zhì)量設(shè)備

通過(guò)近年來(lái)的運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，進(jìn)口設(shè)備雖然有許多優(yōu)點(diǎn)，確實(shí)在污水處理中起到了舉足輕重的作用，但也客觀存在一些問(wèn)題，如投資大、備品備件采購(gòu)難等。國(guó)產(chǎn)設(shè)備經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展積累，有很多品牌的產(chǎn)品性能、可靠性完全可以與進(jìn)口設(shè)備媲美，且價(jià)格便宜、維修方便、配件充足，因此在了解設(shè)備性能的基礎(chǔ)上，合理搭配國(guó)產(chǎn)高質(zhì)量設(shè)備在生活污水處理的控制系統(tǒng)中，是降低鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水處理廠自動(dòng)化投資最為有效的方法。

6.2 建立健全維護(hù)保養(yǎng)工作體系

建立健全相關(guān)的維護(hù)保養(yǎng)工作體系是確保鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水處理效率和水平的基礎(chǔ)性保障之一，污水處理廠及相關(guān)部門只有在建立健全維護(hù)保養(yǎng)工作體系之后，才能確保相關(guān)維保工作的有序、高效開展。一是要對(duì)整個(gè)污水處理廠維護(hù)工作體系的溝通和交流進(jìn)行有效加強(qiáng)，可以最大程度保證當(dāng)設(shè)備、系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)可以得到及時(shí)的維修，保證污水處理廠穩(wěn)定運(yùn)行；二是運(yùn)行單位應(yīng)成立專業(yè)的運(yùn)行、維護(hù)團(tuán)隊(duì)，一方面定期對(duì)設(shè)備、系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，另一方面在設(shè)備、系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)能及時(shí)維修，保證設(shè)備、系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行。

6.3 加強(qiáng)各廠聯(lián)網(wǎng)通信水平的重視

為有效保障自動(dòng)化儀表及控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，通訊系統(tǒng)的穩(wěn)定性極其重要，因此，加強(qiáng)通信系統(tǒng)建設(shè)，打造出符合標(biāo)準(zhǔn)的完善的通信系統(tǒng)來(lái)支撐系統(tǒng)的運(yùn)行就非常重要。一方面要加強(qiáng)與相關(guān)企業(yè)、機(jī)構(gòu)合作，根據(jù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水處理廠的特定環(huán)境來(lái)開發(fā)出針對(duì)性的通訊系統(tǒng)，保障通訊系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性；另一方面，要加強(qiáng)對(duì)通訊系統(tǒng)相關(guān)硬件的質(zhì)量要求，以高質(zhì)量的硬件來(lái)確保通信系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行[3]。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D見圖3。

圖3 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

7 結(jié)語(yǔ)

隨著鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實(shí)施，鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理以及農(nóng)村人口聚居地污水處理得到了各級(jí)政府的重視，鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理自動(dòng)化水平的提高是大勢(shì)所趨，關(guān)鍵的問(wèn)題是怎樣使自動(dòng)化儀表及控制系統(tǒng)的應(yīng)用水平得到提高，這是一個(gè)長(zhǎng)期摸索和積累的過(guò)程。