关于污水处理厂自动化控制系统的探讨

 摘 要:污水处理厂自动控制系统因其成本低和利于自动化控制等优点，逐渐得到广泛应用。本文通过论述了自动控制的原理与功能，阐述了主要自动化控制系统改进和发展，污水处理厂自动控制工作可靠性高，取得了显著的经济效益和社会效益。 

　　关键词:污水处理厂；自动控制；原理；控制系统 

　　中图分类号：X50文献标识码：A 文章编号： 

　　随着城市化进程的加快，城市水污染问题越来越严重，解决污水处理问题刻不容缓。而随着自动化技术在各行业的不断发展，污水处理行业的自动化水平也在快速提高。目前，在污水处理厂中采用自动控制系统进行自动化控制，在保证稳定的出水质量前提下，实现污水处理成本最低的目标，可靠性更强、效率更高，因此，自动化控制将具有很大的应用前景。 

　　1自动化控制的原理及功能 

　　1.1原理 

　　1.1.1 污水处理厂的自控系统是由现场仪表和执行机构、信号采集控制和人机界面（监控）设备三部分组成。自控系统的构建主要是指三部分系统形式和设备的选择。自动分析系统的主要功能是建立工艺曲线，通过在线实时采集和人工输入的方法，将进、出水的COD、、色度、磷、氨氮等主要指标与工艺过程控制的污泥浓度、溶解氧、回流比等指标通过曲线进行对比并综合分析，找出即时的最佳运行工艺控制曲线并对工艺实施控制。 

　　1.1.2 工艺控制部分是由上位工控机、工位PLC、电控执行机构组成。核心是上位机的智能控制，该功能由上位机的专业应用软件完成，该软件程序采用时钟循环扫描工作方式，工作可靠性高。上位工控机具备的智能化控制功能，可利用时间、溶解氧和污泥浓度等指标进行智能化自动分析并实现多重控制。设定时间尽可能地避开用电高峰；溶解氧设置上下限，保证工艺；设定反应池的污泥浓度指标，对回流泵和剩余污泥泵进行控制，保证反应池中最佳的活性污泥量，以降低能耗。 

　　工位PLC执行上位机远程发来的信号，按程序控制电控执行机构完成工作，主要任务是根据工艺要求，对风机、回流泵、剩余污泥泵等设备实施自动控制。 

　　1.2 功能 

　　软件以WinCC为工作平台，主要功能有： 

　　1.2.1 控制操作在中心控制室能对被控制的设备在线适时控制，可以停启任何一台设备，并对在线数据进行处理。 

　　1.2.2 显示功能可用图形实时显示各现场设备的运行工况及运行参数。 

　　1.2.3 数据管理功能利用实时数据库和历史数据库中的数据进行比较和分析，为生产控制提供依据，优化生产过程。 

　　1.2.4 报警功能当在线数据如COD、溶解氧、污泥浓度和设备故障超过规定值时，系统可自动停止有关设备，同时发出语音报警，记录并打印相关记录。 

　　1.2.5 打印功能对工艺指标和设备运行状态可输出报表和图形，可人工或自动打印。 

　　2污水过程自动控制系统 

　　格栅控制、水泵控制、沉砂池控制、鼓风机控制、生物反应池控制和脱水机控制等6个自动控制系统构成了自动控制系统的最重要部分。它们由各自相应的PLC监控工作站进行监控，通过网络对全厂的工艺系统进行调节管理。某一部分出现故障，现场报警信号立即通过网络反馈到中心控制室，通过打印机将故障的具体信息打印出来，并根据实际情况进行操作，实现方便，快捷，准确，实时。 

　　2.1 格栅控制系统 

　　格栅按预定时间周期可自动开启，并按设定时间运行；亦会根据格栅前后的设定水位差（该水位差值直接反映格栅堵塞情况）自动开启，以保证格栅正常工作。我们可以将格栅调为现场手动或自动模式。在自动模式下，格栅将根据预定的时间周期及设定的水位差进行工作，自动清污，螺旋输送器将一起联动，将污物排除。中心控制室可以设定为远程手动或自动控制模式。 

　　2.2 水泵控制系统 

　　按水泵池的液位控制水泵，按预定的次序逐台开启。上一台水泵不够用时，开启下一台水泵，备用泵最后启动。根据水泵的运行时间自动将水泵轮换为启动泵或备用泵，使各水泵的运行时间均等。对每个泵的控制，有现场手动控制和远程控制两种模式。 

　　2.3 沉砂池控制系统 

　　沉砂池有闸门、浆叶分离机、吸砂泵、砂水分离器等设备。设备之间存在连锁关系，在上位机发出启动指令后，浆叶分离机先连续运转，吸砂泵在浆叶分离机运行时按程序自动定时启停，砂水分离器与砂泵同步启动，延时停机。 

　　2.4 鼓风机控制系统 

　　鼓风机系统的主要任务是为反应池曝气提供充足、稳定的气量。鼓风机控制系统根据设定的总管参数、自动测量的鼓风机房总管压力实际值，通过PLC中的PID控制器进行计算、比较，并输出一定的参数，再通过开（停）鼓风机或调节鼓风机的开度，控制鼓风机出风量。2.5 生物反应池控制系统 

　　生物反应系统的任务是通过培养微生物，并将微生物与污水充分接触，去除污水中的有机物，还具有除磷脱氮功能。生物反应池控制系统有两种运行方式： 

　　2.5.1 固定运行方式。以固定运行时段的运行方式为基础，各段运行时间可调，实际运行时刻灵活调节。该方式为主要运行方式。 

　　2.5.2 仪表参数控制运行方式。主要利用氧化还原电位的变化率，来确定和调节生物反应的时间。该方式工艺运行较为精确，但对仪表的可靠性和稳定性要求很高。该方式为补充运行方式。 

　　2.6 脱水机控制系统 

　　脱水机系统包括污泥脱水生产线、絮凝剂输送泵、进泥泵和脱水机等设备。当储泥池中的泥位、水池水位、药罐药量符合开机要求时，脱水机控制系统自动启动污泥脱水生产线，自动调节进泥量，并根据进泥量的测量值和药、泥比例设定值自动调整进药量。 

　　3故障与报警 

　　系统拥有完备的参数保护和报警功能，设备出现故障，如：泵的低液位停机保护、设备过载保护，参数的超出高低限报警等。当发生报警时上位机画面中会自动弹出一个报警提示窗口，在该窗口中显示了发生报警的设备名称和报警状态。点击“确认”或者“总确认”按钮，再点击关闭按钮才能正确关闭该报警。 

　　4维护与保养 

　　每天应定时巡查，查看设备的运行是否正常，听设备的运转声音是否正常，如发现异常，为确保设备不被损坏应及时停机并由通知专业人员进行维修，部分设备需注意适时加油。 

　　自动检测仪表故障报警主要是由于被测参数超出测量范围或仪表本身误差累积造成测量值偏离真实值过多而报警。对于一些精密仪表、探头而言，污水厂的工作环境是比较恶劣的。因此，对它们必须定期维护与保养。 

　　4.1 保持自动化检测仪表传感器的清洁。由专人定期清洗探头，保证数据采集准确性。特别是DO，SS，PH仪等直接与污水接触的分析仪表，必须定期由专人清洗，每一个月清洗1次，保证仪表的正常工作；清洗时要求使用柔软的材料，以免损坏仪表。 

　　4.2 定期校正各种仪表。仪表在长期运行过程中难免会产生测量误差，为了保证仪表测量的准确性，对分析仪表需每月定期校正1次；而且要求水质化验技术人员利用化验室仪器检测相应的项目，并与现场仪表测量结果比较，如果偏差太大，那么应适时对仪表进行校正，确保仪表测量数据准确。 

　　5结束语 

　　应用自动化控制系统是是污水处理行业发展的必然走向，对污水处理企业的管理和工艺都大有益处。其保证了污水处理运行的安全可靠，大大提高了污水处理的自动化控制水平和管理水平，从而提高了生产效率，降低了能耗。相信随着科学技术的进一步发展，自动化控制将会更加深入污水处理行业当中，为人民为社会作贡献。 

　　参考文献 

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