自控系统在污水处理厂中的应用

 随着我国经济的飞速发展，工业和民用污水的排放量日益增大，污水对水体的污染日趋严重，政府在不断加大治理力度和提高水体的再利用价值。因此，应采用先进的控制技术，并根据系统运行过程中相关参数的变化，从而实现污水处理系统的高质量、低消耗、稳定运行，同时，也可使污水处理技术获得长足发展。

1工程概况

广东省五华县污水处理厂原有一期工程的处理规模为20000m3/d，二期建设规模为20000m3/d，采用多模式AAO工艺，出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GBl8918—2002）中的一级B标准。目前，五华污水厂厂外泵站一共有3个，每个泵站有5台小型污水泵、2台粉碎格栅和新安装的4套静压液位计。

2自动化控制系统的功能设计

2.1概貌画面

2.1.1“自动控制工艺流程”画面“自动控制工艺流程”画面为系统的主画面，该画面直观、形象地反映了污水厂处理的整个控制工艺流程，并将水厂的所有生产数据（流量、液位、浊度、pH和流量等）和各种设备的运行状态实时显示在画面上。

2.1.2“生产工艺流程平面图”画面以平面布置图的形式直观反映污水厂处理的生产工艺概貌，并将各种工艺检测参数（流量、液位、浊度、温度、pH、电流、电压和功率等）、控制指标和所有设备的运行状态实时显示在画面上。

2.2参数设定功能点击主画面上的“参数设定菜单”，弹出参数设定窗口。在该窗口上可设定、修改各种工艺自动控制参数和报警控制参数。

2.3控制功能点击主画面上的“控制操作菜单”，弹出计算机控制操作窗口。在该窗口上可对电动阀、计量泵和抽水泵等现场设备进行远程控制。

2.4查看网络结构功能点击主画面上的“网络结构菜单”，弹出计算机控制操作窗口。在该窗口上可以清楚地查看整个自控系统的网络结构图。

2.5趋势显示功能以曲线图的形式直观反映工艺控制参数的走势（或动向）称为趋势显示。趋势显示分为实时趋势和历史趋势。实时趋势反映的是工艺控制参数当前的走势。分析工艺控制参数的实时趋势有助于管理人员及时掌握当前的生产动态。历史趋势反映的是以往的走势。分析工艺控制参数的历史趋势有助于管理人员了解以往的控制状况和控制效果，从而分析和查找事故原因。

2.6用户管理功能计算机监控系统程序设置有严格的操作权限限制，用于预防非授权操作。系统的操作权限分为净水操作工人和系统管理员两级。操作权限严格规定，不同的使用者只能在允许的范围内操作计算机，各个班次的操作人员拥有各自不同的操作员账户和密码。系统管理员为最高权限的使用者，如果污水厂人员岗位出现变动，则由系统管理员根据变动注销或新开设相关人员的操作员账户。

2.7报表生成和打印功能污水厂的生产日报表由计算机系统自动生成，并按设定的时间自动打印。

3自动化监控系统的实现

自动化检测仪表是自控系统中关键的子系统之一。一般的自动化检测仪表主要由传感器、变送器和显示器三个部分组成。这三个部分有机地结合在一起，不可缺少其中的任何一部分。自动化检测仪表以其测量精确、显示清晰、操作简单等特点，在工业生产中得到了广泛应用。自动化检测仪表内部具有与微机连接的接口，是自动化控制系统中重要构成部分，被称为“自动化控制系统的眼睛”。

3.1控制流程

3.1.1粉碎格栅控制流程泵站的粉碎格栅安装在进水闸阀后，提升泵池前，根据粉碎格栅两边的液位差自动启动、停止。当格栅前的杂物、垃圾积累过多时，两边的液位差会变大。当液位差大于设定值时，需开启1台粉碎格栅清渣。格栅的控制可由水位差自动控制开启，一般栅前、栅后的液位差＞20cm时，格栅会自动开启。此外，也可根据实际需要现场控制。图1污水处理厂粉碎格栅控制流程。

3.1.2提升泵监控流程的控制流程提升泵应在不低于设定的液位水位下工作，以到达保护水泵安全运行的目的。如果水位低过设定水位时，则潜水泵就可能暴露在空气中，进而直接在泵运行的情况下吸入空气，水泵的叶轮在吸入空气情况下运行易损坏。因此，对水泵进行保护监控非常必要。图2为污水处理厂提升泵监控流程的控制流程。

3.2自动控制方式根据厂区泵房水位和进水速率等，PLC可实现自动开/停泵、泵阀联动，并对大、小泵进行搭配控制；保证源水的持续性和稳定性，满足污水厂的工艺要求；检测运行工况和数据，对被控设备进行故障保护。具体应注意以下6点：①根据液位变化控制提升泵的启停，遵循“先启先停、先停先启、故障停机、自动补位”的控制原则。②优化液位的测量参数，在每个液位控制点的判断有一定的延时。③尽量减少每台泵的启停次数，每台泵的启停应有一定的时间间隔。④如果1台泵已连续运行24h，在有备用泵的情况，应用备用泵补上。⑤泵口阀门需与泵连动控制。水泵运行应受工艺过程各个阀门的制约，防止发生烧毁水泵或淹没系统等现象。⑥每台泵的累计运行时间会自动记录在PLC中，并可从控制室的监视画面中查阅。

3.2.1中控室自动控制方式PLC接收控制室计算机通过下达的指令后，会自动启、停取水泵机组、鼓风机等设备，并对被控设备进行故障保护。

3.2.2就地手动控制方式在手动操控的方式中，通过现场就地开关柜上的按钮对设备进行开/停（关）等控制。PLC只对其检测，不进行故障保护。

4视频监控系统

根据厂外泵站的现场情况，每个泵站布设有3个视频监控点，厂内二期泵站布设了8个视频监控点，一期泵站保持不变。视频监控系统由前端设备、传输设备、控制设备、显示和记录设备四大部分组成。前端设备由安装在泵站及其周围的室内外一体化球形组成，负责图像和数据的采集和信号处理，本次采用知名品牌的高性能高清室外快球、高清日夜防水红外一体化摄像机；在传输设备方面，可根据传输距离和图像质量的要求，选用相应的线缆、接口设备，负责将视频和数据信号传输到中控室，同时，数据和视频信号也可经过压缩处理，通过多种传输方式传输到需要的地点；控制设备选用以往工程中成功应用的多媒体监控中心系统，具有前端设备和图像切换的控制、全方位云台的控制、系统分区控制和分组同步控制，以及图像检索和处理等功能；显示和记录设备可根据不同的图像显示要求，选择不同的图像显示设备，有监视器、显示器等，值班人员能在监控中心通过显示器实时观察来自前端监控点的1/4/9/16路图像或画面分割图像。

5结束语

综上所述，污水厂采用自控系统的主要目的是实现污水厂的高效、低耗运行。自动控制与传统的人工控制相比，不仅大大提高了污水处理质量，还极大地推动了本行业、本地区的发展，创造了巨大的社会效益和经济效益。