污水處理自動化控制探討

李 哲，閆 艷，董海濤，成 芳

鄭州市污水凈化有限公司，河南 鄭州 450000

污水處理廠自控系統(tǒng)是整個污水處理工程的重要組成部分，其設(shè)計好壞與控制設(shè)備選擇是否適當，不僅關(guān)系著自控系統(tǒng)的性價比的高低而且對以后整個污水處理廠運行維護的難易有著重要影響。

1 自控儀表系統(tǒng)設(shè)計

1.1 設(shè)計原則

自控系統(tǒng)污水處理廠自控系統(tǒng)遵循“集中管理、分散控制、資源共享”的原則，污水處理廠儀表系統(tǒng)遵循“工藝必需、先進實用、維護簡便” 的原則。

設(shè)計方案力求滿足本工程污水處理工藝的特性，保證污水處理廠生產(chǎn)的穩(wěn)定和高效，減輕勞動強度，改善操作環(huán)境，實現(xiàn)污水處理廠的現(xiàn)代化生產(chǎn)管理。

本期工程自控系統(tǒng)的硬件和軟件配置將充分考慮遠期工程的需求，并提供良好的技術(shù)手段，保證將來對現(xiàn)有系統(tǒng)資源的有效利用。

1.2 設(shè)計范圍

設(shè)計范圍應(yīng)包括以下主要內(nèi)容：根據(jù)全廠工藝和設(shè)備運行要求采集工藝設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，配置相應(yīng)的自動控制、自動調(diào)節(jié)、自動報警、安全保護裝置；根據(jù)全廠工藝生產(chǎn)流程及測控要求配置溫度、壓力、物位、流量、水質(zhì)分析、過程控制等檢測控制儀表；污水處理廠進出水計量、在線連續(xù)水質(zhì)監(jiān)測、與污水管理部門的遠程數(shù)據(jù)通信。主要動力設(shè)備控制回路和變配電系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)的采集、傳送；污水處理廠計算機監(jiān)控管理系統(tǒng)；工藝控制動態(tài)模擬顯示屏；工廠管理計算機系統(tǒng)；工業(yè)電視監(jiān)控及保安監(jiān)視系統(tǒng)；儀表電源、信號的傳送，設(shè)備狀態(tài)信號和控制命令的傳送，計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的連接；自控儀表的防雷、過電壓保護、接地系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)方案

2.1 自控儀表系統(tǒng)

自控系統(tǒng)采用的系統(tǒng)為集散型計算機控制的，它是由自動化儀表和編程序控制器組合而成的檢測控制系統(tǒng)。可對污水處理廠的整個過程進行分散性的控制，通過化驗室設(shè)置對操作站采錄化驗數(shù)據(jù)；中央控制室對全廠進行集中管理，它是通過由數(shù)據(jù)服務(wù)器、通訊系統(tǒng)、監(jiān)控計算機和動態(tài)模擬屏組成的中央控制系統(tǒng)。被開放式現(xiàn)場總線連接著的是現(xiàn)場控制站與現(xiàn)場測控儀表之間。現(xiàn)場控制站能夠根據(jù)污水處理廠的實際工藝和構(gòu)筑物的幾何分布，設(shè)置在控制對象和信號源相對集中的建筑物中。

2.2 工業(yè)電視監(jiān)控及保安監(jiān)視系統(tǒng)

污水處理廠廠區(qū)圍墻較長，廠保衛(wèi)部門不能完全顧及到全廠的工作，為減少此部分費用，保證污水處理系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，監(jiān)視主要生產(chǎn)區(qū)域的運行狀態(tài)，實時記錄重要設(shè)備的現(xiàn)場操作、維護及運轉(zhuǎn)狀況，設(shè)置必要的工業(yè)電視監(jiān)視裝置。

2.3 化驗室操作站

組成化驗室操作站的設(shè)備包括一臺UPS電源、一套操作站、一臺打印機等，在生產(chǎn)過程中，對生產(chǎn)過程中采取的各種化驗數(shù)據(jù)都是來源于工廠化公室的，然后根據(jù)管理的相關(guān)要求與授權(quán)進行人工錄入數(shù)據(jù)。

2.4 自動化儀表

測控的內(nèi)容主要為：物位、PH值、濁度、COD值、溫度、壓力、流量、極限液位、自動取樣、泵組輪值控制、溶解氧濃度、氨氮濃度、固體懸浮物濃度、溶氧調(diào)節(jié)、鼓風機組--總管壓力自動控制、電力系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)和狀態(tài)、電氣設(shè)備運行狀態(tài)。

2.5 工業(yè)電視監(jiān)控及保安監(jiān)視系統(tǒng)

在污水處理廠廠區(qū)的重點監(jiān)控場所安裝攝像機，運行人員可不用出門就可以對建筑物內(nèi)外狀況以及現(xiàn)場運行情況進行監(jiān)視，對污水處理廠內(nèi)外情況進行全面的監(jiān)控。在廠區(qū)的圍墻周圍設(shè)置室外紅外對射報警器，這樣能提高保安的效果，閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)也是具有很多功能的，它除了能進行正常的監(jiān)視外，還能夠與保安監(jiān)視系統(tǒng)聯(lián)合起來，對值班人員在值班期間觀察并自動錄下報警時的相關(guān)現(xiàn)場及設(shè)備運行情況進行提醒。并且能夠及時發(fā)現(xiàn)、處理一些異常情況，還可通過重放來對事件進行分析處理。

2.6 遠程通信

遠程通信由模擬屏控制計算機MPC承擔，通過城市電話網(wǎng)，要無條件的接受來自監(jiān)控管理系統(tǒng)發(fā)出的管理指令，把污水廠處理水量和水質(zhì)數(shù)據(jù)、以及各種運行數(shù)據(jù)如實的傳送到市污水管理部門。

3 測控功能

3.1 分控制室

分控制室內(nèi)設(shè)現(xiàn)場控制系統(tǒng)LCS，現(xiàn)場控制站的主要功能如下：

1）可按照控制程序?qū)λ牴ざ蝺?nèi)的工藝過程、電氣設(shè)備進行全方位控制，并采集工藝參數(shù)、電氣參數(shù)及電氣設(shè)備運行狀態(tài)；

2）通信總線與中央控制室的監(jiān)控管理系統(tǒng)也能夠進行通信。并向監(jiān)控管理系統(tǒng)傳送數(shù)據(jù)，接受監(jiān)控管理系統(tǒng)發(fā)出的開停機命令；

3）采集的主要工藝參數(shù)有：水位差、水位、流量、壓力、電流、電壓、功率、溫度、溶解氧、氨氮、酸度、MLSS、COD、濁度等；

4）與帶有通信接口的就地控制柜進行通信，采集電氣設(shè)備運行狀態(tài)，向就地控制柜發(fā)送開停機命令；

5）設(shè)不間斷電源，保證在停電故障時系統(tǒng)仍能安全可靠地運行。

3.2 測控內(nèi)容

主要測控參數(shù)有：溫度、溶解氧濃度、氨氮濃度、壓力、流量、物位、沉砂池運行控制、pH值、氧化還原電位、濁度、固體懸浮物濃度、COD、極限液位、曝氣量控制、自動取樣、曝氣量控制、格柵運行控制、泵組輪值控制、電力系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)和狀態(tài)、電氣設(shè)備運行狀態(tài)等。

3.3 工業(yè)電視監(jiān)控及保安監(jiān)視系統(tǒng)

由4部分組成的，分別是：前端攝像、傳輸、紅外對射探測器、顯示和控制等，為監(jiān)視目標額情況還設(shè)有硬盤錄像機裝置。

3.3.1 前端攝像及紅外探測部分

電視監(jiān)控系統(tǒng)的前沿就是攝像機部分，可以成為是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵同時有人把它測繪歸納為“眼睛”。它布它位于監(jiān)控場所的一個位置上，通過它都夠了解到來自視場角的整個監(jiān)視部分，全方位的監(jiān)視。

3.3.2 傳輸部分

傳輸部分就是系統(tǒng)的圖像和報警信號通路。在傳輸系統(tǒng)當中對控制信號也要進行傳輸，同時，對攝像機、鏡頭、云臺、防護罩等也要進行控制的，。在傳輸方式上，目前電視監(jiān)控系統(tǒng)主要采用視頻基帶傳輸方式。

3.3.3 控制部分

整個系統(tǒng)的核心部分是控制部分，其他系統(tǒng)功能都是建立在控制部分的基礎(chǔ)上的。

3.3.4 顯示部分

顯示部分由多臺專用監(jiān)視器組成。其作用是把送來的攝像機信號重現(xiàn)成圖像。可以使攝像機輸送來的圖片信號分不同電腦上的都在一個電腦顯示屏上顯示。

4 結(jié)論

在環(huán)保產(chǎn)業(yè)內(nèi)容中，污水處理占有很大的比重，隨著我國持續(xù)快速經(jīng)濟的增長和人民生活水平質(zhì)量的提高，對環(huán)境保護的要求也越來越高，污水處理行業(yè)是一個新的領(lǐng)域，盡管目前結(jié)合理論在實踐中取得了很大的進展，目前仍存在很多限制因素，值得在今后工作中深入研究。

[1]袁麗英，喬玉晶.污水處理過程中的模糊控制研究[J].黑龍江工程學院報：自然科學版，2005，19(2)：32-34.

[2]商敏兒，杜樹新.活性/污泥法污水處理過程自動控制的研究現(xiàn)狀[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2002，3(1)：83-87.