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是整個污水處理工程的重要組成部分，其設計好壞與控制設備選擇是否適當，不僅關系著自控系統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 自控儀表系統設計

1.1 設計原則

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

設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的穩定和高效，減輕勞動強度，改善操作環境，實現污水處理廠的現代化生產管理。

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

1.2 設計范圍

設計范圍應包括以下主要內容：根據全廠工藝和設備運行要求采集工藝設備的運行數據，配置相應的自動控制、自動調節、自動報警、安全保護裝置；根據全廠工藝生產流程及測控要求配置溫度、壓力、物位、流量、水質分析、過程控制等檢測控制儀表；污水處理廠進出水計量、在線連續水質監測、與污水管理部門的遠程數據通信。主要動力設備控制回路和變配電系統運行數據的采集、傳送；污水處理廠計算機監控管理系統；工藝控制動態模擬顯示屏；工廠管理計算機系統；工業電視監控及保安監視系統；儀表電源、信號的傳送，設備狀態信號和控制命令的傳送，計算機網絡系統的連接；自控儀表的防雷、過電壓保護、接地系統。

2 系統方案

2.1 自控儀表系統

自控系統采用的系統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。可對污水處理廠的整個過程進行分散性的控制，通過化驗室設置對操作站采錄化驗數據；中央控制室對全廠進行集中管理，它是通過由數據服務器、通訊系統、監控計算機和動態模擬屏組成的中央控制系統。被開放式現場總線連接著的是現場控制站與現場測控儀表之間。現場控制站能夠根據污水處理廠的實際工藝和構筑物的幾何分布，設置在控制對象和信號源相對集中的建筑物中。

2.2 工業電視監控及保安監視系統

污水處理廠廠區圍墻較長，廠保衛部門不能完全顧及到全廠的工作，為減少此部分費用，保證污水處理系統的安全穩定運行，監視主要生產區域的運行狀態，實時記錄重要設備的現場操作、維護及運轉狀況，設置必要的工業電視監視裝置。

2.3 化驗室操作站

組成化驗室操作站的設備包括一臺UPS電源、一套操作站、一臺打印機等，在生產過程中，對生產過程中采取的各種化驗數據都是來源于工廠化公室的，然后根據管理的相關要求與授權進行人工錄入數據。

2.4 自動化儀表

測控的內容主要為：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、溶氧調節、鼓風機組--總管壓力自動控制、電力系統運行數據和狀態、電氣設備運行狀態。

2.5 工業電視監控及保安監視系統

在污水處理廠廠區的重點監控場所安裝攝像機，運行人員可不用出門就可以對建筑物內外狀況以及現場運行情況進行監視，對污水處理廠內外情況進行全面的監控。在廠區的圍墻周圍設置室外紅外對射報警器，這樣能提高保安的效果，閉路電視監視系統也是具有很多功能的，它除了能進行正常的監視外，還能夠與保安監視系統聯合起來，對值班人員在值班期間觀察并自動錄下報警時的相關現場及設備運行情況進行提醒。并且能夠及時發現、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，要無條件的接受來自監控管理系統發出的管理指令，把污水廠處理水量和水質數據、以及各種運行數據如實的傳送到市污水管理部門。

3 測控功能

3.1 分控制室

分控制室內設現場控制系統LCS，現場控制站的主要功能如下：

1）可按照控制程序對所轄工段內的工藝過程、電氣設備進行全方位控制，并采集工藝參數、電氣參數及電氣設備運行狀態；

2）通信總線與中央控制室的監控管理系統也能夠進行通信。并向監控管理系統傳送數據，接受監控管理系統發出的開停機命令；

3）采集的主要工藝參數有：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，采集電氣設備運行狀態，向就地控制柜發送開停機命令；

5）設不間斷電源，保證在停電故障時系統仍能安全可靠地運行。

3.2 測控內容

主要測控參數有：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、電力系統運行數據和狀態、電氣設備運行狀態等。

3.3 工業電視監控及保安監視系統

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，為監視目標額情況還設有硬盤錄像機裝置。

3.3.1 前端攝像及紅外探測部分

電視監控系統的前沿就是攝像機部分，可以成為是整個系統的關鍵同時有人把它測繪歸納為“眼睛”。它布它位于監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視部分，全方位的監視。

3.3.2 傳輸部分

傳輸部分就是系統的圖像和報警信號通路。在傳輸系統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，目前電視監控系統主要采用視頻基帶傳輸方式。

3.3.3 控制部分

整個系統的核心部分是控制部分，其他系統功能都是建立在控制部分的基礎上的。

3.3.4 顯示部分

顯示部分由多臺專用監視器組成。其作用是把送來的攝像機信號重現成圖像。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 結論

在環保產業內容中，污水處理占有很大的比重，隨著我國持續快速經濟的增長和人民生活水平質量的提高，對環境保護的要求也越來越高，污水處理行業是一個新的領域，盡管目前結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。

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