計算機技術在城市污水處理系統中的應用

　　摘 要：城市中每天都會產生大量生產廢水和生活污水，這將造成嚴重的水資源浪費和水資源污染。因此，城市污水處理對于一個城市而言具有非常重要的意義。本文即以城污水處理廠為例，重點介紹了一個城市污水處理自動控制系統的設計方案。該系統能夠顯著達到節約資源、提高效率、增強系統安全性的要求，對于我國今后城市污水處理系統中的應用實施具有一定的指導意義。
　　關鍵詞：城市污水處理；計算機控制系統；工藝
　　中圖分類號：TP273文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791(2012)03(a)-0000-00
　　1引言
　　隨著我國城市化進程的不斷加快，城市中每天都會產生大量生產廢水和生活污水，這將造成嚴重的水資源浪費和水資源污染。這對于我國這樣一個水資源相對匱乏的國家而言是一個巨大的挑戰。因此，對城市中的污水進行合理處理、進行水資源再利用是一項利國利民的巨大工程，受到了人們的廣泛關注。
　　近些年以來，不論是國家還是地方政府都對城市中的污水處理給予了重視，我國的城市污水處理技術事業得到了快速的發展。雖然我國對污水處理技術的研究起步較晚，一些工藝技術方面都比較落后、自動化程度較低。但是，近些年來，很多高校和科研機構都致力于對污水處理工藝和自動控制技術的研究，并且取得了很多顯著的成果，并建立了大量適應于我國國情的自動化程度較高的污水處理廠。其中，計算機技術在城市污水處理系統中得到了廣泛的應用，對污水處理的自動化、高效化創造了條件。本文即以城污水處理廠為例，重點介紹了一個城市污水處理自動控制系統的設計方案。
　　2城市污水處理工藝流程
　　城市污水包括生活污水、工業廢水和徑流污水等經由城市地下水管道匯集起來的污水，主要來自家庭、機關、工業生產或者雨雪沖洗城市污染物而形成的污水。城市污水的評價方法包括物理指標（水溫、固體含量、溶解氧、放射性物等）、化學指標（pH值、有機、無機毒物等）、生物指標（細菌總數、病原菌、大腸菌群等）。
　　針對上述三種污染評價方法，城市污水處理一般分為預處理、生物處理、污泥處理三個階段。具體處理工藝的選擇要根據當地污水水質、氣候、地形、經濟水平的不同以及污水處理廠規模等情況綜合考慮。本文根據該地區污水成分以及出水要求等實際情況，選用高效、實用的三溝交替工作式氧化溝工藝。
　　3城市污水處理計算機控制系統
　　隨著微計算機技術的飛速發展，計算機在過程自動化、工廠自動化、計算機綜合生產系統等自動化領域中得到了快速的發展和越來越廣泛的關注。本文中著重介紹使用計算機技術實現城市污水處理系統的自動控制，以實現過程的自動監控、自動檢測和自動管理等內容。計算機技術的應用，對于降低成本、確保系統安全、改善工作條件、減輕勞動強度、節省能源和材料、實現生產過程的優化控制及科學管理等都具有十分重要的意義。
　　3.1城市污水控制系統總體設計
　　城市污水處理是一個非常復雜的過程，需要控制的項目很多，而且各個工藝過程的地理位置相距較遠。因此，需要一個較大規模的控制系統來實現對城市污水處理的自動控制。同時，系統要滿足安全性、可靠性、實時性、適用性、可擴展性以及經濟高效性等基本原則。
　　本文污水處理系統采用了適用于中小型控制系統的IPC+PLC系統，該系統采用“集中管理，分散控制”的分布式控制系統結構。即由工業控制計算機和可編程控制器聯合起來組成的控制系統。該系統組網快捷，硬件配置清晰，便于開發，系統性價比較高，非常容易實現，并且具有良好的安全性和完善的功能性。從生產規模出發來講，PLC+IPC系統比較適合于中小工程流程，在城市污水處理行業中應用比較廣泛。
　　本控制系統按照參與生產程度的級別共劃分為三個子系統：（1）污水處理控制系統：包括格柵、提升泵房以及污泥預沉等部分；（2）污泥處理控制系統：包括污泥濃縮和脫水部分；（3）污水浮選處理系統：包括浮選機及其他部分。
　　該城市污水處理自動化控制系統采用計算機分級分布式結構。該污水控制系統的系統結構共分為三層：底層為現場控制單元；中間層為PLC控制器，是中央控制單元；頂層為計算機監控系統。各個設備的工作狀態由各自的PLC子控制器控制，包括信息的采集、傳送、數據處理以及發布命令。
　　整個城市污水處理自動化控制系統實現了設備的分布式智能化控制，發揮了污水處理工藝的潛能和機械設備的優勢，為提高了污水處理控制系統的安全性和可靠性、改善工作環境、降低治污成本提供了條件。
　　3.2污水處理過程主要工藝控制
　　下面介紹城市污水控制流程中幾個關鍵的控制設備。
　　（1）粗格柵的控制。一般需要在粗格柵間裝配兩臺粗格柵機和一臺柵渣輸送壓榨機。二者都必須可以實現遠程控制。在粗格柵機上安裝有一套雙傳感器超聲波液位差計，這是用來檢測粗格柵的液位高度以及前后液位差的自動檢測設備。（2）污水提升泵的控制。通過模糊控制和負荷平均分配的連鎖控制方法，根據集水井的水位變化率，可以增加PID控制泵臺數，提高泵站對進出水量的反映能力，防止集水井液位變化過大，泵啟、停動作頻繁。（3）三溝式氧化溝的控制。城市污水經過配水井的配水后就進入到兩組三溝式氧化溝內。這是該污水處理系統的核心部分，對整個污水處理起著關鍵的作用。在城市污水處理自動化控制系統中的每組氧化溝中都需要放置一臺靜壓液位計用于測量氧化溝中不同時段的水位。在每個氧化溝內分別各設一臺溶解氧測定儀和一臺懸浮物測定儀，用來測定污水中的溶解氧含量和懸浮物濃度。
　　4結語
　　隨著計算機技術的飛速發展，計算機在過程自動化、工廠自動化、計算機綜合生產系統等自動化領域中得到了快速的發展和越來越廣泛的關注。本文介紹的城市污水處理控制系統的功能安排合理，實用性比較強，采用智能化的控制方法，能夠在實際應用中大量減少運行和維護人員的數量以及工作人員的工作強度，提高了系統的運行效率，節省了能源和材料，降低了污水處理費用，改善了工作條件和環境，確保了系統的安全可靠，并且實現過程的自動監控、自動檢測和自動管理。該污水處理系統還具有良好的可擴展性，能夠適用于不同環境下污水處理的情況，對我國城市污水處理技術的研究具有重要的意義。
　　參考文獻
　　[1]雷樂成．水處理新技術及工程設計[M]．北京：化學工業出版社，2001年．
　　[2]劉韜．污水處理智能控制的發展現狀研究[J]．中國高新技術企業，2009年．
　　[3]黃陽輝．基于PLC和現場總線污水處理廠監控系統的設計[J]．有色冶金設計與研究．2009年．
　　[4]柳春萍．城市污水處理自動控制系統的研究[D]．西安：西安建筑科技大學．2004年．