InterDAS流程智能化控制系統在污水處理中的應用研究

摘要：在對污水處理的過程當中，需要消耗一筆相對而言較為龐大的處理成本，因此如何建立一個高效并且節能的城市污水處理控制系統，已經成為了當務之急。本文通過對InterDAS流程智能化控制系統當中，控制流程的運行原理還有如何實現進行分析，加上該系統在某地的實際應用證明該系統本身具有的意義。

關鍵詞：污水處理 節能降耗 智能監控 優化控制

0 引言

隨著城市的飛速發展，隨之而來的就是各種廢棄物的產生，為此我國城鎮的污水處理廠不斷地進行大規模的建設還有提高對污水處理效率，因此產生的巨大污水處理費用對于我國的污水處理廠正常的生產還有運行都有著很明顯的制約作用。在一般的情況之下對污水進行處理的成本當中，能耗大約占據了70%左右。我國當前提倡可持續發展的戰略方針，而這樣龐大的能耗不但會大幅度的增加污水的處理成本而且對于能量資源等的可持續利用也有很大的消極影響，如果嚴重的話甚至還會導致能源在生產的過程當中會出現另一個新的環境污染問題，這樣也就跟最開始的目的有所違背。所以在目前最為急迫的任務是對城市的污水處理控制系統進行改革，讓它變得更加的高效節能，這樣具有很重要的意義。

在污水處理當中靈活的運用InterDAS智能監控系統，能夠對節能降耗的目標有比較好的實現。在污水處理廠現場存在的PLC控制柜還有智能儀表等都是該系統的硬件載體，它本身監控的范圍包括了水泵站的運行狀態還有生化池上面的電動調節閥門、鼓風機運行的基本狀況還有溶解氧檢測數值等；PLC控制柜對于系統本身所需要的各種數據，是以工業以太網交換機接入到中控系統當中并從網絡那里獲取，這些數據包括了水泵站的運行狀態、溶解氧還有鼓風機的運行狀態等。根據系統當時的實際情況，對其中的工藝參數進行相關的計算分析，得到最后的優化結果，這個結果是用到系統本身的參數設置以及智能控制當中的，污水廠在進行優化并且自動運行的過程當中達到了節能降耗的效果。

1 污水處理的基本流程及原理

在某市的一個污水處理廠當中，污水處理的工藝是使用在當前比較常見的活性污泥法進行處理。所謂的活性污泥法指的是，利用懸浮生長的微生物來對廢水當中的污染物進行處理的方法，在一般情況下指的是好氧活性污泥法。它本身是將存在污水當中的各種有機基質作為營養物，而在溶解氧相對充足的情況之下進行混合微生物群的連續培養，然后以凝聚吸附還有氧化化解等作用將有機污染物當中的廢水處理掉。這種方法最經常使用的地方在于城市的生活污水還有工業的有機廢水處理。

活性污泥法本身有著多種多樣的工藝形式，而最基本的一種就是在有回流的連續流當中，完全的混合曝氣池的流程。

最開始的污水在格柵機、沉沙池還有初沉池這些物理工藝環節當中進行了一系列的處理之后進入了曝氣池并且和池里面的活性污泥進行混合，在曝氣池當中，進行充分而且不間斷的曝氣。利用曝氣本身的攪拌還有混合的作用使得活性污泥能夠處在一種懸浮的狀態，這個狀態之下的活性污泥和本身的污染物還有溶解氧進行極為充分的接觸；而除此之外曝氣的過程當中混合液還能得到充足的溶解氧，這樣更加有利于微生物的生長還有繁殖。污水當中，有機物在曝氣池當中會被活性污泥吸附或者是被氧化分解，然后該混合液進入了二沉池當中進行固液的分離，等到污水本身的凈化達到了相關的標準之后就能夠進行排放。為了保證曝氣池當中，有足夠數量的活性污泥所以沉淀的污泥有一個部分是通過回流的方式再次回到曝氣池當中的，這樣也能夠更好的起到凈化的作用；而沒有回流的污泥則是作為剩余污泥排放掉。

2 InterDAS污水處理流程智能化控制系統控制流程的實現

在InterDAS污水處理流程智能化控制系統當中，對于數據的處理還有分析流程主要是包含了以上這幾個方面：

首先就是對污水處理控制流程的數據進行校正，還有對數據進行甄別算法，對該流程當中的在線監測原始數據進行分析還有檢查，然后對處理之后的數據再進行校正還有統計，這樣的做法是為了更好地為控制算法提供相關的數據。

接著就是對數據實行診斷還有對其狀態進行識別的計算方法，對于其中的再見檢測傳感器進行探測并且還對其運行狀態分析，在污水處理的流程當中如果發現有非正常狀態的出現能夠及時地進行識別還有預警；對流程當中非正常的狀態識別出來之后，就要及時地實現設備故障的診斷，還有控制模式之間的智能轉換，以保證在部分儀表雖然發生了異常情況但是污水廠的運行還是安全的。

然后在污水處理的流程當中始終都要將節能降耗作為前提，在保證水質的污染處理情況之下聯合調控全廠區當中所有的控制部件，再加上多參數的智能化運行控制，以此為基礎利用已經經過了有效診斷的現場數據，以優化控制算法進行計算，這樣就能夠得到全流程節能降耗的最好控制信號集并且還能夠通過工控網傳到相關的設備，以此作為執行的依據。

接著是智能監控系統，該系統當中要建立起多個曝氣單元之間協同的控制機制，然后對鼓風機本身的調節起到協助的作用，這樣能夠有效防止出現縱觀因為壓力有異常而出現的喘振，這種現象對于鼓風機的使用會有很大的影響。

在運行的過程當中需要對在線檢測數據進行數據庫的儲存以及記錄，這是為了滿足工藝優化的需要，為其提供必須的歷史數據。系統為工藝優化參數所提供的輸入種類主要包括了以下幾種：泵站前積水池液位本身的變化范圍還有各個獨立控制單元本身的溶解氧設定的數值，以及出水磷最大的限制。雖然這是主要的數值但是并不僅僅只是限于此而已。

3 InterDAS流程智能化控制系統實現節能降耗的效果

通過該污水處理廠進行調整之后，對其進行能耗結構的調查還有分析，以InterDAS流程智能化控制系統已經存在了的報表系統作為借鑒的依據，對這個污水處理廠的能源利用特點、對本廠當中各種工序主要構建物的消耗能源狀況還有直接能源消耗所產生的費用進行評估。

3.1 該廠InterDAS流程智能化控制系統介紹

根據該廠本身運行管理的時候，嚴格遵守無人守值的要求再加上污水處理本身的工藝特點，在進行污水處理過程中污水處理檢測主要是由以下幾個部分組合而成：上位監控計算機、可編程控制器PLC主站還有遠程I/O站、最后是現場儀表等。在這些部分當中上位監控計算機采用的是SIEMENS當中的WINCC6.2軟件。該軟件本身是一個開放的并且能夠擴展的人機界面，這個軟件為應用程序的設計還有制定都提供了很大的靈活性，在這個軟件基礎上面所開發的應用程序能夠很完美的完成對現場數據的分析處理還有儲存，甚至還能夠達到顯示、報警的效果，與此同時還能夠根據工藝本身的要求，對全廠的數據運行實現人工的遠程控制還有干預等。

在該污水廠當中InterDAS污水處理流程智能化控制系統本身的硬件載體就包括了上述的設備，都是自動化系統包括了上位監控計算機、可編程控制器PLC主站還有遠程I/O站等。上位監控計算機在完成了對現場儀表、控制設備數據等設備的采集之后，以局域網的方式傳送到InterDAS污水處理流程智能化控制系統的數據分析站當中。

3.2 該廠能耗分析

在這個污水處理廠當中，最為主要的生產建筑物主要包括了以下幾種：粗格柵、提升泵房、細格柵、改良型A2/O生化池、變配電間、二沉池、鼓風機房還有污泥濃縮脫水機房等等。在這個污水處理廠進行相關的評估之后，得出如下的結果：該廠本身的潛污泵、混合液回流泵以及鼓風機是耗能最大的。

我們以InterDAS污水處理流程智能化控制系統的方式對該廠進行了優化，優化的時間持續一個月。在一個月之后該廠的噸水電耗有了很大的改善，為0.2kW.h/m3左右，而且設備的利用率達到了56%左右。根據相關的研究表明，我國當前大多數的污水處理廠，噸水電耗平均保持在0.204-0.364W.h/m3之間而它們本身的設備利用率則是在50%-88%之間。在這次的應用過程當中我們能夠發現，InterDAS污水處理流程智能化控制系統的使用對于污水廠本身設備的協調性還有靈活性都有著很大的優化效果，而這個效果決定了它對污水處理廠本身的節能消耗有著相當重要的作用。

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