污水處理廠自動化系統的分析與應用

摘 要：隨著社會的不斷進步，工業化快速發展，對水資源的需求量日益增加，水資源的保護、環境污染和重復利用備受關注。21世紀我國經濟的發展已經提出建立“資源節約型社會”，我國水務行業的發展已經刻不容緩，但是中國的污水處理行業卻仍舊處于發展階段。因此，加快實行污水處理行業的自動化控制是絕對可行且必要的。文章從污水處理行業的現狀出發，對自動化系統在污水處理廠的應用進行了分析，闡述了污水自動化控制系統的展望。

關鍵詞：污水處理；自動化系統；應用

改革開放以來，隨著科技水平的進步，城市工業快速發展，人們生活水平不斷提高，使得生活用水逐漸增加，城市排出的工業廢水和生活污水也在增加，當務之急就是加快污水處理工程的建設，以解決城市污水問題。但是目前我國污水處理廠缺乏先進的污水處理技術，污水處理的效率較低，無法有效的改善水資源。因此污水處理行業應引進先進的自動化系統，進行全方位的控制，提升污水處理的效率，保障城市水行業正常的運行。

1 污水處理行業的基本概述

1.1 我國污水處理行業的現狀

目前，我國污水處理行業對污水處理的投入資金不足、設備設施不完善，以致污水處理能力較低，不能有效地將污水排除。與發達國家相比，我國污水處理廠引進自動化控制系統較晚，缺乏先進的技術水平，改善水資源速度較慢，無法滿足人們用水的需求。為了有效的改善環境，發展水處理行業，我們應對污水處理自動化技術進行深入的探討研究，進一步完善自動化系統，提高污水處理的水平。

1.2 現行的主流污水處理方法

目前污水生物處理的主流方法有活性污泥法、生物膜法、厭氧生物處理法、生物塘法等，其中使用最為廣泛的是活性污泥法。該法利用曝氣的作用，使廢水與活性污泥混合并充分接觸而形成的混合液，得到充足的溶解氧，再經由其中微生物的分解過程，使得廢水得以凈化。

1.3 現代污水處理的技術

現代污水處理技術。按處理程度劃分。可分為一級、二級和三級處理。

一級處理方法：一級處理主要采用的是去除固態的污染物，通過網狀物、沉淀等方式將固體污染物直接去除，這種處理方法只能去除大約30%的BOD左右，它無法達到排放標準，因此從流程而言它只是二級處理的預處理方案。

二級處理方法：處理主要通過溶解和固化有機污染物（BOD、COD物質）等，其主要內容是添加一些普通的物資，讓污染物進行初步的結合，污染物形成固態可排除物體，此種方法可以去除90%之內污染物質。此種方法可以讓水能夠達到排放標準。

三級處理方法：此種方法是為了保障自來水的實用性，一般而言通過三級處理需要經過試驗室反復試驗，確認經過二級處理的水所含的各類化學物質達到使用標準。因此其主要方法有生物脫氮除磷法、混凝沉淀法、砂率法、活性炭吸附法、離子交換法和電滲分析法等。

2 自動化系統在污水處理廠的應用

2.1 自動化系統基本概述

目前較為成熟的控制系統一般有現場控制站、操作員站、工程師站、服務器及管理平臺 4 個單元構成，控制系統采用開放系統和標準的通訊協議，其基本控制思想是功能與危險分散，監測與管理集中。現場控制作為控制系統的核心，主要是負責信號的采集與掌握控制策略；操作員站則是連接系統與操作員，完成人機界面的各種功能；工程師站負責配置系統，控制回路組態，下裝目標運行系統到操作員站和現場控制站，服務器及管理平臺則是為全套系統提供服務。

2.2 自動化系統的主要方法

一般的污水處理廠自動化控制系統的處理方法如圖1。

采用此種自動化控制系統將主要包括以下幾個部分：中央控制室監控設備，可編程控制器（PLC）部分，檢測儀表部分，避雷部分，閉路監控部分。目的在于使廠方能夠及時了解和掌握污水廠處理過程的運行工況、工藝參數的變化及大小、優化各工藝流程的運行，保證出水水質，降低處理成本，節省能耗，提高運行管理水平，使污水處理廠能長期正常穩定地運行，取得最佳效益。

2.3 污水處理廠的自動化系統建設總體原則

（1） 實用性。自動化系統在解決污水處理的同時，可對生產建設和經營管理進行有效的控制，滿足人們的需求。（2）先進性。為適應未來發展趨勢，采用先進的技術，有效提高污水處理的效率。（3）可擴展性。系統擴展能力強，可有效保護前、后期投資的連續性。（4）經濟性。系統可節約人力物力，減少資金的投入，降低成本，提高運行管理水平。（5）使用簡單便捷。自動化系統便于操作，適合各層次的人員使用。（6）可靠性。系統在運行過程中，具有相應的保護措施，安全可靠。（7）可管理性。系統器具、設備的選擇滿足管理和維護的要求。（8）開放性。采用國外先進的技術和產品，使得系統具有開放性。

2.4 自動化系統在污水處理廠應用的必然性

由于我國污水處理技術和設施較為落后，只根據處理經驗進行控制，以致結果出現很大的偏差。對于一些高效的處理系統，很難實現自動化系統控制功能，不能對污水進行有效的處理。因此，實現自動化系統控制是污水處理的必然趨勢。

2.5 自動化系統在污水處理廠應用的優越性

自動化系統采用先進的處理技術，可以對污水處理情況進行有效的追蹤和控制，提高污水處理的效率，保障在滿足相應的要求后，順利排放，不但節約了人力物力，還節省了時間，降低了處理廠的運營成本，保證了人們用水的安全。

2.6 工程示例

以目前運行良好的神華準能污水處理廠為例，整個污水處理的過程如下圖：

上圖所示，處理系統包括以下主要單元：粗格柵：用于截流污水中的大塊固體雜物；進水泵房：提升調節池中的污水進入后續處理單元；細格柵：進一步截流污水中的粗大固體雜物；沉砂池：去除污水中顆粒大于0.2mm的砂粒；生物選擇器與CAST反應池：去除污水中的有機污染物、完成硝化和生物除磷，并完成泥水分離；接觸濾池：進一步去除污水中的懸浮物、COD、BOD5；消毒池：向池中投加消毒劑，保證藥劑充分混合和接觸；出水泵房：將處理后的水加壓輸送至用水點；污泥處理系統：減少污泥的含水率，形成泥餅后外運。

其中，粗格柵間、進水提升泵房、細格柵間及旋流沉砂池屬于一級處理間段；生物選擇器、CAST反應池屬于二級處理間段；接觸濾池、消毒池屬于三級處理間段。出水泵房及污泥處理系統負責后續的中水輸送和剩余污泥處理。

整體工藝采用自動控制系統集中控制，采集各工藝單元的水質、水量數據、運行數據實現閉環控制，各處理設備、閥門、水泵實現全自動運行，同時各運行單元設視頻監控，實時觀察巡視工藝設備設施運行情況，基本實現了無人值守作業，減少勞動強度及人員成本同時，降低了人為誤操作對工藝運行的干擾，便于日常檢修管理，為污水處理的正常運行保駕護航。

2008年投入運行至今，處理效果極佳，出水污染物含量基本保持在排放指標的一半以下，且通過2011年對出水泵房中水供應泵的全自動運行改造，處理完成后中水循環利用量由原2010年的360萬噸進一步提升到2012年的480萬噸，由此可見，自動控制系統的優越性、高效性。

3 污水自動化控制系統的展望

污水處理自動化控制系統利用計算機和其它輔助軟件，對污水處理的整個過程進行了有效的控制，節省了人力物力，及時準確的反映了工藝過程中各工藝參數的變化情況，作業人員根據參數變化制定相應的措施，及時的做出調整，為污水處理過程的正常運行奠定了良好的基礎。

隨著我國污水處理廠先進自動化系統的不斷引進，自動化控制系統出現了一系列的問題：管理制度不完善、污水處理檢查設備不精確、作業人員素質水平較差、缺乏設備維護技術、監督管理的控制方法落后，嚴重制約了污水處理的效率。

總體來說，進一步改進自動化控制系統，可以有效解決污水處理廠面臨的問題、節約成本、降低能耗，不斷促進城市的快速發展。

4 結束語

總而言之，現階段我國污水處理技術尚處于發展階段，污水處理廠自動化系統的應用，對提高污水處理的效率，較少作業人員的勞動強度等方面有一定的作用，但在實際應用中，我國污水處理行業的自動化系統還存在著維護困難、價格高等一系列問題，因此，我們應不斷的鉆研和創新、自主研發自動化控制系統，更好的滿足污水處理自動化的需求，使人們能在更舒適、更和諧的環境中生活。

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