污水處理廠自動化控制系統

熊學堂

(洛陽元煜自控工程有限公司,河南洛陽 471023)

污水處理廠自動化控制系統

熊學堂

(洛陽元煜自控工程有限公司,河南洛陽 471023)

自動化控制系統應用于污水的處理過程,具有節約資源、節約管理成本、提高凈水的質量、減少人為的原因等優點,因此自動化處理系統應用于污水處理是非常必要的。文章主要對自動化控制系統功能和原理進行了論述,對自動化控制系統在污水處理廠應用的可靠性,自動化系統的發展和改進,已經取得的社會效益和經濟效益進行了闡述。

污水處理廠 自動化控制 控制系統

隨著社會經濟的快速發展,城市化進程得到了不斷地加快,城市污染問題也變得越來越突出,特別是水污染問題,對于水污染的處理必須引起高度重視。隨著科學技術的不斷發展,自動化技術在很多行業都得到了發展,自動化水平在污水處理行業也得到了快速提高。目前,自動化技術在污水處理廠中進行自動化控制,保證了出水質量的穩定,使低成本處理污水的目標得以實現,效率更高,可靠性更強,因此自動化控制系統在污水處理廠的應用前景是比較廣闊的。

1 自動化控制的功能和原理

1.1 自動化控制系統的原理

污水廠的自動化控制系統是由人機界面設備和信號采集系統、執行機構和現場儀表三部分組成。自動化控制系統的構建主要是指設備的選擇和三部分系統形式。建立工藝曲線是自動化分析系統的主要功能,通過人工輸入方法和在線實時采集,將進、出水的氨氮、磷、色度等工藝過程控制和主要指標的回流比、溶解氧、污泥濃度等指標進行綜合分析并且通過曲線進行對比,使最佳工藝曲線能夠找到,并且對工藝實施科學控制。

工藝控制部分主要是由電控執行機構、工位PLC、上位工控機組成。上位機的智能控制是工藝控制部分的核心,上位機的專業軟件來完成這一部分功能,這些專業軟件工作可靠性較高,采取的工作方式是時鐘循環掃描方式。智能化控制是上位工控機所具有的控制功能,可以利用污泥濃度、溶解氧、時間等指標達到多重控制的目的,實現智能化自動分析。要對污泥濃度指標進行科學設定,對剩余污泥泵和回流泵進行科學控制,為了降低能耗,要保證活性污泥量;為了保證工藝應當設置溶解氧的上下限。

上位機所發送的信號由工位PLC執行,電控執行機構是按照一定的程序完成工作,根據工藝要求制定任務,對剩余污泥泵、回流泵、風機等設備實施自動控制。

1.2 污水處理廠自動化控制系統功能

污水處理廠自動化控制系統是以WinCC為工作平臺,其主要功能有:(1)在中心控制室可以在線實時控制操作被控設備,對任意一臺設備都可以進行停啟操作,并且對所獲取的數據能夠進行在線處理。(2)各現場設備的運行參數以及運行工況可以通過自動化控制系統的顯示功能以圖形的形式顯示出來。(3)數據管理功能也就是分析和比較歷史數據庫和實時數據庫中的數據,優化生產過程,為生產控制提供依據。(4)當在線數據如設備故障、污泥濃度、溶解氧、COD超過規定的值時,報警功能就會發生作用,報警系統就會語音報警,相關設備就會停止工作,并且能夠進行記錄和打印。(5)打印功能可以實現自動打印和人工打印,可以對設備運行狀態和工藝指標輸出圖形和報表。

2 污水處理廠自動化控制系統

2.1 污水處理廠自動化控制系統設計原則

污水處理廠自動化控制系統要綜合考慮經濟、安全、管理、生產等多種因素,自動化控制系統網絡要將相關設備和各工藝生產過程納入其中,使自動化控制系統達到價格合理、性能可靠、技術先進的目的。為了保證污水處理廠運行協調一致,就應該采取數據共享、分散控制,集中管理和監控。

要保證自動化控制系統在配置上的適應性和完整性,滿足污水處理工藝、生產管理對自動化控制的要求。要選擇高集成的設備以滿足集成化原則的要求,便于維護、管理、控制。為了使系統擴展能力得到加強,就應當遵循模塊化原則,應當在硬件和軟件方面選用模塊化、通用化、商業化的結構設備。

硬件配置應當操作維護簡便,擴展靈活、適應能力強、可靠性較高,要符合國際工業標準。配置具有完整的系統平臺、良好的人機界面、開放性結構軟件;現場控制軟件、監控軟件、管理軟件的編制從方便控制、管理最優的角度進行。

2.2 自動控制過程

2.2.1 PLC1#站

PLC1#站主要是控制粗細格柵系統以及進水提升泵房設備。主要的監測數據為儲泥池超聲波液位,粗格柵超聲波液位差,進水泵房超聲波液位,提升泵運行頻率、電流。監測設備為儲泥池推流攪拌機、砂水分離器、吸砂行車、細格柵、進水提升泵、粗格柵。本站實現的主要功能有實現吸砂行車系統和砂水分離器的聯動運行;根據時間周期或者液位差對格柵機的啟停進行控制,格柵機與粗格柵螺旋輸送機聯動;提升泵的啟停臺數的控制是根據液壓位決定,先開先停某臺水泵;提升泵的啟停是根據進水泵房液位決定,格柵機的啟停是由時間周期或者粗格柵前后液位差控制,格柵機與粗格柵螺旋輸送機聯動。

2.2.2 PLC2#站

PLC2#站控制系統主要是由2-2#遠程I/O柜、2-1#遠程I/O柜、PLC2柜組成。曝氣羅茨風機是PLC2柜監控的主要對象,主要檢測信號為累計流量、風管瞬時流量、風管壓力、曝氣羅茨風機運行電流等。除臭系統、6臺內回流污泥泵、生化池12臺攪拌機是2-1#遠程I/O柜主要監控對象;檢測的主要信號是SS(濁度)、生化池DO(溶解氧)。二沉池兩臺刮吸泥機、兩臺電動閘門、兩臺剩余污泥泵、二沉池配水井的兩臺外回流污泥泵是2-2#監控對象,主要檢測信號為累計流量、出水瞬時流量、出水COD、出水PH。該站主要實現的功能是:采集儀表信號和各個設備狀態;遠程控制刮吸泥機、剩余污泥泵、外回流污泥泵、攪拌器等設備;DO值可以人工進行任意設定,設定的值應當控制在一定的范圍內。

2.2.3 脫水系統PLC控制站

兩套脫水機設備分別被套脫水機PLC柜控制,根據工藝要求對脫水機、進泥螺桿泵、泥切割機進行控制。

2.2.4 加藥系統PLC控制站

污泥處理的加藥系統設備的控制和管理是由脫水機房自動加藥系統執行。

2.2.5 恒壓供水控制站及外線消毒系統PLC控制站

紫外線消毒系統是采取PLC柜為設備配套提供,紫外線燈對出水進行消毒。二沉池上清液經紫外線消毒系統消毒小部分輸送回廠區進行回用,大部分排出。

3 控制模式

刮吸泥機、回流泵、曝氣羅茨風機、推流器、攪拌器、提升泵、吸砂行車、細格棚、粗格棚等設備的控制模式都可以是遠程控制和就地控制兩種模式:遠程控制就是設備的啟停由操作員提高上位機操作界面進行;就地控制也就是現場設備控制柜對沒備進行操作。超聲波液位差計在細格柵、粗格柵前后應該各安裝一套,格柵阻塞程度可以通過格柵前后的液位差來反映,并且將信息傳輸到PLC控制器,進行分析計算。

4 污水處理廠自動化故障與報警

污水處理廠自動化控制系統擁有較為完備的報警功能和參數保護,例如參數的超出高低限報警、設備過載保護、泵的低液位停機保護等。一旦發生報警,就會有一個報警提示窗口在上位機畫面中彈出,能夠顯示報警狀態和報警設備。點擊“總確認”或者“確認”按鈕,對于報警的關閉需要再次點擊關閉按鈕。

5 污水廠自動化控制系統的維護與保養

要做到每天定時對設備進行巡查, 聽設備的運轉聲音是否處于正常狀態,查看設備的運行狀態是否正常,一旦發現異常情況,要及時給予停機,確保設備不被損壞,對于部分設備要注意適時進行加油,并且要通知專業人員進行維修。

自動檢測儀表故障的報警主要是由于檢測儀表本身問題造成測得的結果與實際值差別較大或者被測參數超出測量范圍而發生報警。對于一些探頭、精密的儀器來說,污水廠的環境是非常惡劣的。因此要認真做好保養和定期的維護工作。(1)對于各種儀表要定期進行校正。長期的運行過程中,儀表產生誤差是不可避免的,儀表測量的準確性很難得到保證,應當定期對分析儀表每月進行校正一次。為了驗證化驗室儀器性能就需要對一些檢測項目進行認真檢測,并且將測得數據與現場儀表測量結果比較,如果有較大的差異,就應當對化驗室的儀器進行校正,一定要確保化驗室的儀器測量準確。(2)要做到定期對檢測儀表傳感器進行認真清潔。為了保證數據的準確性,要有專人對探頭進行清洗,特別是PH、SS、DO儀等這些儀表直接與污水接觸,每一個月都要進行清洗一次,做到專人負責清洗,從而保證儀表工作的正常,對儀表的探頭進行清洗時要選用優質柔軟的材料,不能使儀表造成損壞。

[1]楊永軍.污水處理廠自動化控制系統的建立與應用[J].中國高新技術企業,2013(23).

[2]吳培森.關于污水處理廠自動化控制系統的探討[J].城市建設理論研究,2013(20).

[3]范培寶,鄭汝,吳偉偉.污水處理廠自動化控制系統的建立與應用[J].節能,2011,30(10).