城市污水處理中自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用

1.金玉成 2.史光華

1.沈陽藍(lán)英工業(yè)自動化裝備股份有限公司 2.德福埃斯精密機(jī)械(沈陽)有限公司

城市污水處理中自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用

1.金玉成 2.史光華

1.沈陽藍(lán)英工業(yè)自動化裝備股份有限公司 2.德福埃斯精密機(jī)械(沈陽)有限公司

在城市污水處理中，采用自動化控制系統(tǒng)對污水進(jìn)行處理是國內(nèi)污水處理企業(yè)技術(shù)改造的發(fā)展趨勢。與傳統(tǒng)的污水 處理方法相比，它節(jié)約了很多物力、人力，有非常好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。本文對城市污水處理中自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行了探討分析。

城市污水；污水處理；自動化控制系統(tǒng)

引言：

城市污水處理就是利用各種設(shè)施設(shè)備和工藝技術(shù)，將污水中所含的污染物質(zhì)從水中分離去除，使有害的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)、有用的物質(zhì)，水則得到凈化，并使資源得到充分利用，其生產(chǎn)工藝流程是比較龐雜的。城市污水處理自動化技術(shù)的運(yùn)用與研究，使產(chǎn)品能夠高效穩(wěn)定的運(yùn)行，為保證水廠高效穩(wěn)定運(yùn)行，污水處理對控制系統(tǒng)的高可靠性要求。

一、城市污水處理中自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用范圍

污水處理過程控制是以物料平衡調(diào)度為主的連續(xù)性較強(qiáng)的慢處理過程。在污水處理過程中要用到大量的閥門、泵、風(fēng)機(jī)及刮泥機(jī)等機(jī)械設(shè)備，它們常常根據(jù)一定的程序、時(shí)間和邏輯關(guān)系定時(shí)開、停。主要控制對象為：柵格、總泵房、沉砂池、生物反應(yīng)池、沉淀池、加氯間、污泥處理裝置、發(fā)電機(jī)房等。因此，基于現(xiàn)場設(shè)備自動化功能的全廠綜合自動化的主要目標(biāo)重點(diǎn)不僅僅是保證生產(chǎn)處理質(zhì)量，而更現(xiàn)實(shí)的是減輕勞動強(qiáng)度、方便生產(chǎn)管理、提高設(shè)施設(shè)備的利用率、節(jié)能降耗、減員增效。一些發(fā)達(dá)國家的城市污水處理廠無不例外均配置了自動化技術(shù)水平愈來愈高的全廠綜合自動化控制系統(tǒng)，其顯著效果就是其運(yùn)營人員數(shù)量的大幅度減少，節(jié)省成本。

二、城市污水自動化技術(shù)需求

由于節(jié)能減排作為當(dāng)前水行業(yè)發(fā)展的重要任務(wù)之一，其工作的進(jìn)展備受矚目。而自動化與信息化技術(shù)作為水行業(yè)發(fā)展中的后助力量，保障著節(jié)能減排工作的有續(xù)進(jìn)行。它將解決生產(chǎn)水、供水、排水處置及污水處置的過程控制與管理智能化，從而最大限度地減少水資源的浪費(fèi)，基本實(shí)現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置，最大限度的讓水資源循環(huán)利用起來。污水處理廠自控系統(tǒng)的要求是對污水處理過程進(jìn)行自動控制和自動調(diào)節(jié)，使處理后的水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到要求的范圍；在中控室發(fā)出上傳指令時(shí)，將當(dāng)前時(shí)刻運(yùn)行過程中的主要工作參數(shù)(水質(zhì)參數(shù)、流量、液位等)、運(yùn)行狀態(tài)及一定時(shí)間段內(nèi)的主要工藝過程曲線等信息上傳到中控室。在中心控制室能對被控設(shè)備進(jìn)行在線實(shí)時(shí)控制，用圖形實(shí)時(shí)地顯示各現(xiàn)場被控設(shè)備的運(yùn)行工況，以及各現(xiàn)場的狀態(tài)參數(shù)。依據(jù)不同運(yùn)行參數(shù)的變化快慢和重要程度，建立生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)庫，存儲生產(chǎn)原始數(shù)據(jù)，供統(tǒng)計(jì)分析使用。利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和分析，得出一些有用的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，有利于優(yōu)化曝氣池的準(zhǔn)閉環(huán)控制，并把一些必要的參數(shù)和結(jié)果顯示到實(shí)時(shí)畫面和報(bào)表中去。 當(dāng)某一模擬量(如電流、壓力、水位等)測量值超過給定范圍或某一開關(guān)量(如電機(jī)啟停、閥門開關(guān))閥發(fā)生變位時(shí)，可根據(jù)不同的需要發(fā)出不同等級的報(bào)警并能夠?qū)崿F(xiàn)聲光報(bào)警。系統(tǒng)可自動切除相關(guān)故障設(shè)備或切換到現(xiàn)場手動操作方式。同時(shí)記錄事故內(nèi)容，并對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行事故追憶。

三、城市污水設(shè)備的控制方式與要求

污水處理一般來說包含以下三級處理：一級處理是它通過機(jī)械處理，如格柵、沉淀或氣浮，去除污水中所含的石塊、砂石和脂肪、油脂等。二級處理是生物處理，污水中的污染物在微生物的作用下被降解和轉(zhuǎn)化為污泥。三級處理是污水的深度處理，它包括營養(yǎng)物的去除和通過加氯、紫外輻射或臭氧技術(shù)對污水進(jìn)行消毒。

(1)預(yù)處理。粗細(xì)格柵分別按時(shí)間順序進(jìn)行控制，15min為一個(gè)周期，間歇時(shí)間10min，每次運(yùn)行時(shí)間為5min。粗細(xì)格柵同時(shí)還有設(shè)在格柵前后的超聲波液位計(jì)的液位差控制，當(dāng)液位差大于25cm時(shí)，格柵同時(shí)連續(xù)運(yùn)行。直到液位差下降小于10cm時(shí)，格柵恢復(fù)到時(shí)序控制狀態(tài)運(yùn)行；污水提升泵的控制：污水提升泵主要根據(jù)水位啟動和關(guān)閉。當(dāng)池水位降至低水位(由液位計(jì)控制)時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號；沉砂池：沉砂池旋流除砂機(jī)、攪拌機(jī)、砂水分離器可與提升泵實(shí)現(xiàn)聯(lián)動控制。

(2)羅茨鼓風(fēng)機(jī)房。羅茨鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由變頻器調(diào)節(jié)，其控制原理是首先將設(shè)定值與檢測值進(jìn)行比較得到精確量E和EC，通過模糊化變換成模糊量，再根據(jù)由大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和專家經(jīng)驗(yàn)得出的模糊知識庫把模糊輸入量進(jìn)行模糊推理得到相應(yīng)的模糊控制量，經(jīng)模糊判決將模糊控制量轉(zhuǎn)化為精確控制量輸出，從而實(shí)現(xiàn)對曝氣量的控制，進(jìn)而調(diào)節(jié)池中的DO濃度。

(3)剩余污泥泵站。在泵站內(nèi)安裝超聲波液位計(jì)并在中控室顯示水位，當(dāng)水位超過2米時(shí)，水泵開始工作，當(dāng)水位小于0.7米時(shí)，水泵停機(jī)并發(fā)報(bào)警信號到中控室。當(dāng)污泥池水位超過設(shè)定的最高水位時(shí)，水泵停止工作。

(4)二沉池、脫水機(jī)房。二沉池污泥泵可實(shí)現(xiàn)自動啟停根據(jù)池內(nèi)污泥的液位變化設(shè)上限開下限停，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。加藥裝置自動配料，溶解，投加于一體，定量投藥裝置具有液位控制、物料檢測、振動輔助下料。

三、城市污水自動化處理技術(shù)趨勢

隨著自動化控制在污水處理中已得到的廣泛應(yīng)用，監(jiān)控軟件也有了飛速的發(fā)展。中央監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)成為污水廠日常監(jiān)控、運(yùn)營管理和維護(hù)的中心。污水處理廠的自動控制系統(tǒng)要求能夠?qū)崿F(xiàn)“集中管理、分散控制”的監(jiān)控模式，使得局部故障不影響主體正常運(yùn)行，將風(fēng)險(xiǎn)分散，確保系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)內(nèi)部的配置和調(diào)整靈活，構(gòu)建彈性化，可根椐不同工藝處理要求及用戶需求進(jìn)行優(yōu)化。并具備很好的開放性、兼容性和擴(kuò)展性，可應(yīng)用不同品牌的軟硬件進(jìn)行整合，可無縫的把分期建設(shè)的系統(tǒng)融為一體。目前對廣域污水自動監(jiān)控系統(tǒng)的逐步建設(shè)和完善也越來越重視。監(jiān)控軟件正朝著大型化、信息化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。結(jié)合中小型污水處理廠的特點(diǎn)，廣域監(jiān)控是今后污水廠監(jiān)控系統(tǒng)重要發(fā)展趨勢之一。

結(jié)語：

總之，通過對現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的了解和研究的深入，智能化現(xiàn)場儀表和設(shè)備將應(yīng)用到污水處理廠，構(gòu)成完整的自控系統(tǒng)，會進(jìn)一步提高污水處理的自動化和管理水平從而大大降低了工人的勞動強(qiáng)度。

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