污水處理中自動控制系統的應用及設計要點

張紅輝

摘要：本文簡述了污水處理過程中自動控制系統在污水處理中的應用及控制系統設計要點，以其為污水處理自動控制系統設計提供借鑒。

關鍵詞：污水處理；自動控制系統；應用及設計要點

前言：

自動控制在醫藥、化工、石油、冶金及污水處理等領域得到廣泛應用。特別是近些年來，國家對環境治理的重視，污水處理行業得到了迅猛的發展。截至2016年底，全國設市城市、縣城累計建成污水處理廠3552座，污水處理能力約1.8億立方米/日。相關資料顯示，2017年1-3季度，規模以上擬在建污水處理項目共計632個，投資總額達2232億元。生活污水項目526個，工業廢水項目114個。自動控制系統具有較強的技術優勢，在污水處理中運用自動控制系統，能有效加強對污水處理過程的控制，并有效保障污水處理效果。并且節約了大量的勞動力成本。以下介紹自動控制系統在污水處理過程中的應用及設計要點。

一、自動控制系統在污水處理中的應用

1、對污水處理的在線監視

傳統的污水處理，需安排工作人員深入污水處理現場察看各類污水處理設備和處理工藝參數，難以對污水處理設備的運行狀況及處理效果進行實時控制，難以及時對污水處理效果進行評估。自動控制系統在污水處理中的應用，能實現對污水處理的在線監視和實時控制。利用計算機實現對污水處理工藝流程的動態觀看及深入了解，且能及時顯示進水水質、生產過程及出水等的工藝參數的各項變化，有效實現對污水處理的在線監視[1]。在對污水處理的在線監視過程中，對于工藝流程中的工藝參數以及處理設備的運行情況了如指掌，為及時調整處理工藝提供可靠的技術參數。自動控制系統自動生成相關數據報表和歷史曲線，便于對歷史數據的查看和分析，能夠為進一步提高污水處理能力提供有效的依據。

自動控制系統還能實現對污水處理設施的故障診斷和報警。污水處理設備的穩定運行，對于有效保障污水處理效果具有至關重要的意義。自動控制系統的故障診斷以及報警功能能有效保障污水處理設備運行的穩定性[2]。在污水處理過程中，污水處理設備故障在所難免，要采取有效措施盡早發現設備故障，盡量減少因設備故障對處理效果造成的影響。自動控制系統對于設備故障可進行實時顯示，實現對故障部位的準確定位并報警，進而實現對設備故障的有效解決。另外，當污水處理工藝系統出現異常的運行數據時，中控室可及時收到異常報警和預警，并對之進行有效處理。

2、對污水處理的過程控制

自動控制系統在污水處理中的應用，能實現對污水處理的過程控制，進而改善污水處理的效果。自動控制系統能實現對污水處理全過程流程及各項工藝參數的有效控制[3]。傳統的污水處理，需要安排工作人員進行現場勘查察看數據和操作機器設備。計算機自動控制系統能夠對污水處理現場設備進行遠距離開關控制，有效實現了對污水處理過程的自動控制。自動控制系統對污水處理過程進行控制，主要是有效采集并儲存各項數據，根據對所采集數據的分析結果，開展對污水處理過程的科學調度和有效管理。自動控制系統的中央系統對所有控制進行統一程序化控制，無須人員到現場操作，大大節約了人工成本，工藝穩定性及精確度更加高。

二、自動控制系統設計要點

自動控制系統功能的實現，需要電腦、輸入/輸出模塊、儀器儀表、線纜線路（通訊）、閥門（電動閥門、氣動閥門、電磁閥等）等重要單元組成。在此五項內容中，電腦和輸入/輸出模塊相當于人的大腦，發出指令、接收信息；儀器儀表相當于人的眼睛，能夠時時關注工藝過程的相關數據；閥門相當于人的手，去操作控制；線路線纜相當于人的傳輸神經。此五個單元只有共同協調，才能順利完成自動控制功能。因此，在設計自動控制體系統過程中，須注意以下5點：

1、電腦的選擇。電腦在工業自動化控制過程中是非常重要的，必不可少的。電腦的穩定性直接影響到控制的穩定性。因此，自動控制過程中，電腦需選擇專門的工業控制電腦或者可以24小時不間斷運行的商用電腦。為了防止突然斷電對電腦造成影響，需配備不間斷電源（UPS）。同時為了防止電腦故障造成對生產的影響，電腦需要有備用機器。

2、輸入/輸出模塊的選擇。輸入/輸出模塊是連接電腦和在線儀器及控制閥門的中轉站。一方面它執行電腦發出的命令，去操控控制閥門（或其他控制組件）。另一方面，將收集到的各種信息傳輸到電腦進行分析、儲存和反饋。因此，高精度、高穩定性的輸入/輸出模塊是非常重要的。對于比較重要的自動控制單元，需要有足夠的冗余及具有無擾動自動切換功能。

3、儀器儀表。儀器儀表安裝在整個污水處理過程的各個工序，時時將檢測到的數據上傳到電腦。電腦根據對數據進行儲存、分析，并及時做出新的指令。因此，在線數據的準確性，直接影響到工藝的控制。如果儀器檢測的數據不準確，那么，電腦會做出錯誤的判斷，發出錯誤的操作指令。從而會影響到處理效果，輕的情況會浪費能資源，嚴重的會給生產帶來破壞，造成處理效果失效。所以選擇儀器儀表時要根據實際需要，盡量選擇高品質，可靠穩定性強的儀器儀表。同時儀器儀表的量程、精度、材質、防爆防水等級等都需要根據實際的工藝參數和使用環境進行篩選。

4、閥門。閥門相當于人的手，去執行操作指令。閥門是否能夠同步執行電腦指令是相當重要的。不然產生誤操作，后果是非常嚴重的。閥門的種類很多，污水處理廠選擇控制閥門時需注意以下8點：

（1）閥體材質及內襯的選擇

（2）流量特性

（3）調節型或開關型

（4）根據實際需要選擇常開常閉以及斷電斷控制信號的安全設置

（5）防暴等級

（6）最大流量，口徑的選擇

（7）防水等級

（8）公稱壓力

5、線路線纜。在整個自動控制實施過程中，線纜非常關鍵的。沒有線纜信號就無法傳輸，控制就無法實現，如果線纜存在問題，控制就會不穩定，那么信號參數就不能準確傳送到中控室電腦，控制信號也不能準確地發送區控制閥門，這樣整個控制就會失效。因此在線路線纜的設計時，除了嚴格按照規定要求外，還應關注以下幾項原則：

1、控制線、信號線與動力線盡量分開

2、能不地埋盡量不地埋

3、建立局部PLC基站，遠距離傳輸盡量使用光纖。

另外所有的自動控制設備必須有良好的接地，和避雷措施。同時做好防護和日常維護工作。為了能夠更好的實施自動控制，對于重要的機器設備和處理設施，應安裝視頻監控，這樣，一旦出現問題除了電腦提示，視頻能夠更加直觀的觀察到儀器自控設備的運行情況，為及時響應維修提供保障。

總結

綜上所述，自動控制系統能實現對污水處理的過程控制，實現對污水處理的在線監視，實現對污水處理過程的故障診斷和報警。因此自動控制系統在污水處理過程中的應用，大大提高了污水處理的能力和效率，大幅度降低水污染的程度，能有效改善水質，促進水資源的合理利用，改善生態環境，促進城市經濟、社會及環境的可持續發展。

參考文獻：

[1]]何世鈞，楊立功，張路.污水處理自動控制系統的設計及實現[J].控制工程，2004，11（1）：79-81.

[2]于鳳臣.污水處理中自動控制系統設計[J].科技資訊，2011（12）：101-101.

[3]高峰，何昌軍，楊順生.自動控制系統在污水處理中的應用[J]. 環境科學與管理，2008，33（2）：89-91.endprint