淺談自動控制系統在污水處理廠中的應用及組成

趙亞琨

摘 要：在污水處理廠中自動控制系統發揮著重要的作用，不僅可以進行遠程監測，及時發現水質數據和設備的異常；還可以根據預設參數及實時數據，自動調節設備的運行，確保出水水質達到國家標準；并能生成圖表記錄相關數據，為優化工藝提供支持。

關鍵詞：自動化控制系統；污水處理廠；應用；組成

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.085

隨著我國經濟社會的快速發展和城鎮化進程的不斷加速，水環境污染問題日益突出，越發制約經濟社會持續發展。因此，當前在全面控制污染物排放的同時，對污水處理也提出了更高的要求。目前，我國污水處理廠已由最初的現場人工操作轉變為全廠的自動控制，優化了污水處理技術，提高了污水處理能力。

1 自動控制系統在污水處理廠中的應用

1.1 遠程監測

在污水處理廠中運用自動控制系統可以進行現場工藝的遠程監控，在中控室就可以直接獲得水質數據、運行狀態等信息，并通過故障在線診斷，及時查找故障位置，進行報警。例如當系統檢測到進水泵無法啟動時，會在上位機發出報警，相關工作人員在收到警報后，就能及時啟用備用泵，并快速到現場排除故障。

1.2 運行控制

在污水處理廠中運用自動控制系統可以實時監控、采集現場數據，通過對現場數據動態性能和變化趨勢的分析，并與預設參數做對比，自動調節設備運行，保證現場水質數據保持在預期工藝所要求的范圍內。例如根據水位自動控制水泵的運行，根據生化池中DO值自動調節鼓風機運行，根據水質情況適時的調整格柵、轉盤過濾器等設備間隔運行。通過自動控制系統，既降低了人工成本，又能確保污水處理廠穩定、連續、節能、高效地運行。

1.3 數據圖表

自動控制系統還具備自動生成數據圖表功能，根據需求可有5年甚至更長的保存期。其中數據報表一般分為日報表、月報表和年報表，詳細記錄多個參數各個時間點的數值，同時生成的數據曲線，可直觀的體現多個參數的變化，找出其相關性，為優化工藝提供幫助。

2 在污水處理廠中自動控制系統的組成

自動控制系統可以實時傳送下屬提升泵站和污水處理廠的水量、水位、水質、電耗、藥耗、泥位、設備狀態等信息，通過對采集到的信息進行整合、分析和處理，控制整個污水處理廠的進、產、排環節，找出最優化的管理方案，實現生產過程的實時控制。依托于自動化儀表技術、電子信息技術和計算機技術的飛速發展，自動控制系統將污水處理廠帶有通信接口的自動化檢測儀表、PLC控制器與上位機聯接成一個整體，通過可視化操作軟件，實現對污水處理廠的智能化管理。

2.1 自動化檢測儀表

自動化檢測儀表是污水處理廠自動控制系統的重要組成部分，作用有如人的耳目，它可以對現場工藝參數進行自動在線監測、記錄，快速準確的采集、傳輸現場數據。一般的自動化檢測儀表主要由三個部分組成：一是傳感器，用于檢測各種被測模擬量；二是變送器，將傳感器檢測的模擬量轉變為電流信號（一般轉換為4～20mA的電流信號），并傳送到可編程控制器中；三是顯示器，將檢測數據直觀的顯示出來。污水處理廠的自動化檢測儀表種類繁多，不僅可以檢測包括COD、氨氮、MLSS、DO等水質參數，還可檢測溫度、風壓、水位、流量等物理量，為調整污水處理工藝提供重要基礎數據。

2.2 PLC控制器

PLC作為一種專業的工業控制裝置，是污水處理廠自動控制系統的核心部分，具有運行可靠和抗干擾能力強的特點。PLC可以通過Profibus、Modbus等現場總線技術采集檢測儀表的數據，通過Ethernet TCP/IP和上位機建立通訊，實現對污水處理設備的自動運行。

污水處理廠中通常擁有數量種類繁多的檢測儀表及設備，并且各個點位較為分散。因此根據構筑物與檢測儀表、處理設備的關聯性，一般會分散設立多個PLC 控制站，各站間相對獨立地構成各自的系統，當一個PLC控制站發生故障時，不會影響其他站點的自動控制；同時各站間又相互聯系，各控制站通過工業以太網實現通信，將數據匯總到上位機，由上位機根據各現場數據統一調節設備運行，確保水質參數在預期范圍內，滿足工藝要求。實現儀表和設備分散控制，集中管理，提高了自控系統的穩定性。

例如某污水處理廠主要分為4個PLC控制站，一是預處理段控制站，主要負責對電磁流量計、超聲波液位計、進水COD、進水氨氮、進水PH等在線儀表，進行數據采集并上傳到上位機，同時負責對粗格柵、螺旋輸送機、潛污泵、沉砂池攪拌器、砂水分離器等設備進行控制；二是生化處理段控制站，主要負責對DO計、OPR計、MLSS計、空氣流量計等儀表，進行數據采集并上傳到上位機，同時負責對變頻器、鼓風機、刮吸泥機、細格柵、回流泵等設備進行控制；三是污泥處置段控制站，主要負責剩余污泥泵、污泥濃縮機、帶加藥系統的脫水機、空壓機等設備進行控制；四是過濾消毒段控制站，主要控制轉盤過濾器、反沖洗泵、紫外線消毒等設備，同時負責出水流量計、出水COD、出水氨氮、出水PH等在線儀表，進行數據采集并上傳到上位機。

2.3 上位機

在污水處理廠中，上位機通過工業以太網與各PLC控制站建立通信，經可視化操作軟件可實現全廠監測點數據的實時顯示；根據工藝要求直接設置自動化系統的控制參數對設備進行遠程自動操作；進行異常數據、故障報警；繪制重要參數的曲線體現變化趨勢；進行歷史數據的統計分析；更可根據需要進行在線編程，修改生產作業過程。通過上位機可方便快捷地實現全廠的監控和調度，及時發現故障解決故障，確保出水水質達到國家標準。

3 結語

隨著時代的發展，當今社會生活生產的一個重要問題就是水污染問題，直接制約著經濟社會的發展，因此，污水處理廠的建設及發展也需與時俱進。目前自動控制系統在污水處理廠得到了廣泛應用，實現了整個污水處理過程的智能化檢查、控制和管理，降低了人力成本，保證了污水處理廠高質量、低成本、穩定可靠的連續生產。

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