鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理分析

朱曉兵

【摘要】隨著我國城鎮(zhèn)化和工業(yè)化不斷推進，水環(huán)境遭到了很大程度的破壞，特別是一些湖泊、流域的水體達到了不可逆轉的態(tài)勢。十二五到十三五期間，我國加大了污水處理廠建設力度，水環(huán)境的治理取得了一定的成效。目前的污水處理廠大多已經(jīng)建成了自控系統(tǒng)，能夠完成污水處理設備和過程的本地控制，但由于這些污水處理廠大多是由專業(yè)的公司運營管理，孤立的本地自控系統(tǒng)方式無法滿足集團化運營管理需要，因此需要設計一種遠程監(jiān)控系統(tǒng)來完成污水處理廠生產本地自動運行，達到遠程集中監(jiān)控的目的。

【關鍵詞】污水處理;自動控制;遠程監(jiān)控;處理分析

鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠的特點和遠程監(jiān)控需求，并對系統(tǒng)做出總體設計。論文詳細介紹了鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠自動控制系統(tǒng)軟硬件設計、遠程監(jiān)控中心軟硬件設計和遠程監(jiān)控功能的實現(xiàn)，并對系統(tǒng)的實際使用進行了效果分析。

1、污水處理監(jiān)控系統(tǒng)

與國外相比，我國對污水處理的研究起步比較晚，而且進展緩慢。在七十年代我國開始利用熱工儀表，對污水處理過程進行監(jiān)測;到八十年代后，我國開始應用分析儀表和DCS系統(tǒng)到污水處理過程中;九十年代后，一大批利用國際貸款的大型污水處理廠在我國建成投產，在污水處理廠建設過程中開始引入了監(jiān)控系統(tǒng)，雖然大部分監(jiān)控系統(tǒng)直接由國外成套引進，如：山東濟寧市污水處理廠全套引進德國的機電、自控工藝和控制設備;安徽宿州城南污水處理廠利用挪威資金建設并引進挪威的設備和控制系統(tǒng)，但污水處理控制系統(tǒng)的自動化水平也隨之有了很大提高。從國外引進污水廠的自動控制系統(tǒng)已廣泛采用分布式計算機監(jiān)控系統(tǒng)，開始大量應用了高度自動化的檢測儀表，新工藝、新設備。我國在學習國外引進的監(jiān)控系統(tǒng)和監(jiān)測技術的同時，也開始了自主研發(fā)工作，先后出現(xiàn)了像北京和利時、上海新華、臺灣臺達、北京亞控、北京三維力控、天健創(chuàng)新、博克斯等一大批優(yōu)秀的企業(yè)，他們研發(fā)、生產的PLC控制器、組態(tài)軟件、檢測儀表也開始在國內新建的污水處理廠中得到廣泛應用。

2、鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠特點

2.1 規(guī)模小、數(shù)量多

廬江縣和肥東縣共有鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠21座，一期建設規(guī)模為37300m3/d，日處理規(guī)模100 m3至5000 m3。其中，日處理規(guī)模3000 m3以上污水處理廠3座，總處理規(guī)模14000 m3/d，日處理規(guī)模1000-3000 m3污水處理廠共計12座，總處理規(guī)模達21000 m3/d，日處理規(guī)模1000 m3及以下污水處理廠6座，總處理規(guī)模僅為2300 m3/d。

2.2 分布范圍廣且分散，相互距離遠

肥東縣和廬江縣分別位于巢湖的北側和南側，兩地隔湖相望，相距較遠。位于肥東縣內最北端的陳集鄉(xiāng)與廬江縣內最南端的泥河鎮(zhèn)相距約170km左右，行車時間約需3小時。

肥東縣內8座污水處理廠基本呈南北兩個區(qū)域分布，區(qū)域內各廠距離相對較近。北部陳集鄉(xiāng)、元疃鎮(zhèn)、梁園鎮(zhèn)3個鎮(zhèn)污水處理廠之間相距較近;南部的石塘鎮(zhèn)、橋頭集鎮(zhèn)、復興鄉(xiāng)、長臨河鎮(zhèn)和長樂鎮(zhèn)5個鎮(zhèn)污水處理廠之間相距較近。最北端的陳集鄉(xiāng)與最南端的長臨河鎮(zhèn)相距約80km。

廬江縣內13座污水處理廠也基本呈南北兩個區(qū)域分布，區(qū)域內各廠距離相對較近。廬江北部的同大鎮(zhèn)、郭河鎮(zhèn)、湯池鎮(zhèn)、金牛鎮(zhèn)、萬山鎮(zhèn)、白山鎮(zhèn)、石頭鎮(zhèn)、盛橋鎮(zhèn)和許橋集9座污水處理廠之間相距較近，南部白湖鎮(zhèn)、龍橋鎮(zhèn)、礬山鎮(zhèn)和泥河鎮(zhèn)4座污水處理廠之間相距較近。最北端的同大鎮(zhèn)與最南端的泥河鎮(zhèn)相距約58km，最東端的湯池鎮(zhèn)至最西端的許橋集距離約54km。

2.3 工藝技術要求高、出水水質標準高

根據(jù)項目要求，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠污水處理工藝除要求采用常規(guī)城鎮(zhèn)污水處理廠三級處理工藝外，還要求設尾水人工濕地處理工藝，工藝流程長，技術要求高。

根據(jù)項目要求，處理規(guī)模1000m3/d以下各鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠出水水質標準要求達到一級A標準，處理規(guī)模1000m3/d及以上各鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠出水水質標準要求在一級A標準的基礎上，COD、NH3-N、TP三項指標嚴于一級A標準，出水水質標準高。

2.4 進水水量、水質波動大

各污水處理廠所在鄉(xiāng)鎮(zhèn)具有人口數(shù)量少、人均用水量低、產業(yè)結構存在差異、經(jīng)濟總量小等特點，絕大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)基礎設施不完善、污水管網(wǎng)配套差、雨污分流不到位，受居民生活用水量時變化、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)間歇性外排廢水及降水等因素影響，進水量、水質波動大。高、低峰值水質、水量變化規(guī)律非常明顯，且變化的差值加大。白天高峰值往往集中于早晨、中午和晚上三個時間段內，夜間特別是午夜之后，污水量非常小，甚至可能斷流。雨季水量大、各廠的進水濃度普遍較低，旱季各廠進水水量少、進水污水濃度普遍較高。

2.5 自動化控制要求高

鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠布置分散，需要配置現(xiàn)場自動化控制系統(tǒng)、現(xiàn)場檢測儀表和視頻監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)污水處理過程全自動，現(xiàn)場自動化控制不需要現(xiàn)場人員干預，實現(xiàn)無人值守，遠程監(jiān)控中心能通過遠程監(jiān)控系統(tǒng)實時掌握現(xiàn)場污水處理的全過程。

3、遠程監(jiān)控中心功能性需求

3.1 多站點接入、監(jiān)控畫面自由切換

遠程監(jiān)控系統(tǒng)需要能夠滿足多座污水處理廠的接入，廠站監(jiān)控之間互不干擾，在登陸的用戶有相關權限的前提下可以方便、自由切換各廠監(jiān)控畫面，以滿足監(jiān)控管理人員可以在接入的各污水處理廠之間來回切換監(jiān)控和操作的需要，達到一個中心對多做污水處理廠監(jiān)控的目的。

3.2 畫面顯示

工藝畫面顯示功能主要是人機界面功能，在遠程監(jiān)控中心的操作員站計算機顯示器展示現(xiàn)場工藝流程、工藝設備的生產運行狀態(tài)，通過工藝和電氣等生產數(shù)據(jù)的顯示，使生產管理人員實時掌握各鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠的生產運行情況，并且能夠從監(jiān)控總圖一覽到各廠詳圖多層次監(jiān)視。

4、趨勢曲線

趨勢曲線圖展示工藝參數(shù)和電氣參數(shù)的變化趨勢，可以實時顯示也可以查詢歷史趨勢曲線，可在同一個畫面上展示1個至展示多個參數(shù)的同一時間內的變化曲線圖，并用不同顏色標識，顯示數(shù)據(jù)應根據(jù)實時變化不斷校正，光標值應在畫面顯示。

監(jiān)控人員可根據(jù)需要改變趨勢顯示時間坐標，查詢的時間周期可任意設定，考慮數(shù)據(jù)查詢速度和效率的最大為一周，監(jiān)控人員可以通過輸入開始時間和結束時間改變查詢時間段，隨著查詢起訖時間的設置，數(shù)據(jù)采樣頻率也做相應調整。

5、預警報警

當現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)超過設定的預警、報警值或現(xiàn)場設備發(fā)生故障報警時，在監(jiān)控計算機上及時彈出報警窗口，閃爍提醒值班人員，通過點擊報警框可以查看詳細報警的信息，同時計算機外設音響發(fā)出報警聲，同時相應的工藝畫面顯示報警提示和報警圖標，所有報警信息記錄在報警數(shù)據(jù)庫中，方便打印分析。

監(jiān)控系統(tǒng)可以通過報警復位功能對報警信息進行消除，對于未確認的報警信息持續(xù)發(fā)出聲光報警，監(jiān)控人員可以查詢報警記錄全面了解設備的故障情況。

結語：

論文圍繞鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠的遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設計和實施及運行做了比較細致的研究，實現(xiàn)了地區(qū)分散的小型污水處理廠的集中監(jiān)控，為政府監(jiān)管部門、大型水務公司提供了一種全新污水處理廠監(jiān)控系統(tǒng)的解決方案，實現(xiàn)了污水處理點源監(jiān)控系統(tǒng)向面源監(jiān)控的重大轉變，節(jié)約了污水處理的人力成本、廠區(qū)監(jiān)控中心的投資成本，提高了污水處理的運營效率。

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