電氣自動化技術在污水處理過程中的應用

季曉彬

（德州市移動源污染防治中心，山東 德州 253000）

當前，我國經濟快速發展，城鎮化進程加快，城市人口逐漸增多，這也加大了城市中的供水量及排水量，增加了水廠負荷，而電氣自動化技術不但可以提高水廠效率，還可以在一定程度上保障水質的安全。我國電氣自動化技術的應用已經具備了一定經驗，其發展水平也得到了很大提高，應用范圍也得到了很大程度的擴展，其中水處理領域已經成為電氣自動化應用的熱點。目前，電氣自動化技術主要分為三種：電子技術、電力工程技術以及計算機技術。電氣自動化技術的應用能夠給供水企業和污水處理企業提供很大的便利，提高水處理工藝中各個設備的工作效率，在減輕職工勞動強度的同時還能保障運行的安全和穩定，進而節約能耗，降低企業運行成本。電氣自動化技術是帶動一個國家工業發展的重要途徑，只有加快自動化技術的發展，才能更好的促進工業發展、經濟發展，才能帶來國家與社會的和諧和穩定，由此可見電氣自動化技術在當今社會至關重要。

1 電氣自動化技術的特點

1.1 電氣自動化技術包括的內容比較寬廣

電氣自動化技術涉及的內容比較多，而且技術應用范圍也比較廣泛。很多行業都能應用該技術，特別是在一些制造業類的企業中。目前，很多企業在一些人工操作的環節中增加了電氣自動化技術，尤其是涉及到危險的工作環節中，這不僅保障了操作的準確性，同時還避免了對人員造成危害。電氣自動化技術需要根據不同企業生產的需求進行不同的設計，以確保電氣自動化技術能夠發揮最大作用，這一特點使其具備了廣泛的應用性。

1.2 電氣自動化技術對于電子技術的依賴性比較強

電氣自動化技術服務于各種不同的企業，不同的企業其生產過程也不同，因此我們需要根據各個企業的不同情況設計不同的控制程序，而在整個電氣自動化控制系統、傳感器、控制器等控制系統以及信息處理系統中，都離不開電子技術。電子技術是實現自動化技術的基礎，在整個自動化技術中都需要電子技術來進行信號的傳遞以及各項操作指令的發出，然后再進行各項操作。因此，電氣自動化技術對電子技術有很強的依賴性。

2 電氣自動化技術在污水處理中的應用

當前，經濟的快速發展使工業技術日新月異，同時在工業生產過程中產生的污水越來越復雜，處理難度也越來越大。這也迫使污水處理工藝變得更為復雜，使一些復雜的工藝很難實現穩定的運行，常常在處理工程中出現問題。而電氣自動化技術的應用，能夠保證水處理工藝的穩定運行，解決了很多復雜工藝運行的問題。目前，在電氣自動化技術中主要應用的設備有PLC 系統、變頻器、自動化儀表、傳感器等。在電氣自動化技術的支持下，既減少了人力，還可實現遠程控制，逐漸優化各項電子技術，充分利用各項資源。

2.1 對格柵的自動化控制

格柵是水處理技術中常用的設備，主要對進水中顆粒較大的物質進行分離，以保證后續處理工藝的穩定運行，尤其是避免管道和水泵受大顆粒物質的影響，導致效率降低或者損壞[1]。通常格柵分為粗格柵和細格柵，根據不同水質以及不同工藝選擇不同型號的格柵。傳統的格柵主要是依靠人工來控制、清掃，導致格柵運行效率低下，進而影響整個水處理工藝的運行效率。而電氣自動化技術可以實現格柵完全自動化運行，既減少了人工操作，還可以保證24小時不間斷連續的運行。電氣自動化過程中主要的設備有液位傳感器、PLC等，在制定工作時間以此來控制和檢測水位的變化，進而控制格柵的運行。

2.2 水泵、脫水機房的控制

在水處理工藝中會用到很多水泵來控制水流的提升、進水、出水等，因此將水泵進行電氣自動化控制將有效提升水處理工藝的運行效率，同時還能保證水處理工藝的安全性。針對水泵的控制，通常是應用雷達液位計，然后根據水位的高低控制水泵的開啟，電氣自動化可以準確控制水泵的運行，然后根據工藝的需要，進行特定語言的編程，同時需利用PID進行調節，達到降低能耗的目的，保證水泵的正常運行。

水處理過程中會產生污泥以及附屬的污染物質，我們需要對其進行脫水處理，然后再進行下一步處理，而脫水機房通常有很多設備，這些設備具有很強的專業性，而且結構復雜，需要準確控制。因此，在脫水機房中應用自動化控制技術非常重要，通常在脫水機房中采用PLC技術，使其中的設備統一進行管理，同時還需安裝相應的傳感器，隨后進行各項參數的控制。根據處理工藝的需要，監測各項指標，實現自動調節與控制，這大大提高了脫水機房的效率，還保障了水處理工藝的穩定運行。

2.3 無線網絡的應用

在水處理技術中，不同的工藝使用的設備也不同。近些年，水處理工藝的設備越來越精密，因此對電氣自動化程度的要求也越來越高。計算機網絡技術能夠實現自動控制電氣自動化，達到人力所難以實現的目的，而無線網絡更是電氣自動化技術的重要基礎，大大增加了電氣自動化的便利，實現了有線網絡不能完成的目的。在保障自動化技術有效運行的同時，降低了運行能耗，全面感知整個自動控制系統，為水處理技術的發展提供了有效支持。

2.4 PLC與DCS的融合

PLC和DCS是電氣自動化技術中常用的兩項技術，各自具有優勢。近些年，電氣自動化技術更新速度較快，而且應用的領域也越來越廣泛。一些水處理廠的電氣自動化控制采用了PLC與DCS技術相互結合的方式，來控制水廠中各項設備的運行，二者的相互結合使其發揮各自優勢，實現水廠設備更高效、更穩定的運行。PLC技術的優勢是具有很快的響應速度，而DCS可以承載復雜的運算，對于水廠中復雜的工藝可以采集有效的數據來保證水廠的穩定運行，同時還可以避免外界環境因素的影響，保障水廠出水的安全性和穩定性[2]。

2.5 加氯控制

在給水處理工藝中，對水體的消毒必不可少，而通常可采用加氯消毒方式，因此加氯量的控制非常重要。在保障水體消毒的同時，還需保證一定的余氯量，余氯量太多會影響人體的健康[3]。電氣自動化技術可以實現對水體氯投加量的有效控制。在設計氯化控制時主要有兩個內容，一個是過濾前氯化，另一個是過濾后氯化。在進行氯消毒時，首先要清除水體中的藻類等雜物，然后氯消毒以流量比的模式來釋放氯，也就是根據水流速度和加氯速率進行調節。而針對濾后消毒，采用的是復合環路加氯的方式，在加氯過程中主要控制過濾后的流量，相比濾前，濾后控制更為復雜，更需要有效的電氣自動化控制。

2.6 加氨和加藥控制

水質的不同、水處理工藝也相應改變、出水水質要求也不同。在一些水處理過程中添加氨或者其他藥劑來進行水體中污染物質的控制，在投加過程中既要滿足水處理的要求，還要保障藥劑投入的合理性，避免造成浪費，或者造成二次污染[4]。在實際控制中，需要對測量值和預置值進行比較，確定其誤差，從而獲取科學有效的數據，進而保證電氣自動化技術的有效控制。我們可依靠PLC技術有效控制水處理過程中藥劑的用量，以實現整體處理工藝的高效運行。

3 電氣自動化技術在水處理過程中的應用探討

3.1 電氣控制系統自動化要求

環境問題已經成為當前發展中的主要問題，尤其是針對水處理方面，國家為了控制水體污染，保障水資源的有效利用，在法律、法規方面做出很多重要的改變，同時還加大了水處理技術的研究，減少污水對人們生活的影響。電氣自動化技術已經成為污水處理技術中的主要環節，是提高污水處理效率的重要保障。要想實現自動化控制技術的準確控制，就需要對污水中的一些具體指標進行充分的了解，例如離子含量、pH值等，以保證自動化控制技術可在惡劣的條件下正常運行。其次，當污水處理過程中發生意外時，自動控制系統可以及時做出反應并及反饋到控制中心，此外電氣自動化控制系統還需對工藝中各個構筑物的水位、電導率等指標進行充分了解，實現污水處理信息的全面、實時掌控，以保證污水處理過程的正常運行。

3.2 污水處理中的電氣自動化系統的組成及特點

電氣自動化控制系統的實質是對工藝運行的管理，其管理方式是一種分層管理的方式。用控制器實時掌握各層管理工作的狀態，隨時進行各層管理方式的調整。通常電氣自動化控制系統分為上、中、下三個階段的管理方式，各個階段獨立運行，其中哪一個出現問題，都不會影響其余階段的運行[5]。在電氣自動化控制系統的上位階段中，主要依靠工控機，還有閥門、電機等設備，通過計算機的高級語言來對其進行管理與控制，以完成需要實現的目標。而相關的控制人員可以根據上位機的工作狀態，來確定整個系統是否存在問題進行相關的研究，然后進行科學合理的分析，再逐步改善出現的問題。而整個電氣自動化處理系統的邏輯控制單位由中位機來控制，其需對上、下位機產生的信息進行準確、及時、有效的傳遞和檢查，以保證整個系統的正常運行。而下位機具有自身的自主性，通過智能儀表、獨立的顯示器和操作平臺進行信息的收集和設備的控制。電氣自動化技術對于電氣技術有很強的依賴性，需要電子技術的有效支持，而電子技術需要不斷實踐檢驗，才能不斷的提高和創新，二者相互制約，同時又相互促進。

3.3 參數的測量和控制

電氣自動化技術要準確控制工藝的運行，各項工藝運行參數的準確性至關重要。電氣自動化技術需要控制較多的參數才能保證水處理工藝的有效運行，例如構筑物液位、pH值、DO、溫度以及各種離子含量等。不同的水質條件，需要不同的自動控制設備來實現數據的采集以及傳輸。例如污水中腐蝕性較強時，可用超聲波物位儀來測量液位；若構筑物面積較小，可采用靜壓式傳感器液位儀測量液面；采用電位法測量pH值，由于測量電極的玻璃觸頭對酸堿度檢測的靈敏性較強，在接觸到氫離子時就會產生電勢差[6]。

4 結論

如今，自然環境受到的污染越來越嚴重，水環境受到人類的威脅也越來越大，因此不僅要求水處理技術在處理工藝上要快速提高、更新，配合水處理技術的各項軟、硬件措施也需要提高，這樣才能保證新型的水處理技術的有效實施。電氣自動化技術是水處理技術中重要的支撐措施，應用電氣自動化技術可提高水處理技術的處理效率，降低運行成本，保障操作人員的安全，降低能耗。因此，在當前的水處理技術中，要積極推廣電氣自動化技術，這樣可以為實現自然環境的和諧發展做貢獻，為今后社會的穩定與可持續提供保障。