電氣自動(dòng)化技術(shù)在水處理中的應(yīng)用

孫瑩瑩

摘 要：在現(xiàn)代技術(shù)支持下，城市現(xiàn)代化建設(shè)速度加快，相應(yīng)提升了生活質(zhì)量，水資源需求量持續(xù)攀升。為了確保水資源供應(yīng)的高效性，滿足社會(huì)生產(chǎn)與生活用水需求，供水企業(yè)要不斷增強(qiáng)自身技術(shù)能力，提高管理效益。自來水廠的建設(shè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，可以為企業(yè)運(yùn)營(yíng)帶來便利條件。電氣自動(dòng)化技術(shù)可以提升水資源供應(yīng)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，滿足用水需求，以免出現(xiàn)供水不足的問題。因此，本文重點(diǎn)探討了電氣自動(dòng)化技術(shù)在水處理中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化技術(shù);水處理;自來水廠

中圖分類號(hào)：TM76;TU991.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2021）04-0150-03

Abstract： With the support of modern technology， the speed of urban modernization has accelerated， and the quality of life has been correspondingly improved， and the demand for water resources has continued to rise. In order to ensure the efficiency of water supply and meet the needs of social production and domestic water， water supply companies must continuously enhance their own technical capabilities and improve management efficiency. The continuous expansion of the construction scale of water plants can bring convenience to business operations. Electrical automation technology can improve water supply efficiency and production quality， and meet water demand， so as to avoid the problem of insufficient water supply. Therefore， this paper focused on the application of electrical automation technology in water treatment.

Keywords： electrical automation technology;water treatment;water plant

近年來，我國(guó)城市化進(jìn)程持續(xù)加快，水資源需求量不斷增加，致使生活用水供給任務(wù)日益繁重。當(dāng)前，我國(guó)內(nèi)陸地區(qū)水資源短缺問題比較嚴(yán)重，人們需要科學(xué)地處理工業(yè)廢水和生活污水等，使其轉(zhuǎn)變?yōu)榭捎盟Y源，最終實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。電氣自動(dòng)化技術(shù)不僅能夠提升水處理效率，確保循環(huán)水質(zhì)量合格，還可以降低勞動(dòng)力成本和能源消耗[1-3]。因此，將電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到水處理中，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 電氣自動(dòng)化技術(shù)的特征

電氣自動(dòng)化技術(shù)主要分為全自動(dòng)化技術(shù)和半自動(dòng)化技術(shù)。前者只需要人工設(shè)置控制軟件與程序，若應(yīng)用于水處理，則無須人工干預(yù)。水處理期間，相關(guān)技術(shù)人員在遠(yuǎn)程控制端或中央控制室開展實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，同時(shí)收集和分析處理環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)信息，針對(duì)不同結(jié)果，應(yīng)用不同的反饋控制方式，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制[4-5]。后者用于水處理時(shí)需要人工干預(yù)，工作人員需要操作機(jī)械設(shè)備，完成機(jī)械無法勝任的工作。

當(dāng)前，電氣自動(dòng)化技術(shù)成為行業(yè)技術(shù)改革的重點(diǎn)，可以提升行業(yè)生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，確保消費(fèi)者獲得優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品或服務(wù)。生產(chǎn)環(huán)節(jié)，電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用要求高，不僅表現(xiàn)在軟件和硬件方面，還表現(xiàn)在行業(yè)知識(shí)方面。人們要結(jié)合行業(yè)發(fā)展需求，合理應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)，充分發(fā)揮其價(jià)值與作用，全面提升工作效率。

1.1 綜合性

信息化時(shí)代，電氣自動(dòng)化技術(shù)快速發(fā)展，呈現(xiàn)出綜合性。當(dāng)前，諸多行業(yè)都開始應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)，如電力行業(yè)、建筑行業(yè)、鋼鐵行業(yè)等。電氣自動(dòng)化技術(shù)能夠提升企業(yè)工作效率，降低人力、物力和財(cái)力成本，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。因此，人們要充分掌握電氣自動(dòng)化技術(shù)，了解行業(yè)知識(shí)，不斷推進(jìn)技術(shù)改革與創(chuàng)新。

1.2 廣泛性

電氣自動(dòng)化技術(shù)具有廣泛性。企業(yè)必須綜合考慮自身實(shí)際情況，制定適宜的發(fā)展方案，充分發(fā)揮電氣自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)施技術(shù)革新。電氣自動(dòng)化技術(shù)涉及較多分支，彼此差異較大，導(dǎo)致技術(shù)應(yīng)用難度增大。企業(yè)要培養(yǎng)專業(yè)的電氣自動(dòng)化技術(shù)人才，做好安全教育與培訓(xùn)，按照發(fā)展現(xiàn)狀制定方案，提升生產(chǎn)效益。

1.3 依賴性

電氣自動(dòng)化技術(shù)對(duì)電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的依賴度高。在建立電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)時(shí)，人們需要將電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到傳感器信號(hào)采集、控制器信號(hào)處理中。所以，電子技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是電氣自動(dòng)化技術(shù)持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，其對(duì)二者的依賴度非常高。

2 電氣自動(dòng)化技術(shù)在水處理中的應(yīng)用表現(xiàn)

2.1 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

當(dāng)前，電氣自動(dòng)化技術(shù)蓬勃發(fā)展，諸多行業(yè)開始廣泛應(yīng)用通信技術(shù)。用戶不僅可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)連接，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無線網(wǎng)絡(luò)通信，利用通信網(wǎng)絡(luò)連接不同的數(shù)據(jù)信息。有線網(wǎng)絡(luò)與無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用要點(diǎn)相同，均采用射頻技術(shù)和紅外技術(shù)連接。盡管兩種技術(shù)具有較多相同點(diǎn)，但是其傳輸介質(zhì)差異非常大，有線網(wǎng)絡(luò)需要連接數(shù)據(jù)線，無線網(wǎng)絡(luò)無須連接數(shù)據(jù)線。水處理期間，人們可以利用無線網(wǎng)絡(luò)對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行控制，全面發(fā)揮電氣自動(dòng)化技術(shù)的作用。此外，無線網(wǎng)絡(luò)功率消耗比較低，其組織分配方式明顯優(yōu)于有線網(wǎng)絡(luò)。無線網(wǎng)絡(luò)控制水處理過程，能夠顯著提升水處理效率。無線網(wǎng)絡(luò)不僅可以從遠(yuǎn)程控制水處理過程，還能夠監(jiān)測(cè)水處理設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，避免設(shè)備異常。監(jiān)測(cè)期間，當(dāng)發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在故障時(shí)，系統(tǒng)及時(shí)采取措施予以處理，消除安全隱患。

2.2 數(shù)字儀表技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)

數(shù)字儀表技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)具有良好的可操作性，可以確保設(shè)備信息溝通與傳輸順暢，全面提升設(shè)備使用效率。同時(shí)，二者具有互用性，可以確保設(shè)備相互交換與使用，尤其是數(shù)字儀表設(shè)備。水處理期間科學(xué)應(yīng)用數(shù)字儀表技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，可以降低資源成本投入，同時(shí)減少變送器應(yīng)用數(shù)量，使設(shè)備投入成本、檢修維護(hù)成本降到最低。

2.3 工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)

水處理自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用期間，若網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷較高，則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定性增加，人們需要實(shí)時(shí)進(jìn)行控制。工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)可以有效避免系統(tǒng)處于不穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。近年來，工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展速度加快，負(fù)載自動(dòng)化平衡技術(shù)、雙工通信技術(shù)、自動(dòng)協(xié)商技術(shù)和交換技術(shù)等應(yīng)運(yùn)而生，全面提升了水處理的自動(dòng)化水平。工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)框架如圖1所示。水處理自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須有效融合工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，確保自身的可靠性與穩(wěn)定性，避免無法適應(yīng)環(huán)境而增加系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

3 電氣自動(dòng)化技術(shù)在水處理中的主要應(yīng)用

當(dāng)前，水處理開始廣泛應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)。多數(shù)水廠都注重應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)，然而并未充分發(fā)揮該技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。人們可以利用電氣自動(dòng)化技術(shù)構(gòu)建完整的水處理控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的自動(dòng)化采集與處理，同時(shí)實(shí)時(shí)控制水處理全過程，避免誤操作[6]。與單一技術(shù)應(yīng)用相比，電氣自動(dòng)化技術(shù)借助中央處理系統(tǒng)，可以對(duì)水處理過程進(jìn)行控制和干預(yù)，全面保障水處理效果。

3.1 加氯控制

自來水廠進(jìn)行水處理時(shí)，過濾水源前后均可以加氯。水過濾前，要控制加氯量，以清除水中雜質(zhì)。水過濾后，加氯控制可以起到消毒殺菌效果。加氯系統(tǒng)流程如圖2所示。水處理期間應(yīng)當(dāng)科學(xué)控制加氯操作，尤其是添加量、添加順序等。過濾水之前，加氯采用流量比方法，即以原有水流量為基礎(chǔ)，固定加氯標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)做好科學(xué)調(diào)整。

3.2 加氨控制和加藥控制

水處理環(huán)節(jié)必須高度重視加氨控制和加藥控制，為了確保控制效果，人們應(yīng)當(dāng)確保外加劑添加量滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。人們要比較預(yù)測(cè)值與實(shí)際測(cè)量值，明確兩者的誤差，以獲得準(zhǔn)確的控制參數(shù)，優(yōu)化水處理自動(dòng)化系統(tǒng)。其間可以采用可編程邏輯控制器，對(duì)水處理中的藥物添加量進(jìn)行控制，全面提升水處理效率。

電氣自動(dòng)化技術(shù)既可以提升水處理效率，還可以降低勞動(dòng)成本投入，全面增加水廠經(jīng)濟(jì)效益。水處理期間合理應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)，采用可編程邏輯控制器，可以確保測(cè)定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，同時(shí)做好調(diào)整，全面提升系統(tǒng)運(yùn)行效益。

4 電氣自動(dòng)化技術(shù)在水處理中的應(yīng)用實(shí)踐

某污水處理廠污水收集系統(tǒng)的污水量持續(xù)增加，為了有效處理污水，其引入水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)運(yùn)行流程如圖3所示。該系統(tǒng)選用近距離控制和遠(yuǎn)程控制兩種方式，在運(yùn)行工況下，開關(guān)處于遠(yuǎn)程控制位置，當(dāng)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)存在異常時(shí)，其切換為近距離控制。遠(yuǎn)程控制涉及自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種方式。在中央控制系統(tǒng)監(jiān)控畫面內(nèi)，人們可以點(diǎn)擊按鈕，合理選擇設(shè)備控制方式。

4.1 格柵單元控制

格柵單元能夠去除水中的粗大雜物與懸浮物，確保后續(xù)處理設(shè)施的穩(wěn)定運(yùn)行，它是一種重要的預(yù)處理方法。按照水源情況，水處理可以采用細(xì)格柵或粗格柵。粗格柵可以去除大體積懸浮物，細(xì)格柵可以去除細(xì)小的纖維雜質(zhì)。該污水處理廠水源通過水泵供應(yīng)，泵站出水需要經(jīng)過粗格柵進(jìn)行篩濾處理，主要設(shè)備包括2臺(tái)細(xì)格柵、1臺(tái)輸送機(jī)。

4.2 進(jìn)水泵房單元控制

污水處理廠進(jìn)水泵房的潛水泵需電量非常大，加強(qiáng)潛水泵運(yùn)行控制，可以降低能耗。傳統(tǒng)控制方式以人工操作為主，按照液位調(diào)整啟動(dòng)泵數(shù)量。而現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)控制按照液位實(shí)現(xiàn)分段運(yùn)行，不同階段啟動(dòng)的設(shè)備數(shù)量不同，其可以交替使用。低液位階段液位差較寬，高液位階段液位差較窄。

4.3 改良型SBR池單元控制

改良型SBR池涉及的閥門與設(shè)備比較多，時(shí)段控制要求非常高，整個(gè)操作步驟復(fù)雜。水處理應(yīng)用全自動(dòng)控制法，能夠減少人工操作。改良型SBR池設(shè)置4組SBR池，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)運(yùn)行，每個(gè)循環(huán)涉及以下環(huán)節(jié)：進(jìn)水曝氣、沉淀、潷水。其間需要應(yīng)用可編程邏輯控制器予以控制，并預(yù)先編制各階段實(shí)施規(guī)劃。

4.4 鼓風(fēng)機(jī)單元房控制

該污水處理廠曝氣系統(tǒng)的控制操作非常滯后，因此其無法應(yīng)用PID控制算法。人們要合理控制鼓風(fēng)機(jī)頻率，避免出現(xiàn)熱繼故障、噪聲污染。在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行中，鼓風(fēng)機(jī)頻率最低不小于25 Hz。

4.5 加氯間單元控制

加氯間設(shè)備涉及軸流增壓泵和氧化氯發(fā)生器。其間應(yīng)用順序控制法，先將軸流增壓泵啟動(dòng)，停止30 s后，再將二氧化氯發(fā)生器啟動(dòng)。這種啟動(dòng)順序可以確保二氧化氯產(chǎn)生后充分與水和消毒液混合，起到消毒作用。在關(guān)閉設(shè)備時(shí)，人們應(yīng)當(dāng)采用反順序方式。若增壓泵存在故障隱患，則應(yīng)當(dāng)及時(shí)停止系統(tǒng)運(yùn)行。

4.6 脫水機(jī)房單元控制

脫水機(jī)房有進(jìn)泥泵2臺(tái)、清洗泵2臺(tái)、普通加藥泵2臺(tái)、除磷加藥泵2臺(tái)、攪拌器5臺(tái)、螺旋輸送機(jī)1臺(tái)、濃縮脫水一體機(jī)3臺(tái)。進(jìn)泥泵可以將濃縮儲(chǔ)泥池污水運(yùn)輸至脫水機(jī)中。清洗泵負(fù)責(zé)清洗脫水機(jī)濾布，做好平整度處理。普通加藥泵將PAM池藥劑送至脫水機(jī)中。除磷加藥泵能夠?qū)崿F(xiàn)化學(xué)除磷，提升改良型SBR池的應(yīng)用效果。攪拌器主要負(fù)責(zé)攪拌儲(chǔ)泥池、聚合鋁池和PAM池。在控制操作時(shí)，人們遵循標(biāo)準(zhǔn)化順序啟動(dòng)各裝置。首先啟動(dòng)螺旋輸送機(jī)和清洗泵，之后啟動(dòng)濃縮脫水一體機(jī)和PAM池?cái)嚢杵鳎詈髥?dòng)加藥泵和進(jìn)泥泵。脫水系統(tǒng)啟動(dòng)之前，應(yīng)當(dāng)采用人工方式，科學(xué)操作儲(chǔ)泥池?cái)嚢杵鳌?dòng)系統(tǒng)后，由于加藥閥、進(jìn)泥閥和清洗閥為手動(dòng)閥，因此其無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。所以，人們需要采用人工方式，啟動(dòng)濃縮脫水一體機(jī)主控程序。人工選擇設(shè)備時(shí)，組態(tài)界面會(huì)提示線路狀態(tài)。

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