污水处理中自动化控制的应用

　　【摘要】介绍了污水处理过程中自动化系统的构成及各个工艺环节的控制功能，并以铁岭污水处理厂的工程为例，介绍了自动控制系统在鼓风曝气系统的应用。

　　【关键词】污水处理；自动控制系统；闭环控制

　　前 言

　　污水处理设备多，工艺复杂，连续性强，管理较困难，为了确保污水处理工艺和设备能够安全可靠运行和科学的管理工艺，污水处理自动化控制的重要性不断体现出来。高度自动化的污水处理厂，不仅可以加强整个系统的可靠性，准确性，还可以减少劳动强度，降低处理成本和节约能源。先进的生产管理也要求有可靠地自动化控制系统和完善的控制技术，以适应社会发展的需要。

　　1 污水处理工艺简介

　　污水处理的工艺比较复杂，一个大中型污水处理中包括多个处理单元，如格栅，泵房，沉砂池，曝气以及回流污泥等，各单元之间存在着密切的联系，必须让它们协调运行才能保证良好的处理水质。污水处理厂一般占地较大，处理单元分散，因此自动控制系统一般采用集散控制系统并具有较强的通讯网络能力，下面以铁岭市污水处理厂为例进行说明。

　　铁岭污水处理厂是日处理能力为10万吨的中型三级生化城市污水处理厂，处理工艺采用AOE工艺，其流程如下：

　　在水处理系统，污水由城市污水管网进入厂内格栅，拦截掉较大的渣物后，由提升泵提升。使污水靠重力完成后续工序的处理。沉砂池将污水中的沉砂分离出来，以减少对后续设备的损害。接着是初沉池，去除污水中的可沉降颗粒，之后是曝气池，它是污水处理单元的核心，在池中形成一个微生物生化空间，来处理有害物质，消耗氧气由鼓风机房提供。然后，进入到二沉池进行固液分离，出水合格外排及进入到下一级中水厂。污泥处理系统，二沉池污泥一部分回流到生化池，一部分进入到污泥脱水间。

　　2 自控系统的构成

　　集散控制系统的特点是分散控制，集中监控，时效性较高，连续性强。包括一个主干网和一个下级子网，主干网由PLC1预处理，PLC2鼓风曝气，PLC3污泥处理，PLC4中控室四个控制站组成构成总线型网络。子网由各个控制室与各单体机械设备构成。各个网络， 各级网络进行信息，信号，数据的交换。

　　3 控制功能的实现

　　控制系统对设备的控制分3个级别：就地控制，远程控制和自动控制。就地控制是人工控制，远程控制是由操作室电脑控制，自动控制是PLC根据接收仪器数据，按程序控制。

　　3.1预处理单元

　　粗格栅自带控制系统，通过自带PLC检测水位差，对格栅机进行定时，水位差控制，预处理PLC通过点对点检测格栅机运行状态并指令格栅机启停。预处理PLC通过采集污水泵集水池液位，对污水泵进行液位控制。。砂水分离器，由就地控制，按时开启工作。

　　3.2曝气池和鼓风机单元

　　曝气池由曝气电磁阀，溶解氧探头电子设备组成。鼓风机管理控制四台风机。二沉池刮吸泥机组成

　　曝气池是污水厂最重要的工艺环节，曝气池内的微生物生长的好坏直接影响出水水质。鼓风曝气系统利用PLC的自动调节功能对溶解氧进行控制，即满足出水的水质要求，尽可能降低成本，节约能源。我厂对溶解氧采用间接控制，通过两个闭环回路进行控制，调节曝气池内的溶解氧和供风管路，由曝气池 PLC和风机自主 PLC配合完成。间接控制的目的是为了保证风管的压力能够克服池内水压，同时避免风机发生喘震。其工作原理是曝气池内溶解氧调节，是曝气池内溶解氧与供风管路调节阀构成负反馈控制，由曝气池PLC采集测量值，根据数值调节管路调节阀的开度。同时，由于供风管路调节阀开度的变化，内部压力也会发生变化。风机自主PLC，根据压力值调节风机导叶的开度。每台风机都有一套PLC检测风机轴温，风温，油温，油压导叶开度等的信号。PLC根据程序进行控制。

　　3.3 污泥处理PLC

　　污泥处理PLC管理和控制污泥浓缩，污泥脱水。

　　污泥浓缩有刮泥机组成，及相关液位泥位信号。污泥处理PLC只检测其运行状态和指令其启停。

　　污泥脱水有脱水机组成，机械本身自带的PLC系统控制。污泥处理PLC通过储泥池液位来控制脱水机的启停，通过加药装置内的液位计来控制电磁阀已达到控制絮凝剂的投加比例的目的。

　　3.4 中控室PLC

　　中控室是在模拟屏上显示重要设备的运行和工艺的实时参数。

　　4 管理的功能实现

　　在管理计算机上采用第三方的 ETHWAY驱动程序与PLC进行通讯。其功能如下：

　　实时工艺流程显示：实时动态地显示工艺流程图，流程图上包含各种设备实时运行状况，各种实时工艺数据。

　　报警处理显示：当出现任何故障或超限时，立刻报警，显示并记录故障位置和原因，报警状态用颜色区分。

　　趋势图表：趋势图包含实时趋势图和历史趋势图，操作人员可以选择最多8条趋势显示，可放大，缩小。

　　事件记录：事件记录对系统发生的较大情况（如设备故障，超限报警，大型设备的启停等情况）或操作人员对设备的操作，参数的调整等进行记录，作为今后分析事故的基础资料。

　　报表处理：在报表计算机上运行 Microsoft Excel 进行报表处理，ETHWAY 驱动程序与PLC 进行通讯，Microsoft Excel 通过 DDE 读取 ETHWAY 驱动程序的数据，利用宏进行计算，统计形成日报表，月报表，年报表存档并定时打印。

　　结束语

　　该系统集过程控制和科学管理一体，可靠性高，运行稳定，功能完善等优点。运行10年来不断的改进，效果良好。为污水处理发挥了重要的作用。