孫信武

摘 要：污水處理是國(guó)家非常重視的一個(gè)方面，而自動(dòng)控制系統(tǒng)的引用為污水處理帶來(lái)了飛躍的發(fā)展，該文主要介紹了自動(dòng)控制系統(tǒng)在污水處理中的運(yùn)用概況、運(yùn)用進(jìn)展、存在的問(wèn)題以及解決對(duì)策，以期有所借鑒。

關(guān)鍵詞：污水處理 ?自動(dòng)控制 ?概況 ?進(jìn)展 ?問(wèn)題 ?對(duì)策

中圖分類號(hào)：X703 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1674-098X（2014）11（b）-0123-01

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)運(yùn)用于各行各業(yè)當(dāng)中。水污染防治一直是國(guó)家非常重視的一個(gè)方面，而城市污水的處理效果和自然水體的污染有著直接關(guān)系，自動(dòng)控制系統(tǒng)在污水處理中的運(yùn)用給污水的處理效率帶來(lái)了極大的提高，該文將從自動(dòng)控制系統(tǒng)在污水處理中的運(yùn)用概況、運(yùn)用進(jìn)展、存在的問(wèn)題以及未來(lái)發(fā)展幾個(gè)方面進(jìn)行討論。

1 自動(dòng)控制系統(tǒng)在污水處理中的運(yùn)用概況

自動(dòng)控制系統(tǒng)利用通信網(wǎng)絡(luò)把控制設(shè)備、執(zhí)行器件、檢測(cè)元件和主計(jì)算機(jī)連接起來(lái)，通過(guò)主計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行集中控制，從而實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控、集中調(diào)度、集中分析和集中數(shù)據(jù)處理的目的。國(guó)外自動(dòng)控制系統(tǒng)在污水處理中的運(yùn)用起步比較早，美國(guó)在20世紀(jì)70年代就開(kāi)始將自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)用于污水處理當(dāng)中，目前自動(dòng)控制系統(tǒng)幾乎覆蓋了美國(guó)整個(gè)污水處理廠，而STAR和SCADA系統(tǒng)在丹麥的幾座大型污水處理廠中運(yùn)行良好。自動(dòng)控制在我國(guó)污水處理中的運(yùn)用始于90年代后，但運(yùn)用的基本上是從外國(guó)引進(jìn)的成套設(shè)備，經(jīng)過(guò)這些年的發(fā)展，工業(yè)以太網(wǎng)與FCS配合的自動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)發(fā)展為我國(guó)最為先進(jìn)的技術(shù)，配合PLC控制站，已成為最新一代的控制系統(tǒng)。

2 自動(dòng)控制系統(tǒng)在污水處理中的運(yùn)用進(jìn)展

2.1 FCS

FCS即現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，是發(fā)展迅猛、最新型的自動(dòng)控制技術(shù)，它是用現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)將各種控制器、傳感器和執(zhí)行器聯(lián)系起來(lái)，用網(wǎng)絡(luò)傳輸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硬件傳輸，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，常見(jiàn)的現(xiàn)場(chǎng)總線包括MODBUS、HART、PROFIBUS等等。

2.2 PLC

PLC即可編程控制器，是一種工業(yè)控制裝置，它通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量的邏輯控制，具有很高的可靠性和抗擾能力。污水處理廠中一般有一個(gè)總控制室和多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站，總控制室和各控制站以及各控制室之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接，構(gòu)成一個(gè)工廠化的網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)集中管理、分散控制的目的，可見(jiàn)PLC在污水處理中是至關(guān)重要的。

2.3 DCS

DCS即集中分散型控制系統(tǒng)，它是將計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、CRT顯示技術(shù)和通信技術(shù)融合在一塊，是一種新型的4C控制技術(shù)，其主要功能是為了實(shí)現(xiàn)連續(xù)物理量的監(jiān)視與調(diào)節(jié)，目前與PLC相結(jié)合的DCS控制系統(tǒng)在污水處理廠中的運(yùn)用已經(jīng)相當(dāng)成熟。

3 自動(dòng)控制系統(tǒng)在污水處理中的主要表現(xiàn)

3.1 過(guò)程控制

過(guò)程控制是自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)污水處理整個(gè)過(guò)程的工藝參數(shù)和工藝流程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集和分析，并根據(jù)分析結(jié)果對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行控制。其中中央控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ)、運(yùn)行過(guò)程的調(diào)度和管理，對(duì)于閘門的啟閉、工藝的進(jìn)行和停止以及緊急處理等關(guān)系整個(gè)污水處理廠運(yùn)行的命令進(jìn)行直接控制。

3.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控

遠(yuǎn)程監(jiān)控可以使污水處理廠的工作人員方便的獲得各個(gè)污水處理設(shè)施的運(yùn)行狀況，包括粗細(xì)格柵、污水提升泵、曝氣池、污泥脫水機(jī)和吸泥橋等，并根據(jù)反映的數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制，從而保證各處理設(shè)備運(yùn)行正常。

3.3 視頻監(jiān)視

視頻監(jiān)視是在污水處理廠中安裝閉路電視系統(tǒng)，從而可以監(jiān)視整個(gè)廠區(qū)的生產(chǎn)過(guò)程，通過(guò)調(diào)節(jié)中央控制室的視頻控制器，可以全方位無(wú)死角的巡視生產(chǎn)區(qū)域和生產(chǎn)設(shè)備，保證廠區(qū)的運(yùn)行安全。

3.4 運(yùn)行監(jiān)控

運(yùn)行監(jiān)控是通過(guò)設(shè)備和軟件相互配合，在主控制室的控制屏幕上可以顯示整個(gè)工藝流程，并可以對(duì)單個(gè)工藝的流程進(jìn)行詳細(xì)展示，當(dāng)點(diǎn)擊某一個(gè)污水處理設(shè)備時(shí)，屏幕上會(huì)顯示該設(shè)備的具體運(yùn)行參數(shù)，并可以顯示該設(shè)備控制過(guò)程的具體細(xì)節(jié)，同時(shí)可以對(duì)該設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，從而對(duì)污水處理過(guò)程進(jìn)行直觀的表示，方便調(diào)整各個(gè)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)。

3.5 故障診斷

故障診斷可以對(duì)設(shè)備運(yùn)行中產(chǎn)生的故障進(jìn)行監(jiān)控、查找和報(bào)警，當(dāng)某個(gè)污水處理設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，中央控制系統(tǒng)會(huì)對(duì)報(bào)警數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄保存，并通過(guò)聲光的形勢(shì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，方便工作人員進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整處理。同時(shí)故障診斷系統(tǒng)還可以對(duì)簡(jiǎn)單的故障進(jìn)行分析和調(diào)整，從而保證整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行正常。

4 自動(dòng)控制系統(tǒng)在污水處理運(yùn)用中存在的問(wèn)題及發(fā)展對(duì)策

雖然自動(dòng)控制系統(tǒng)在污水處理中的運(yùn)用已相當(dāng)普及和成熟，但在運(yùn)用過(guò)程中還存在一些問(wèn)題，這主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)。

（1）污水處理是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程，設(shè)備運(yùn)行當(dāng)中有很多參數(shù)，自動(dòng)控制系統(tǒng)的在線穩(wěn)定性較差，僅僅靠自動(dòng)控制系統(tǒng)很難對(duì)整個(gè)污水過(guò)程進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)和控制，因此還需要現(xiàn)場(chǎng)工作人員對(duì)運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行操控，并根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。

（2）污水處理廠中的自動(dòng)控制設(shè)備的操控往往是廠區(qū)的工作人員來(lái)完成，缺少相應(yīng)的自動(dòng)控制方面的專業(yè)人員，由于污水處理廠中的自動(dòng)控制設(shè)備涉及的自動(dòng)控制方面的知識(shí)比較復(fù)雜，一些國(guó)外引進(jìn)的設(shè)備說(shuō)明均是用英文書(shū)寫(xiě)，因此僅僅通過(guò)對(duì)廠區(qū)人員的培訓(xùn)很難勝任自動(dòng)控制設(shè)備的操作。因此，未來(lái)要在污水處理廠中引進(jìn)專業(yè)人員，不僅避免了盲目操作，而且還能對(duì)其他廠區(qū)人員進(jìn)行相應(yīng)的培訓(xùn)和指導(dǎo)，從而保證廠區(qū)的運(yùn)行良好。

（3）目前我國(guó)大部分污水處理廠存在監(jiān)視良好、控制不力的缺陷，工作人員對(duì)于監(jiān)視過(guò)程得來(lái)的數(shù)據(jù)不能很好的分析并進(jìn)行控制，失去了自動(dòng)控制系統(tǒng)本身的意義。因此，在以后的發(fā)展過(guò)程中要加強(qiáng)對(duì)污水處理廠設(shè)備的控制。

（4）污水處理中用于數(shù)據(jù)采集的探頭很多，而大部分均是浸泡在污水當(dāng)中，而污水中的雜質(zhì)相當(dāng)復(fù)雜，很容易纏繞探頭，從而影響采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，甚至可能損害探頭。因此新型探頭的研究將會(huì)決定自動(dòng)控制系統(tǒng)能否在污水處理中有效運(yùn)用。

總之，自動(dòng)控制系統(tǒng)在污水處理中運(yùn)用已經(jīng)相當(dāng)廣泛和成熟，但仍有一些問(wèn)題需要不斷解決，相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，污水處理設(shè)備將會(huì)得到更好的完善，自動(dòng)控制系統(tǒng)也將在污水處理中扮演著越來(lái)越不可替代的作用。

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