梅強(qiáng)普

（武漢東湖學(xué)院，湖北 武漢　430074）

污水處理廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)的探究

梅強(qiáng)普

（武漢東湖學(xué)院，湖北 武漢430074）

近年來污水處理開始逐漸由自動(dòng)化控制替代原有的人工控制和人工操作，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)和多媒體監(jiān)控技術(shù)提高了工作效率，并且有效降低了操作人員的負(fù)擔(dān)，污水處理效率和處理質(zhì)量都得到了提高，但是化工行業(yè)的發(fā)展帶來了更多污染物，污水處理廠運(yùn)用自動(dòng)化控制系統(tǒng)處理污水至關(guān)重要。文章就自動(dòng)化控制系統(tǒng)在污水處理廠中的應(yīng)用展開探討。

污水處理；自動(dòng)化控制系統(tǒng)；系統(tǒng)應(yīng)用

人類生存需要依賴水環(huán)境和水資源，隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，工業(yè)用水和居民生活用水大量增加，相應(yīng)的生活污水和工業(yè)廢水也大量增加，沒有處理完善的污水直接排入水體，將會(huì)嚴(yán)重影響人們的身體健康，阻礙城市工農(nóng)業(yè)的正常發(fā)展。污水處理能夠獲得巨大的社會(huì)效益，但是處理成本也很高，在污水處理中運(yùn)用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)污水處理的自動(dòng)監(jiān)控，具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義，這也是污水處理發(fā)展的大勢(shì)所趨。

1　污水處理廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)現(xiàn)狀

自動(dòng)化控制系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)，將若干具有通信接口的器件、原件、計(jì)算機(jī)和控制設(shè)備等連接起來，通過控制計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)集中化管理、集中化監(jiān)控、集中化調(diào)度和集中化分析等功能。近年來SCADA、DCS、PLC等技術(shù)的發(fā)展給自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用帶來了新的空間，而自動(dòng)化控制技術(shù)在諸多領(lǐng)域中的應(yīng)用，也有效擴(kuò)大了領(lǐng)域的生產(chǎn)規(guī)模，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化生產(chǎn)和自動(dòng)化管理。

在國(guó)外，自動(dòng)化控制系統(tǒng)發(fā)展時(shí)間較長(zhǎng)，不論是小型的氧化池還是大型的污水處理廠，都廣泛采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制和自動(dòng)化遙控以及閉路電視等現(xiàn)代化技術(shù)，在自動(dòng)化技術(shù)經(jīng)過第二階段的發(fā)展后，發(fā)達(dá)國(guó)家在污水處理的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)、自動(dòng)化管理方面投入了大量的資金用于科研，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制、自動(dòng)報(bào)警和事故瞬間記錄等功能，20世紀(jì)70年代開始，美國(guó)就開始將自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用在污水處理中，目前美國(guó)基本上所有的污水處理廠都采用了自動(dòng)化參數(shù)測(cè)試和自動(dòng)化控制；而丹麥的幾座大型城市的污水處理廠也采用了STAR、SCADA等自動(dòng)化控制技術(shù)。污水處理廠使用在線檢測(cè)儀，能夠?qū)⑾跛猁}氮、氨氮濃度等污染物的主要參數(shù)發(fā)送到控制系統(tǒng)的中心PLC中，計(jì)算機(jī)分析參數(shù)信息并控制曝氣池不同階段的曝氣模式和運(yùn)行時(shí)間，污水處理廠中的設(shè)備如果發(fā)生了問題，程序就會(huì)向中心計(jì)算機(jī)以及技術(shù)人員攜帶的移動(dòng)設(shè)備發(fā)送信息，技術(shù)人員能夠了解問題發(fā)生的時(shí)間和位置，技術(shù)人員能夠根據(jù)問題的具體參數(shù)判斷是否需要立刻解決以及如何解決。

20世紀(jì)90年代我國(guó)開始在污水處理中應(yīng)用自動(dòng)化控制系統(tǒng)，但是由于我國(guó)針對(duì)自動(dòng)化技術(shù)開展的研究不深入，因此一般都是引進(jìn)國(guó)外成套的自動(dòng)化控制設(shè)備，從PID調(diào)節(jié)、反饋到FCS、DCS以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，自動(dòng)化技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展經(jīng)歷了幾個(gè)重要階段，自動(dòng)化技術(shù)的水平也顯著提高。目前我國(guó)污水處理廠運(yùn)用最為普遍的自動(dòng)化控制技術(shù)就是將FCS技術(shù)與工業(yè)以太網(wǎng)結(jié)合應(yīng)用，這也是世界上最先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)，這套系統(tǒng)的核心是可靠性和性能都較高的PLC控制站，并且配備了服務(wù)器以提高自動(dòng)化控制的效率和質(zhì)量。

2　自動(dòng)化控制系統(tǒng)在污水處理廠應(yīng)用的進(jìn)展

（1）PLC技術(shù)。PLC技術(shù)全稱為可編程控制器技術(shù)，是一種以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的工業(yè)控制技術(shù)，PLC主要是為了改進(jìn)傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)而發(fā)展起來的，PLC是一種面向現(xiàn)場(chǎng)的控制技術(shù)，具備高抗干擾能力和較高的可靠性，適用于環(huán)境變化較大或者比較惡劣的環(huán)境，很多污水處理廠都將多臺(tái)PLC設(shè)備采用工業(yè)以太網(wǎng)連接成為一整套控制系統(tǒng)。污水處理廠具體狀況不同，對(duì)PLC要求也不同，一般是將多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站和總控室結(jié)合起來，總控室中有多臺(tái)計(jì)算機(jī)和中心計(jì)算機(jī)，并且配備了圖形站和工作站等，能夠?qū)崿F(xiàn)污水的自動(dòng)化高效處理。

（2）DCS技術(shù)。DCS技術(shù)全稱為集中分散控制系統(tǒng)，是一個(gè)將顯示技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)化控制技術(shù)結(jié)合起來的技術(shù)，主要用于采集數(shù)據(jù)和管理生產(chǎn)，是一種新型的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，傳統(tǒng)DCS技術(shù)核心為儀表控制系統(tǒng)，隨著自動(dòng)化控制技術(shù)的不斷發(fā)展，目前污水處理廠廣泛應(yīng)用以PLC為基礎(chǔ)并采用以太網(wǎng)搭建的DCS控制系統(tǒng)。

（3）SCADA技術(shù)。SCADA技術(shù)也就是監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)是由三個(gè)層面組成的，即設(shè)備層、控制層和監(jiān)視層，系統(tǒng)能夠采集污水處理廠的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程或者本地控制，實(shí)現(xiàn)污水處理的全過程監(jiān)控，污水處理廠管理人員能夠使用SCADA系統(tǒng)獲取詳細(xì)數(shù)據(jù)。

3　自動(dòng)化控制系統(tǒng)在污水處理廠中的具體應(yīng)用

（1）自動(dòng)化控制儀表的應(yīng)用。自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，至關(guān)重要的組成部分之一是自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)具有操作簡(jiǎn)便、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，并且自動(dòng)化控制儀表具有通訊接口，在污水處理廠中應(yīng)用，不僅節(jié)省了財(cái)力和人力，還能夠讓技術(shù)人員對(duì)污水處理廠工藝進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。在污水處理廠中使用的測(cè)量?jī)x表主要有壓力計(jì)、溫度計(jì)、液位儀、流量?jī)x和pH計(jì)等，測(cè)量?jī)x表能夠?qū)y(cè)量值及時(shí)傳送到中心計(jì)算機(jī)并在屏幕上顯示以供技術(shù)人員分析。

（2）流量控制系統(tǒng)。對(duì)于污水處理廠來說，流量是非常重要的參數(shù)之一，控制進(jìn)水量能夠提高控制效率，讓污水處理廠能夠采取恰當(dāng)?shù)拇胧┑挚顾ω?fù)荷帶來的沖擊力。將傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)和流量計(jì)結(jié)合起來使用，克服了傳統(tǒng)技術(shù)無法實(shí)時(shí)檢測(cè)和實(shí)時(shí)顯示的缺陷，能夠?qū)⑺查g流量顯示在屏幕上并將測(cè)量值記錄下來，為技術(shù)人員提供必需的參數(shù)。

（3）格柵控制系統(tǒng)。運(yùn)用格柵控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)格柵的自動(dòng)化開啟和自動(dòng)化關(guān)閉，一般污水處理廠會(huì)在格柵上安裝液位差計(jì)，通過液位差分析堵塞程度，將數(shù)據(jù)傳送個(gè)PLC系統(tǒng)，如果堵塞程度超出了規(guī)定值，就會(huì)控制格柵管理，提示技術(shù)人員清理垃圾，確保格柵能夠正常運(yùn)行，采用自動(dòng)化控制技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)在規(guī)定周期內(nèi)自動(dòng)清理垃圾。

（4）水泵控制系統(tǒng)。按照泵池的水位控制水泵的運(yùn)行，能夠逐臺(tái)開啟水泵，當(dāng)某一臺(tái)水泵不夠用時(shí)自動(dòng)開啟下一臺(tái)水泵，并根據(jù)水位切換備用泵，調(diào)整水泵的運(yùn)行狀態(tài)，提高水泵的運(yùn)行效率，提高資源利用率。

4　結(jié)語(yǔ)

綜上，在污水處理廠運(yùn)用自動(dòng)化控制系統(tǒng)，能夠?qū)?fù)雜的處理流程變得簡(jiǎn)單可靠，降低人為因素的影響，提高處理效率和處理質(zhì)量。

［1］高景峰.污水處理智能控制的研究、應(yīng)用與發(fā)展［J］.中國(guó)給水排水，2012，（6）：62.

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［3］張先勝.污水處理生產(chǎn)自動(dòng)化與信息化管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.黑龍江科技信息，2015，（33）：87.

Research onAutomationControl System of Sewage Treatment Plant

MEI Qiang-pu
（Wuhan East LakeCollege，Wuhan，Hubei 430074，China）

In recent years，automatic control in wastewater treatmentgradually has replaced the original manual control and operation，and the use of computer technology and multimedia monitoring technology has improved the working efficiency，and effectively reduce the burden of operators and sewage processing efficiency and processing quality is improved，but the development of the chemical industry has brought more pollutants，and sewage wastewater treatment plant using automation control system is very important.The paper discusses application of automation control system in wastewater treatment plant.

sewage treatment；automated control system；system application

X703

A

2095-980X（2016）07-0034-02

2016-06-14

梅強(qiáng)普（1993-），男，湖北荊州人，大學(xué)本科，主要研究方向：自動(dòng)化。