劉紹端

武漢康盛自控工程有限公司

論自控、儀表、監(jiān)控系統(tǒng)在污水處理廠的應(yīng)用

劉紹端

武漢康盛自控工程有限公司

昆明普照水質(zhì)凈化廠生產(chǎn)規(guī)模為20萬(wàn)噸／天，是一座現(xiàn)代化的大型污水處理廠，是昆明市第一個(gè)采用最新自動(dòng)控制技術(shù)的污水處理項(xiàng)目。該項(xiàng)目也作為昆明市一個(gè)樣板工程來(lái)實(shí)施，因此倍受當(dāng)?shù)卣P(guān)注。該項(xiàng)目所含儀表、自控設(shè)備種類多，數(shù)量多，涉及多家國(guó)內(nèi)外知名品牌。本文以昆明普照水質(zhì)凈化廠及場(chǎng)外泵站自控系統(tǒng)工程為例，論述自控、儀表、監(jiān)控系統(tǒng)在污水處理廠的應(yīng)用。

PLC冗余；工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)；以太網(wǎng)全局?jǐn)?shù)據(jù)交換

一、工藝介紹

昆明普照水質(zhì)凈化廠日處理水規(guī)模為20*104m3/d。污水處理工藝采用AO活性污泥法，污泥處理工藝采用中溫消化法，所產(chǎn)沼氣用于發(fā)電及供熱。

污水廠工藝由如下部分組成：

· 粗格柵及進(jìn)水提升泵房

· 細(xì)格柵及沉砂池

· 生物循環(huán)曝氣池

· 污水配套設(shè)施間(包含鼓風(fēng)機(jī)房、加氯間)

· 終沉池

· 接觸池

· 回用水間

· 回流泵房

· 蛋形消化池

· 污泥處理設(shè)施間

· 沼氣儲(chǔ)氣柜

· 沼氣發(fā)電機(jī)房

1 粗格柵及進(jìn)水提升泵房。粗格柵對(duì)污水中的大塊石雜質(zhì)進(jìn)行隔離過(guò)濾，再通過(guò)提升泵房將污水提升輸送到細(xì)格柵。

2 細(xì)格柵及沉砂池。細(xì)格柵對(duì)污水中的小塊雜質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步地隔離過(guò)濾，再通過(guò)沉砂池對(duì)污水中的泥砂進(jìn)行沉降，為下一步生物曝氣做準(zhǔn)備。

3 生物循環(huán)曝氣池。污水進(jìn)入生物循環(huán)曝氣池，經(jīng)過(guò)厭氧區(qū)、好氧區(qū)及缺氧的生化處理，基本實(shí)現(xiàn)脫磷除氮的目的。

4 鼓風(fēng)機(jī)房。鼓風(fēng)機(jī)房對(duì)流入生物循環(huán)曝氣池的污水進(jìn)行曝氣，對(duì)污水中的有機(jī)物進(jìn)行生化反應(yīng)。

5 終沉池。經(jīng)過(guò)生物循環(huán)曝氣池處理過(guò)的污水，流入終沉池進(jìn)行沉淀。終沉池上部的上清液流至出水的接觸池，底部的污泥一部分回流至曝氣池，一部分被輸送至泥區(qū)蛋形消化池。

6 加氯間。加氯間對(duì)終沉池的出水進(jìn)行加氯消毒。

7 接觸池。接觸池用于收集污水廠的出水并將出水流至市政管網(wǎng)。

8.回用水間?；赜盟g對(duì)接觸池的一部分出水進(jìn)行回收再利用，經(jīng)過(guò)過(guò)濾反沖洗，使水質(zhì)進(jìn)一步凈化，以達(dá)到回收利用的價(jià)值。

9 回流泵房。回流泵房中安裝有回流污泥泵和剩余污泥泵。回流污泥泵將終沉池底部的一部分污泥回流至曝氣池，剩余污泥泵將剩余污泥輸送至泥區(qū)蛋形消化池。

10 蛋形消化池。泥區(qū)蛋形消化池收集剩余污泥泵輸送來(lái)的剩余污泥，對(duì)污泥進(jìn)行消化處理，消化處理所產(chǎn)生的沼氣被送至沼氣儲(chǔ)氣柜，消化處理后的污泥被輸送至污泥處理設(shè)施間。

11 污泥處理設(shè)施間。污泥處理設(shè)施間包含污泥濃縮機(jī)和污泥脫水機(jī)，將來(lái)自蛋形消化池的污泥，進(jìn)行濃縮和脫水處理，使污泥達(dá)到一定的干度，再被專門回收填埋。

12 沼氣儲(chǔ)氣柜。沼氣儲(chǔ)氣柜收集來(lái)自蛋形消化池生化處理產(chǎn)生的沼氣為后續(xù)沼氣發(fā)電做準(zhǔn)備。

13 沼氣發(fā)電機(jī)房。沼氣儲(chǔ)氣柜將沼氣輸送至沼氣發(fā)電機(jī)房進(jìn)行沼氣發(fā)電。沼氣發(fā)電可滿足場(chǎng)內(nèi)及周邊地區(qū)一定負(fù)荷的用電量。

二、自控系統(tǒng)架構(gòu)

全廠共設(shè)5個(gè)PLC主站：進(jìn)水泵房、鼓風(fēng)機(jī)房、脫水機(jī)房、發(fā)電機(jī)房和中控室，所有PLC站通過(guò)GE公司的GENIUS網(wǎng)絡(luò)下連兩個(gè)從站：1#回流泵房及2#回流泵房；中控室通過(guò)GE公司的GENIUS網(wǎng)絡(luò)下連一個(gè)從站：回用水車間。

中控室配置兩臺(tái)互為熱備的上位機(jī)SCADA監(jiān)控系統(tǒng)、一套工藝流程模擬信號(hào)顯示屏、一面視頻監(jiān)控電視墻。上位機(jī)軟件采用美國(guó)ROCKWELL公司的RSVIEW32軟件；工藝流程模擬信號(hào)顯示屏通過(guò)中控室的一套PLC，采集現(xiàn)場(chǎng)各PLC站所有設(shè)備和儀表信號(hào)，顯示在模擬屏上，可完全反映全廠工藝流程及設(shè)備、儀表的運(yùn)行情況。

主機(jī)架采用兩套美國(guó)GE公司的PC7i系列模塊，從機(jī)架采用美國(guó)GE公司的Versamax系列模塊。圖中主機(jī)架上RMX模塊為冗余交換模塊，負(fù)責(zé)主機(jī)架兩個(gè)CPU間通過(guò)光纖同步信息；BEM模塊為GENIUS網(wǎng)絡(luò)主站模塊，負(fù)責(zé)與從機(jī)架VERSAIAX GBI交換信息。

三、自控系統(tǒng)控制方式

污水處理廠設(shè)備控制操作分為三種方式。

第一種方式是手動(dòng)控制。手動(dòng)控制時(shí)可分別在有關(guān)高、低壓開(kāi)關(guān)柜及就地控制盤、按鈕箱上手動(dòng)操作控制設(shè)備的啟／停。

第二種方式是在操作站通過(guò)鍵盤或鼠標(biāo)設(shè)備人工集中控制。

第三種方式是現(xiàn)場(chǎng)PLC控制站根據(jù)事先編制的控制程序及工藝參數(shù)，實(shí)行自動(dòng)控制，無(wú)需人為干預(yù)。

三種方式的控制級(jí)別由高到低依次為：手動(dòng)控制、遙控控制、自動(dòng)控制。

四、攝像監(jiān)控系統(tǒng)

該項(xiàng)目共安裝有16臺(tái)攝像機(jī)，分別安裝于現(xiàn)場(chǎng)主要工藝區(qū)域，以便于監(jiān)控工藝運(yùn)行情況。

該廠廠區(qū)面積較大，攝像頭分布位置較廣，如果每個(gè)攝像頭都專門用一根視頻電纜傳輸視頻信號(hào)，則由于距離較遠(yuǎn)一定會(huì)有信號(hào)衰減，造成圖像不清晰。為了解決這個(gè)問(wèn)題，將視頻信號(hào)先用光纖就近送入自控站的光纖交換機(jī)，再利用全廠主干網(wǎng)、工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)的光纖，將視頻信號(hào)傳遞到中央控制室，然后通過(guò)光電轉(zhuǎn)換機(jī)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為視頻電信號(hào)，接入視頻分配放大器，則既可以實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)無(wú)衰減傳輸，又可以大大降低視頻電纜的使用量。因此成功解決了視頻信號(hào)實(shí)際傳輸?shù)膯?wèn)題。

五、上位機(jī)SCADA監(jiān)控系統(tǒng)

上位機(jī)SCADA監(jiān)控系統(tǒng)采用美國(guó)ROCKWELL公司的RSVIEW32軟件。通過(guò)以太網(wǎng)全局?jǐn)?shù)據(jù)交換功能，將現(xiàn)場(chǎng)各PLC站設(shè)置為以太網(wǎng)全局?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送端，中控室的PLC設(shè)置為以太網(wǎng)全局?jǐn)?shù)據(jù)接收端，則現(xiàn)場(chǎng)所有數(shù)據(jù)都可通過(guò)工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)傳輸?shù)街锌厥?，以便于模擬屏和上位機(jī)SCADA使用。

該監(jiān)控系統(tǒng)包含如下功能：

· 顯示全廠工藝流程總畫(huà)面

· 顯示每個(gè)工藝區(qū)域的分畫(huà)面

· 能手動(dòng)操作現(xiàn)場(chǎng)每個(gè)設(shè)備，并顯示每個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)

· 顯示全廠所有儀表的讀數(shù)

· 通過(guò)參數(shù)設(shè)置畫(huà)面，可設(shè)置工藝自控運(yùn)行參數(shù)

· 實(shí)時(shí)報(bào)警匯總查詢功能

· 設(shè)備及儀表的實(shí)時(shí)及歷史運(yùn)行趨勢(shì)曲線

· 多權(quán)限用戶登錄功能

· 工藝運(yùn)行報(bào)表打印功能

總結(jié)：

該項(xiàng)目工藝完整，硬件配置齊全，自動(dòng)化程度高，可作為污水處理的樣板工程，對(duì)其它污水項(xiàng)目的建設(shè)具有很高的借鑒參考價(jià)值。

[1]朱武，污水處理廠自動(dòng)控制系統(tǒng)綜述.環(huán)境工程，2002, 20(3)：27-31

[2]丁紀(jì)凱，許逸舟.基于PLC和現(xiàn)場(chǎng)總線的污水處理系統(tǒng)[J].機(jī)電一體，2006，(1)：80～82.

[3]黃順煒.污水處理智能控制系統(tǒng)的制作研究：(碩士論文).華南理工大學(xué)，2005.