關(guān)永年

(蘇州工業(yè)園區(qū)清源華衍水務(wù)有限公司，江蘇蘇州 215021)

蘇州工業(yè)園區(qū)清源華衍水務(wù)有限公司目前建有兩座污水處理廠，第一污水處理廠現(xiàn)處理能力為20萬(wàn)t/d，第二污水處理廠現(xiàn)處理能力為15萬(wàn)t/d。采用的處理工藝為AAO +濾布濾池+次氯酸鈉消毒工藝，尾水排放執(zhí)行一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的污泥經(jīng)干化后全部由熱電廠焚燒處理。傳統(tǒng)處理工藝需較多的人員配備，但污水處理廠的地理位置偏僻，考慮到工作人員上下班和巡檢操控的安全，以及夜間處理廠的運(yùn)行問(wèn)題，人工手動(dòng)操作的工作負(fù)荷較大[1-3]。污水處理廠實(shí)行無(wú)人值守運(yùn)行模式之前，較多的人員配置產(chǎn)生了一系列問(wèn)題，主要有：?jiǎn)T工在分配任務(wù)時(shí)存在推諉現(xiàn)象；員工工作效率低，完成一項(xiàng)簡(jiǎn)單工作耗時(shí)長(zhǎng)且需配備多名人員同時(shí)進(jìn)行；工作人員執(zhí)行力較差，企業(yè)管理工作不到位，做不到快速進(jìn)行；人力成本高，增加了企業(yè)的經(jīng)營(yíng)壓力；污水廠的位置偏僻，安全無(wú)法確切保障[4-6]。

1 改造方案

1.1 改造原則

(1)安全性。首先應(yīng)以保證污水處理廠的運(yùn)行安全為原則，確保污水處理廠的出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)、運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)可控；保證廠內(nèi)設(shè)備設(shè)施和物資的安全，防止外來(lái)人員的偷盜和破壞。

(2)穩(wěn)定性。無(wú)人值守運(yùn)行模式的生產(chǎn)系統(tǒng)必須穩(wěn)定，需包括安全保衛(wèi)系統(tǒng)、自動(dòng)化生產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等[7]。

(3)經(jīng)濟(jì)性。投資注入的改造費(fèi)用需取得相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益，則投入產(chǎn)出比要高。

1.2 改造思路

盡量減少人員數(shù)量以及人工操作安排。以機(jī)器自動(dòng)化運(yùn)行代替人工操作，變?nèi)斯げ僮鳛槿藛T監(jiān)控以及現(xiàn)場(chǎng)巡檢，減少人員配置。圍繞廠區(qū)安全、生產(chǎn)運(yùn)行、應(yīng)急處置等方面進(jìn)行工作。

1.3 改造措施

根據(jù)上述改造思路，結(jié)合污水處理廠的實(shí)際運(yùn)行情況，將污水處理廠涉及人工操作的環(huán)節(jié)進(jìn)行相應(yīng)的改造，增加相應(yīng)設(shè)備參數(shù)的采集信號(hào)以及現(xiàn)場(chǎng)的視頻信號(hào)[8-9]。對(duì)安防系統(tǒng)、物料進(jìn)料系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)、變電所巡檢系統(tǒng)、污泥脫水系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)、在線儀表系統(tǒng)進(jìn)行改造和完善，具體如下。

(1)安防系統(tǒng)：污水處理廠圍墻增加電子圍欄報(bào)警系統(tǒng)，大門(mén)處采用紅外對(duì)射，同時(shí)設(shè)置聲光報(bào)警系統(tǒng)、建立廠區(qū)廣播功能；對(duì)于安防系統(tǒng)，采用計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程遙控布防、撤防、緊急報(bào)警；完善視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)圖像動(dòng)態(tài)跟蹤、智能分析報(bào)警等功能，現(xiàn)場(chǎng)視頻信號(hào)傳輸至遠(yuǎn)程安防管理可視化平臺(tái)；改造污水廠進(jìn)廠的大門(mén)，設(shè)置進(jìn)出權(quán)限、增設(shè)中控呼叫系統(tǒng)。大門(mén)改造成遠(yuǎn)程開(kāi)門(mén)、授權(quán)的RFID以及車輛識(shí)別系統(tǒng)，自動(dòng)開(kāi)門(mén)進(jìn)入廠區(qū)；采用遠(yuǎn)程對(duì)講系統(tǒng)，外來(lái)訪客通過(guò)語(yǔ)音對(duì)講系統(tǒng)與中央控制室對(duì)話，身份確認(rèn)后，由中控室遠(yuǎn)程開(kāi)門(mén)；外來(lái)物料運(yùn)輸車輛通過(guò)車輛識(shí)別系統(tǒng)，開(kāi)門(mén)進(jìn)入廠區(qū)；員工進(jìn)廠維修或巡檢等工作時(shí)，刷卡進(jìn)入廠區(qū)[10]。安防系統(tǒng)改造完成后，保安崗位可以撤出，改造后的大門(mén)及電子圍欄系統(tǒng)如圖1和圖2所示。

圖1 改造后的大門(mén)Fig.1 Entrance of the WWTP after Reconstruction

圖2 圍墻上的視頻及電子圍欄Fig.2 Video Mentoring and Electronic Fence on the wall

圖3 變電所信號(hào)改造圖Fig.3 Signal Transformation of Substation

(2)進(jìn)料系統(tǒng)：自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)包括車輛識(shí)別系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)、自動(dòng)稱量系統(tǒng)等[11]。對(duì)于污水處理廠日常生產(chǎn)所需的硫酸鋁、碳源、PAM等原料，供應(yīng)商送貨時(shí)，車輛識(shí)別系統(tǒng)識(shí)別車牌后，物料運(yùn)輸車進(jìn)廠，同時(shí)進(jìn)入地磅過(guò)磅，記錄數(shù)據(jù)，卸貨后再次過(guò)磅，自動(dòng)形成進(jìn)貨數(shù)據(jù)，中控室自動(dòng)形成進(jìn)貨單據(jù)和報(bào)表，包括車牌、毛重、空車重、凈重等信息。

(3)自動(dòng)加藥系統(tǒng)：根據(jù)曝氣池出水總磷在線儀的數(shù)據(jù)顯示值，自動(dòng)啟動(dòng)(或人工遠(yuǎn)程點(diǎn)動(dòng))加藥裝置向系統(tǒng)加藥；加藥系統(tǒng)自動(dòng)配藥，并按設(shè)定的投加濃度、投加量自動(dòng)投加。

(4)變電所巡檢系統(tǒng)：變電所增加相應(yīng)的智能儀表(包含電流、電壓、功率、溫度、功率等指標(biāo))及相應(yīng)的傳感儀器，同時(shí)配備機(jī)器人巡檢，定時(shí)將變電所信號(hào)傳到中央控制室；變電所上部安裝有軌機(jī)器人，按設(shè)定的時(shí)間和軌跡對(duì)變電所進(jìn)行巡視，并將圖片發(fā)送至中央控制室,如圖3所示。

(5)污泥脫水系統(tǒng)：污泥脫水設(shè)備采用離心脫水機(jī)，可以滿足無(wú)人值守自動(dòng)運(yùn)行的要求，主要是解決配藥系統(tǒng)的自動(dòng)化[12-13]，采用商品化的原液可以解決這個(gè)問(wèn)題。

(6)視頻系統(tǒng)：進(jìn)一步完善生產(chǎn)過(guò)程的視頻系統(tǒng)。除了鼓風(fēng)機(jī)房、變電所、加藥間等已安裝的視頻系統(tǒng)，新增污水廠總進(jìn)水口、初沉池出水口、二沉出水口、總出水口等地的視頻系統(tǒng)，視頻采用有夜視功能的高清球機(jī)，可定時(shí)觀看視頻巡查代替工作人員的人工巡檢。

(7)在線儀表以及設(shè)備信號(hào)完善：新增初沉池出水、曝氣池出水、二沉池出水等工藝處測(cè)定氨氮、總氮、硝酸鹽氮、總磷等儀表，增加和完善各設(shè)備運(yùn)行參數(shù)信號(hào)的采集，以便細(xì)化過(guò)程監(jiān)控[14-15]。

由于無(wú)人值守系統(tǒng)是個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)的龐大系統(tǒng)，涉及智能生產(chǎn)系統(tǒng)、信息系統(tǒng)等其他方面的改造，這里不一一贅述。

2 無(wú)人值守系統(tǒng)的運(yùn)行模式

完成上述改造后，取消了門(mén)衛(wèi)和保安崗位，污水廠內(nèi)不再配置運(yùn)行人員，污水處理廠按無(wú)人值守模式進(jìn)行運(yùn)行。日常運(yùn)行如圖4所示。

圖4 無(wú)人值守運(yùn)行示意圖Fig.4 Schematic Diagram of Unattended Operation Mode

運(yùn)行人員在公司總部的中央控制室集中控制，監(jiān)控污水廠的運(yùn)行，根據(jù)需要調(diào)整水量、風(fēng)量、回流比、排泥量等工藝參數(shù)，并負(fù)責(zé)生產(chǎn)電耗、藥耗的控制；工作人員在現(xiàn)場(chǎng)定期巡視，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后及時(shí)處理；外來(lái)訪客通過(guò)視頻對(duì)講系統(tǒng)與設(shè)置在總部的生產(chǎn)控制中心對(duì)話，身份確認(rèn)后，中控人員遠(yuǎn)程開(kāi)門(mén)；工藝和設(shè)備人員設(shè)置24 h值班，有問(wèn)題及時(shí)處理。

變電所機(jī)器人巡檢系統(tǒng)，定期將畫(huà)面?zhèn)鞯街醒肟刂剖?；變電所?nèi)電流、電壓、功率、溫度、功率因素等參數(shù)通過(guò)智能表實(shí)時(shí)傳到中央控制室。應(yīng)急處理時(shí)按應(yīng)急相應(yīng)的流程進(jìn)行處理，如圖5所示。

圖5 應(yīng)急處理流程圖Fig.5 Flow Chart of Emergency Process

3 結(jié)論及建議

蘇州工業(yè)園區(qū)污水處理廠通過(guò)探索污水處理廠的無(wú)人值守運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)了一線人員的精減和優(yōu)化，分流的人員可作為后臺(tái)的保障。兩座污水廠的現(xiàn)場(chǎng)人員減少32人，保安人員也全部取消，提高工作效率的同時(shí)，大大節(jié)省了污水處理廠的人力成本，為公司的智能生產(chǎn)邁出了堅(jiān)實(shí)的一步，今后將會(huì)在遠(yuǎn)程自動(dòng)化基礎(chǔ)上，在生產(chǎn)的智能化方向進(jìn)行下一步改造和完善。已經(jīng)運(yùn)行的無(wú)人值守模式仍有一些的地方需要改進(jìn)。

(1)加強(qiáng)工藝在線儀表的維護(hù)。在線儀表是生產(chǎn)過(guò)程的眼睛，在線儀表的準(zhǔn)確性是污水廠運(yùn)行的重要前提。

(2)強(qiáng)化設(shè)備保障。設(shè)備狀況及完好率、保證率是實(shí)現(xiàn)污水廠無(wú)人值守的前提條件，因此，無(wú)人值守對(duì)設(shè)備的完好率要求較有人值守更高。

(3)工藝的應(yīng)急響應(yīng)。同設(shè)備人員的24 h值班一樣，工藝人員也應(yīng)配置24 h的應(yīng)急人員，出現(xiàn)工藝問(wèn)題時(shí)以便及時(shí)處理。

(4)設(shè)備配置的適當(dāng)冗余。無(wú)人值守的污水處理廠廠內(nèi)未配置操作人員，因此，設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮主要設(shè)備的冗余度，當(dāng)一臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)故障，應(yīng)有備用設(shè)備及時(shí)投入使用，以確保污水廠的運(yùn)行安全。