李銀

（中電建生態(tài)環(huán)境集團(tuán)有限公司，廣東 深圳 518133）

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的環(huán)保觀念正在不斷提升，污水的處理成為了目前需要解決的問題之一，對(duì)于一些小型的污水處理設(shè)備進(jìn)行研究，加強(qiáng)在污水處理設(shè)備系統(tǒng)的搭建，保證水的質(zhì)量符合當(dāng)?shù)貙?shí)際的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。為了保證對(duì)于污水設(shè)備的便捷管理，需要小型設(shè)備應(yīng)用到自動(dòng)化技術(shù)，并且能夠通過(guò)遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)達(dá)到管理，促進(jìn)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

1 小型污水處理設(shè)備的工藝流程

小型的污水處理設(shè)備是比較常見的，以高速路上的服務(wù)區(qū)為例來(lái)研究其設(shè)備，每日的處理量假設(shè)為150m3，是符合當(dāng)?shù)氐奈鬯當(dāng)?shù)值的，使用生物化學(xué)的原理以及主引導(dǎo)記錄對(duì)污水進(jìn)行處理，通過(guò)處理的水用于清潔廁所，進(jìn)行綠化的灌溉。小型污水應(yīng)用處理設(shè)備的主要過(guò)程為：原始的臟水通過(guò)提升井進(jìn)行提升，調(diào)節(jié)池進(jìn)行接收，將水傳輸進(jìn)來(lái)后進(jìn)入預(yù)反應(yīng)的水池中，通過(guò)厭氧池和好氧池，對(duì)其進(jìn)行生物化學(xué)的處理，把一些肉眼可見的大物質(zhì)去除掉，經(jīng)過(guò)主引導(dǎo)記錄池，用生物膜把無(wú)關(guān)物質(zhì)過(guò)濾掉，得到相對(duì)干凈的水成分，然后通過(guò)加入藥物使深層無(wú)關(guān)物質(zhì)凝住，經(jīng)過(guò)沉淀原理進(jìn)行高度處理，將水中包含的氨氮等成分減少，通過(guò)處理的水進(jìn)入清水池，方便后續(xù)對(duì)中水的使用。

2 小型污水處理機(jī)制原理

2.1 生物機(jī)制的原理

進(jìn)行污水的生物處理，主要利用一些微生物能夠有效吸收污染物的性能，對(duì)污染物進(jìn)行降解，達(dá)到潔水的目的，其實(shí)就是利用生物原理處理污水，在污水的處理中是比較常見的應(yīng)用方式。微生物能夠分解物質(zhì)，污水處理就是運(yùn)用這種性質(zhì)，將水里的有機(jī)物質(zhì)變成無(wú)機(jī)物。依據(jù)需要氧氣的量分為2種處理方式，一種是厭氧的微生物，通過(guò)這種微生物把有機(jī)物中的物質(zhì)轉(zhuǎn)為有機(jī)酸性物質(zhì)，一種叫做甲烷的菌種再把有機(jī)酸進(jìn)行分解，形成甲烷以及空氣中的常見氣體，比如氫氣和二氧化碳，主要發(fā)生在厭氧的池塘以及化糞池等。好氧生物進(jìn)行處理的方式通常利用藻類生物，藻類進(jìn)行遇光實(shí)現(xiàn)光合作用而產(chǎn)生有益氣體氧氣，這樣就對(duì)污水中的好氧生物提供更多的氧氣，增加了它們的活動(dòng)能量，有效地促進(jìn)好氧微生物進(jìn)行分解的效率，讓污水變得干凈，主要發(fā)生在污水的灌溉以及氧化的池塘等。

2.2 物理機(jī)制的原理

在運(yùn)用膜生物反應(yīng)器時(shí)會(huì)出現(xiàn)膜生物反應(yīng)，將膜生物反應(yīng)的裝置完全放在好氧的區(qū)域中，正常方式的污染物會(huì)被放進(jìn)二次沉淀的池子中，其中膜組件就實(shí)現(xiàn)這個(gè)二次沉淀的過(guò)程，它的分離作用是非常具有效率的，能夠?qū)⑺湍噙M(jìn)行全面分離，膜擋住了分子構(gòu)成比較大的物質(zhì)，將這些物質(zhì)攔截在生物的反應(yīng)池中，這種膜只能讓水和一小部分的分子物質(zhì)通過(guò)，得到相對(duì)干凈的水質(zhì)，有效的提高了對(duì)于污水的處理。

2.3 化學(xué)機(jī)制的原理

運(yùn)用物理的處理方法有時(shí)不能全面的清理掉污水的雜質(zhì)，同樣生物處理在一定環(huán)境下也會(huì)出現(xiàn)這樣的問題，這就需要進(jìn)行化學(xué)的方法對(duì)此情況進(jìn)行處理，采用中和處理的方式，從而滿足合格的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，比如在污水中含有過(guò)量的磷，那么就需要加入足量的針對(duì)性物質(zhì)，將磷去除掉。

3 小型污水處理電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)備類型和系統(tǒng)參數(shù)的要求

小型污水的設(shè)備主要由以下幾類，水泵可以分為提升泵、進(jìn)水泵、回流泵、過(guò)濾泵和產(chǎn)水泵。提升泵需對(duì)液體的位置進(jìn)行控制，水泵的其他類型需要對(duì)開始和停止的工作時(shí)間進(jìn)行設(shè)置，產(chǎn)水泵可設(shè)置工作時(shí)的開關(guān)時(shí)間；另外也需要風(fēng)機(jī)和攪拌類的設(shè)備，這2種設(shè)備的具體參數(shù)要求是，可以進(jìn)行時(shí)間的把控，實(shí)現(xiàn)起始和結(jié)束的調(diào)節(jié)，在攪拌的過(guò)程中需要設(shè)置間歇的工作時(shí)間；液位計(jì)和流量計(jì)這種設(shè)備，針對(duì)連續(xù)式的液位，可以進(jìn)行設(shè)置高低位置液位的參數(shù)，能夠計(jì)算出每日的產(chǎn)水量；壓力計(jì)是一種數(shù)字式的設(shè)備，具體的參數(shù)要求是需要采集每時(shí)每刻的情況的，包括膜上面的壓力以及回用壓力；閥門的設(shè)備是需要對(duì)電磁閥進(jìn)行設(shè)置時(shí)間的，針對(duì)于開始和停止的設(shè)定，對(duì)電動(dòng)閥可以根據(jù)時(shí)間來(lái)切換；電表設(shè)備可以采集電壓，電流的消耗程度，定期算出每日的能耗。

3.2 工作的模式

設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中存在著2種模式，主要分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種，當(dāng)發(fā)現(xiàn)設(shè)備出現(xiàn)故障需要檢修時(shí)，或者是在進(jìn)行設(shè)備調(diào)試的情況，可以采用手動(dòng)模式；當(dāng)設(shè)備進(jìn)行連續(xù)的自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，就需要自動(dòng)模式，并且按照自動(dòng)的邏輯性進(jìn)行工作。當(dāng)井的液體位置呈現(xiàn)提升的狀態(tài)時(shí)，需要提升泵進(jìn)行工作，一直到液體位置處于低位置情況時(shí)，會(huì)進(jìn)行2臺(tái)提升泵的交換工作，以便于作為備用。進(jìn)水泵的工作是需要把時(shí)間規(guī)劃好的，當(dāng)調(diào)節(jié)池變?yōu)楦叩囊后w位置時(shí)，又或者膜池的出現(xiàn)，較低的液體位置進(jìn)行工作，當(dāng)調(diào)節(jié)池的液體位置處于低端或者膜池變?yōu)楦叩囊后w位置時(shí)會(huì)終止運(yùn)行的工作。進(jìn)水量的調(diào)整是需要變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，回流泵是通過(guò)時(shí)間調(diào)控來(lái)進(jìn)行工作的，產(chǎn)水泵也是如此，當(dāng)膜池處于的液體位置為高處時(shí)，經(jīng)過(guò)過(guò)程的發(fā)展變?yōu)檩^低的液體位置，默認(rèn)處于間歇工作的模式。

3.3 電氣系統(tǒng)的硬件分析

實(shí)現(xiàn)高效控制系統(tǒng)，對(duì)檢測(cè)到的信息得到科學(xué)獲取，在電氣系統(tǒng)方面，主要由PLC進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)對(duì)于控制器的控制，人機(jī)交互觸屏實(shí)現(xiàn)顯示功能，4G無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)進(jìn)行查看情況，除此之外，還由空氣開關(guān)、中間繼電器、接觸器、熱繼電器以及信號(hào)隔離組成。針對(duì)工藝的控制，要求對(duì)于PLC的設(shè)計(jì)嚴(yán)格對(duì)待，合計(jì)需要46個(gè)信號(hào)點(diǎn)進(jìn)入系統(tǒng)，32個(gè)信號(hào)點(diǎn)離開系統(tǒng)，4對(duì)用于模擬的量是進(jìn)行輸出的，2組輸入在控制范圍方面。依據(jù)小型的污水處理項(xiàng)目需求，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置。小型污水處理系統(tǒng)中液位和水泵的連接之后，發(fā)生特殊情況產(chǎn)生提示預(yù)警，在水池中加藥進(jìn)行消毒，并且進(jìn)行污泥和水之間的分離。

一般采用的控制方式為將系統(tǒng)保存在特定的空間里面，實(shí)現(xiàn)小型污水提升泵的開啟是通過(guò)調(diào)節(jié)池對(duì)于液體位置的控制，當(dāng)處于高的水位置時(shí)提升泵進(jìn)行開啟功能，反之則停止，運(yùn)用機(jī)械形式或者電子形式，能夠保持對(duì)液體位置控制，這就是液體控制器的原理，這樣就可以實(shí)現(xiàn)控制電磁閥或者水泵的自動(dòng)化形式。如果液體位置的控制系統(tǒng)或者是提升泵出現(xiàn)相關(guān)問題時(shí)，系統(tǒng)將不能排出水，這種情況發(fā)生時(shí)，處于調(diào)節(jié)池中的污水會(huì)通過(guò)特殊渠道，即水量超出的警戒排水口，水量被放入緊急事故水池中。

等到故障問題被修復(fù)之后，由人工進(jìn)行控制，回到自動(dòng)化的運(yùn)行方式，位于污泥中的污泥泵需要進(jìn)行時(shí)間的提前設(shè)定，主要是進(jìn)行定時(shí)的設(shè)置，保證開啟和停止的進(jìn)行。污泥池主要是通過(guò)電磁閥進(jìn)行控制的，其他類的電器設(shè)備通常會(huì)設(shè)置電路的短路裝置和過(guò)載保護(hù)來(lái)維護(hù)系統(tǒng)。

3.4 PLC程序的設(shè)計(jì)

PLC程序的主要設(shè)置是通過(guò)模塊化的形式進(jìn)行的，主要包括對(duì)數(shù)據(jù)的初始化設(shè)置、手動(dòng)和自動(dòng)運(yùn)行以及故障的設(shè)置。針對(duì)得出的信息數(shù)據(jù)，進(jìn)行讀取運(yùn)行的數(shù)據(jù)，包括6個(gè)子程序，通過(guò)PLC為控制中心，對(duì)污水進(jìn)行控制處理，這個(gè)系統(tǒng)主要是對(duì)于污水設(shè)備的自動(dòng)控制進(jìn)行動(dòng)態(tài)形式的監(jiān)視，獲取工藝參數(shù)，設(shè)置報(bào)警提示以及出現(xiàn)故障時(shí)的顯示功能，該設(shè)備體現(xiàn)出的是實(shí)用性比較強(qiáng)，是運(yùn)用自動(dòng)化方式的一種控制系統(tǒng)，需要經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的調(diào)試來(lái)保障良好的運(yùn)行狀態(tài)，確保系統(tǒng)設(shè)計(jì)處于合理和科學(xué)的性質(zhì)。

關(guān)于控制器PLC的選擇，通常Smart200西門子系列，它的主要功能是對(duì)設(shè)備部件進(jìn)行控制并且將得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，其中的觸摸顯示屏運(yùn)用的是昆侖通泰，主要功能是對(duì)PLC的組態(tài)進(jìn)行顯示，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制。根據(jù)相關(guān)污水處理系統(tǒng)的要求，確定好輸出端口的和輸入端口的數(shù)量，進(jìn)行IO分配，從而正確選擇PLC的型號(hào)控制器，PLC的輸入點(diǎn)數(shù)為12個(gè)，輸出點(diǎn)數(shù)設(shè)置為8個(gè)點(diǎn)，用西門子Smart200系列去進(jìn)行模擬量的配置，模塊通過(guò)液位計(jì)以及壓力變送器進(jìn)行模擬的信號(hào)輸入，從而達(dá)到系統(tǒng)的液體位置和壓力的平衡，并且對(duì)于信號(hào)進(jìn)行采集，保證穩(wěn)定控制。對(duì)于觸摸顯示屏采用的是昆侖通泰，選用先進(jìn)的四核CPU作為主要的觸摸屏，運(yùn)用大約十英寸的高亮度液晶顯示屏，電阻的觸摸屏為四線模式，具有良好的電磁屏蔽的能力。電源選擇24V的電壓，大約6W的功率，內(nèi)存占據(jù)為256M，USB接口為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，達(dá)到系統(tǒng)控制運(yùn)行的條件，用以太網(wǎng)的接口能夠方便并且快速的和PLC進(jìn)行組網(wǎng)的連通，運(yùn)用USB接口可以對(duì)優(yōu)盤中的下載文件和程序進(jìn)行上傳，能更好的維護(hù)程序并進(jìn)行運(yùn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。

3.5 軟件和組態(tài)的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是用PLC作為中心控制系統(tǒng)，輸出設(shè)備的選擇是通過(guò)PLC進(jìn)行指令的下達(dá)，從而控制系統(tǒng)進(jìn)行工作。PLC的傳感器輸入信號(hào)是通過(guò)儀表傳感器進(jìn)行的，經(jīng)過(guò)產(chǎn)生的手動(dòng)信號(hào)和人機(jī)界面設(shè)置的數(shù)據(jù)相結(jié)合，做出合理的分析并比較，把指令下達(dá)到輸出設(shè)備，上傳達(dá)到污水提升泵時(shí)的液體位置信號(hào)，控制了自動(dòng)的狀態(tài)，這個(gè)信號(hào)通過(guò)PLC進(jìn)行對(duì)比分析得出指令下達(dá)的方式，如果污水經(jīng)過(guò)提升泵送到厭氧池中，液位計(jì)就能檢測(cè)到液位的變化，經(jīng)過(guò)PLC系統(tǒng)做出準(zhǔn)確判斷，從而啟動(dòng)攪拌器。便攜啟動(dòng)風(fēng)機(jī)當(dāng)檢測(cè)到過(guò)高的液體位置時(shí)，就會(huì)將工作停止，通常會(huì)有備用的水泵，出現(xiàn)故障時(shí)PLC會(huì)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行判斷，在厭氧池池中進(jìn)行切換，也會(huì)有攪拌機(jī)液位的相關(guān)信息傳達(dá)到PLC，PLC經(jīng)過(guò)判斷決定攪拌是否進(jìn)行，滿足水池內(nèi)的水能夠及時(shí)的生成反應(yīng)，來(lái)促進(jìn)污水的處理效率。

回流泵主要是根據(jù)對(duì)于液體位置的高或者低來(lái)進(jìn)行判斷，如果到達(dá)液體位置的標(biāo)準(zhǔn)會(huì)進(jìn)行連續(xù)循環(huán)運(yùn)行，如果水位沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，就會(huì)停止。水位的高低同樣可以控制風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，當(dāng)水位處于設(shè)定液位的下面時(shí)，就會(huì)進(jìn)行間歇運(yùn)行，產(chǎn)水系統(tǒng)是通過(guò)PLC進(jìn)行控制的，水的位置信號(hào)會(huì)傳遞到PLC，進(jìn)行判斷控制產(chǎn)水的水泵的狀態(tài)，開啟或者停止?fàn)顟B(tài)。產(chǎn)水泵的正常啟動(dòng)是通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行引導(dǎo)的，當(dāng)?shù)陀谠O(shè)置的壓力值時(shí)，產(chǎn)水泵不會(huì)開啟。

4 小型污水遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究

4.1 系統(tǒng)硬件的部分

在小型的污水處理器中，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在硬件上的配置是通過(guò)上位機(jī)、調(diào)制解調(diào)器、PLC以及傳感器等部分組成。路由軟件對(duì)于上位機(jī)起到十分重要的作用，配合監(jiān)控軟件進(jìn)行使用，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，應(yīng)該查看小型污水處理的設(shè)備中的諸多數(shù)據(jù)，比如設(shè)定的PH值，水的流量在氧溶解的效果，將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行收集之后，傳遞給PLC，再經(jīng)過(guò)PLC和調(diào)制解調(diào)器通過(guò)電纜進(jìn)行通信，將調(diào)制解調(diào)器的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)的上傳，由上位機(jī)的路由軟件獲取上位機(jī)可以和200臺(tái)以上的PLC連接起來(lái)進(jìn)行，到最后通過(guò)上位機(jī)的監(jiān)控軟件對(duì)傳進(jìn)來(lái)的所有數(shù)據(jù)在顯示屏中顯示，并實(shí)現(xiàn)完整的記錄和存儲(chǔ)。這就方便了工作人員能夠?qū)崟r(shí)的獲取數(shù)據(jù)，讓工作人員更加直觀和迅速的檢查到每個(gè)污水處理設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)，根據(jù)情況的掌握做出相應(yīng)的解決措施，反方向的對(duì)各種控制的指令傳遞到下位機(jī)去執(zhí)行，進(jìn)而達(dá)到了系統(tǒng)的有效控制。

4.2 系統(tǒng)軟件的部分

OPC路經(jīng)過(guò)軟件配置進(jìn)行，這樣能夠和PLC連通實(shí)現(xiàn)正確的通信環(huán)節(jié)。GPRS數(shù)據(jù)傳輸，有效的保證了小型污水處理的遠(yuǎn)程檢測(cè)系統(tǒng)正確運(yùn)行，在每一個(gè)小型的污水站進(jìn)行GPRS的配置，進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，這種方式在一定程度上實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的采集，合理的進(jìn)行數(shù)據(jù)的上傳，在集中位置實(shí)行對(duì)中心的服務(wù)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，保證收到傳輸?shù)闹噶詈髮?duì)實(shí)際情況下的參數(shù)進(jìn)行改動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了小型污水設(shè)備處理通信的復(fù)雜程度的弱化。創(chuàng)建遠(yuǎn)程的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)過(guò)程中，元件的要素需要進(jìn)行匯總的研究，另外也要建立一個(gè)網(wǎng)上進(jìn)行檢測(cè)的核心裝置，達(dá)成將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)。對(duì)于PLC進(jìn)行函數(shù)的配置，命名sinautmicrose.mwl的函數(shù)加入配置中，它的子函數(shù)就會(huì)按照從上到下的順序進(jìn)行，從初始化函數(shù)到控制函數(shù)，最上端的子函數(shù)實(shí)現(xiàn)了設(shè)置調(diào)制解調(diào)器的參數(shù)，最下端使PLC隨意變化通訊方式。

5 結(jié)語(yǔ)

小型的污水處理設(shè)備存在著管理相對(duì)分散的特點(diǎn)，對(duì)于小型污水處理設(shè)備結(jié)合了自動(dòng)控制環(huán)節(jié)，添加了遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)地點(diǎn)的實(shí)際情況來(lái)改變和控制參數(shù)，有效的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的便捷維護(hù)，促進(jìn)小型污水處理設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。