廣西輕工業(yè)2009年12月第12期(總第133期)GUANGXI JOURNAL OF LIGHT INDUSTRY計算機與信息技術(shù)污水處理廠的自動化應(yīng)用徐文,羅建中,錢偉(廣東工業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,廣東廣州51 00)[摘要]詳細介紹了城鎮(zhèn)污水處理廠的自動化控制系統(tǒng)的特點和應(yīng)用,分析自動化控制系統(tǒng)的實際應(yīng)用技術(shù)的優(yōu)勢,指出了污水處理綜合控制的潛力。針對我國污水處理廠自動控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀,簡述了污水處理控制系統(tǒng)的控制原理、特點.構(gòu)成和功能,為我國建立自己完善的污水處理廠集散控制系統(tǒng)提供了一些思路。.[關(guān)鍵詞]污水處理廠 ;自動化控制;PLC;工業(yè)以太網(wǎng)。[中圖分類號] TU992 [文獻標(biāo)識碼] A[文章編號] 1003-2673(2009)12-82 -021前言加,用雙探頭超聲波液位計來測量該水位差.并與設(shè)定正常范隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人類生活水平的提高，用水最急劇增圍比較,若大于設(shè)定值.輸出繼電器接通,啟動格柵除污機,格長、污水排放根也相應(yīng)增加,為了控制水環(huán)境污染實現(xiàn)污水資柵連續(xù)運行,當(dāng)恢復(fù)到正常范圍內(nèi),格柵停止運行。源化，我國城鎮(zhèn)污水處理廠的建設(shè)正以前所未有的速度發(fā)展。2.3厭氧消化因此,在現(xiàn)有污水處現(xiàn)廠的條件和反應(yīng)容積下，通過自動化控厭氧消化控制日標(biāo)是穩(wěn)定運行.降低污泥消化回流液中共制可以增大污水處理廠的處理負荷,降低運行費用,提高處理養(yǎng)物(氮N和磷P)對好氦活性污泥I.藝的影響最大程度的生效率。提高我國污水處理系統(tǒng)的過程控制水平,無論在環(huán)境效成生物氣從而降低整個污水處理廠的運行費用,通常通過測定益還足經(jīng)濟效益方面都具有非常重要的作用。以曠東省某鎮(zhèn)污生物氣(主要是甲烷)的產(chǎn)量,出水溶解性COD或者揮發(fā)性脂水廠自控系統(tǒng)為例,介紹其應(yīng)用過程。肪酸來確定。甲烷生成速率反映了微生物活性,工藝中合適的儀表是氣相和液相傳感器的結(jié)合。應(yīng)用敏感的氣體流城計來測定生成的氣體體積,得出甲烷生成中。對液相物質(zhì)的測定,常規(guī)增將圈的儀表包括水位計流量計和溫度計等。雖然厭氧處理T.藝可以在中溫或高溫條件下運行,但厭氧微生物對溫度的波動很敏電小京賓感,所以溫度是重要參數(shù)。另外,厭氧L藝對毒性物質(zhì)高度敏感，因此對毒性物質(zhì)檢驗也十分重要,尤其當(dāng)無機物還原為高濃度氮時會產(chǎn)生問題，根據(jù)赤性物質(zhì)自由氨的特性，可知PH[你爾氣花值升高毒性增大,因此需在厭氧消化過程中檢驗這些有機物的「氣池1[5]]濃度。由于厭氧L藝有比較慢的動力學(xué)特征,被看作是- -個難[過來河是于控制和管理的工藝，可用于控制的輸入母少，對工藝的了解程度低,但在在線傳感器的情況下,很多問題都已經(jīng)解決。厭氧工藝的自動化控制具有擴大厭氧消化T藝競爭力的潛力,并且用在了廣東地區(qū)低COD實際處理系統(tǒng)之中。2.4曝氣和溶解氧的控制鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)控制的運行參數(shù)是曝氣池污泥混合液的溶解氧的含最,DO值控制變量是鼓入曝氣池內(nèi)的空氣冊。過她的2污水處理工藝控制曝氣會使能耗增高,增大運行費用;曝氣不足會使?jié)饽屎?.1提升水泵站降低，不利于水中微生物的生長。保持曝氣池溶解氧處于一定系統(tǒng)的進水泵房設(shè)有三臺相同規(guī)格的潛水泵,其中一臺由濃度,是污水處理過程控制的關(guān)鍵任務(wù)之一?？刂艱O濃度在變頻器驅(qū)動,流冊可調(diào);另外兩臺由軟啟動器驅(qū)動,流情不可預(yù)先選擇的設(shè)定值已是-個成熟的技術(shù)，通過簡單的PI或調(diào)。根據(jù)水力設(shè)計采取兩用一備。在泵房中設(shè)有超聲波液位儀PID反饋控制器很容易實現(xiàn)。通常通過改變擴散曝氣機膜盤的表,PLC根據(jù)水位測址儀測得的泵房液位來控制多臺泵的起?？諝饬鞯貋韺崿F(xiàn)DO控制。和變頻泵的流城,使泵房的液位維持在-一個設(shè)定值。.5污|中國煤化工2.2細格柵MHCNMHG曝氣池,其月的是保證-定的范圍內(nèi)。螺旋泵由于污水中含有大量雜物,一般在進水泵前都設(shè)有格柵除污機,對其進行清理。雜物的堵塞將公使格柵前后的水位差增是回流污泥工藝的重要設(shè)備，開停由PLC根據(jù)曝氣池中污泥[作者簡介]徐文(1983-),男，廣東工業(yè)大學(xué)環(huán)境工業(yè),研究方向:水污染控制。82濃度計測址結(jié)果自動控制。當(dāng)污泥濃度低于- -定范圍下限,需廠污水處理廠設(shè)置5個控制分站,PLCI位于中控室內(nèi)，PLC2加大回流污泥敏則問流泵自動增加開啟臺數(shù);當(dāng)污泥濃度高于位于變電所內(nèi),主要用于機泵等電氣參數(shù)的監(jiān)視.控制和聯(lián)鎖。一定范闈 上限，萵馘小同流污瀧量則回流泵自動戰(zhàn)少開啟臺在沉砂池設(shè)置PLC3.用于成套設(shè)備監(jiān)控.確保其I止E常運行:在數(shù)。剩氽污泥的排放根據(jù)二沉池泥位的高低控制剩余污泥泵的污泥濃縮間設(shè)暨PLC4,用于對污泥脫水機的安全保護及有關(guān)開停及運行時間。二沁池的泥位測卅依靠二沉池上:的泥位計進參數(shù)的監(jiān)控。紫外線消毒系統(tǒng)自帶有PLC5,用于對紫外線燈行數(shù)據(jù)采集.保證測量結(jié)果。管劑斌及出水堰門、取樣泵的控制?，F(xiàn)場各個監(jiān)控點的參數(shù)，包括液位溫度.流址、溶解氧依度等模擬量信號,通過現(xiàn)場的3污水處理 自動控制系統(tǒng)的設(shè)計原則傳感器和自動化儀表等以電流信號形式送到執(zhí)行機構(gòu),控制執(zhí)系統(tǒng)采用L業(yè)界月前流行控制模式,即開放的計算機網(wǎng)絡(luò)行機構(gòu)動作,也可將這些模擬信號反饋到PLC,由操作人員根系統(tǒng)加上流行通用的組態(tài)軟件以及可靠PLC模塊。系統(tǒng)配置據(jù)實際情況進行操作,從而實現(xiàn)了兩種操作模式:手動( Manul)和功能設(shè)計按各工藝處理階段“少人值守”的原則進行,并遵循和手動(Aulo),平時叮根據(jù)具體情況進行操作。如下要求:(3 )軟件( 1 )高可靠性:選用穩(wěn)定可靠的工業(yè)系統(tǒng)控制產(chǎn)品,硬件污水處理廠自控系統(tǒng)配置的軟件主要包括:系統(tǒng)軟件、應(yīng)上簡化系統(tǒng),減少出錯環(huán)節(jié)。用軟件、通訊軟件、管理軟件等。大型污水處理廠采用的軟件常( 2 )先進性:控制系統(tǒng)應(yīng)適應(yīng)未來現(xiàn)場總線的技術(shù)的發(fā)見的有Siemens SIMATIC WinCC人機界面軟件系統(tǒng),美國In-展,性價比高。tellution公司iFIX人機界而軟件系統(tǒng)等。( 3 )靈活性:網(wǎng)絡(luò)通訊方式和系統(tǒng)組態(tài)靈活,擴展方便,可( 4 )網(wǎng)絡(luò)通訊和無線通訊用性.可維護性好,并具有開放的軟件通訊協(xié)議。工控機與現(xiàn)場控制站的通訊網(wǎng)絡(luò)可以采用T.業(yè)總線方式( 4 )實用性:控制系統(tǒng)對工況變化適應(yīng)能力強,控制滯后或采用T業(yè)以太網(wǎng)方式。大型污水處理廠多采用工業(yè)以太網(wǎng)連時間短。接中央控制室與控制分站的數(shù)據(jù)傳輸，傳輸速率一般為100Mbps,這種系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性、可靠性更強但造價也偏4自動控制系統(tǒng)的實現(xiàn)高,現(xiàn)場施工量非常大,需要架設(shè)電纜.而且維護起來不容易。污水處理控制系統(tǒng)規(guī)模龐大,控制規(guī)律復(fù)雜,其設(shè)計運行因此,該污水廠開始部分使用無線通訊方式,和傳統(tǒng)通訊方式和維護必須按系統(tǒng)工程來對待。而且先進的儀表和設(shè)備的大量相比,它具有?？啃愿摺⒐?jié)省電纜、擴展性強維護方便等優(yōu)點。應(yīng)用對其控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性提出了越來越高的要求，該系統(tǒng)無線通訊采用全數(shù)字無線數(shù)傳電臺MDS2710A構(gòu)建無傳統(tǒng)的人工手動操作已遠遠不能獲得很好的控制品質(zhì)?？删幊叹€通訊設(shè)備,該系統(tǒng)的PLC1采用對其他4個從站PLC輪流訪控制器(PLC)因其高可靠性和較高的性價比在工業(yè)控制中得到問,通過指令來實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。廣泛的應(yīng)用。污水廠中每個工藝段的設(shè)備及檢測儀表相對集中,控制相對獨立,而PLC特別適用于這樣的系統(tǒng)特性,因此5結(jié)語能夠完成污水處理過程中工業(yè)控制與狀態(tài)監(jiān)測。所以,現(xiàn)代污雖然自動化控制已成為污水處理的研究與應(yīng)用中的前沿水處理控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一般都采用以計算機和PLC為基礎(chǔ)的二與熱點,但國內(nèi)外仍處廣泛應(yīng)用的初級階段。與發(fā)達國家相級監(jiān)控集散模式。中心監(jiān)控層主要實現(xiàn)集中監(jiān)測的運行管理的比，我國在污水處理的基本理論、工藝流程和T程設(shè)計等方面功能，中控室計算機所具有的友好人機界面控制系統(tǒng)的顯示監(jiān)并不明顯落后,但是在運行管理與自動控制方面卻存在著較大視系統(tǒng)通過對PLC的管理實現(xiàn)對全廠整個工藝過程中所有設(shè)的差距。目前,我同城市污水處理廠的噸水耗電量是發(fā)達國家備的監(jiān)測和控制。界面具有開放性、靈活性高可靠性和易于操的近兩倍,而運行管理人員數(shù)又是其若干倍,因此加強我國污作性:模塊和接口界面設(shè)計都采用國際標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)用軟件由標(biāo)準(zhǔn)水處理系統(tǒng)自動化控制的研究與應(yīng)用具有重要的科學(xué)意義與和專用的軟件模塊和功能模塊組成。應(yīng)用價值。由于自動化控制的優(yōu)越性及其研究與應(yīng)用的迅速發(fā)( I )中央控制室展,目前國外許多城市污水和工業(yè)廢水處理廠正在通過技術(shù)改一般來說，中央控制室設(shè)備主要有工控計算機.工業(yè)電視造向?qū)崿F(xiàn)自動化控制方向過渡。我國應(yīng)當(dāng)在現(xiàn)有條件的情況監(jiān)控系統(tǒng)、不向斷供電源打印機、網(wǎng)絡(luò)控制器等設(shè)備組成。中下 ,在污水處理廠的規(guī)劃設(shè)計與建設(shè)初期就盡能采用或部央控制室以工控計算機為核心,通過光纖冗余環(huán)和工業(yè)以太網(wǎng)分采用自動化控制。交換機與各控制分站相連接進行數(shù)據(jù)傳輸。中央處理模塊(CPU 417-4)、電源欖塊(PS407 10A)用于對SMATIC參考文獻S7-400供電,將AC或DC網(wǎng)絡(luò)電壓轉(zhuǎn)換成所滿的sV或24V|1|張建華中小型污水處理廠自控系統(tǒng)的建設(shè)01.山西建筑.2006.32的工作電壓,輸出電流為10A。(12):156-157.(2 )現(xiàn)場PLC控制操作分站(21半|中國煤化工一些看法川1.石油化工環(huán)境控制分站由一套可編程控制器PLC.-臺現(xiàn)場操作顯示系保護.1MHCNMH G,].蛤水排水200266.統(tǒng)、一臺不間斷供電電源、分布式或遠程10單元組成。該污水83