污水处理厂的自动化应用

广西轻工业2009年12月第12期(总第133期)GUANGXI JOURNAL OF LIGHT INDUSTRY计算机与信息技术污水处理厂的自动化应用徐文,罗建中,钱伟(广东工业大学环境科学与工程学院,广东广州51 00)[摘要]详细介绍了城镇污水处理厂的自动化控制系统的特点和应用,分析自动化控制系统的实际应用技术的优势,指出了污水处理综合控制的潜力。针对我国污水处理厂自动控制系统的现状,简述了污水处理控制系统的控制原理、特点.构成和功能,为我国建立自己完善的污水处理厂集散控制系统提供了一些思路。.[关键词]污水处理厂 ;自动化控制;PLC;工业以太网。[中图分类号] TU992 [文献标识码] A[文章编号] 1003-2673(2009)12-82 -021前言加,用双探头超声波液位计来测量该水位差.并与设定正常范随着经济的发展和人类生活水平的提高，用水最急剧增围比较,若大于设定值.输出继电器接通,启动格栅除污机,格长、污水排放根也相应增加,为了控制水环境污染实现污水资栅连续运行,当恢复到正常范围内,格栅停止运行。源化，我国城镇污水处理厂的建设正以前所未有的速度发展。2.3厌氧消化因此,在现有污水处现厂的条件和反应容积下，通过自动化控厌氧消化控制日标是稳定运行.降低污泥消化回流液中共制可以增大污水处理厂的处理负荷,降低运行费用,提高处理养物(氮N和磷P)对好氦活性污泥I.艺的影响最大程度的生效率。提高我国污水处理系统的过程控制水平,无论在环境效成生物气从而降低整个污水处理厂的运行费用,通常通过测定益还足经济效益方面都具有非常重要的作用。以旷东省某镇污生物气(主要是甲烷)的产量,出水溶解性COD或者挥发性脂水厂自控系统为例,介绍其应用过程。肪酸来确定。甲烷生成速率反映了微生物活性,工艺中合适的仪表是气相和液相传感器的结合。应用敏感的气体流城计来测定生成的气体体积,得出甲烷生成中。对液相物质的测定,常规增将圈的仪表包括水位计流量计和温度计等。虽然厌氧处理T.艺可以在中温或高温条件下运行,但厌氧微生物对温度的波动很敏电小京宾感,所以温度是重要参数。另外,厌氧L艺对毒性物质高度敏感，因此对毒性物质检验也十分重要,尤其当无机物还原为高浓度氮时会产生问题，根据赤性物质自由氨的特性，可知PH[你尔气花值升高毒性增大,因此需在厌氧消化过程中检验这些有机物的「气池1[5]]浓度。由于厌氧L艺有比较慢的动力学特征,被看作是- -个难[过来河是于控制和管理的工艺，可用于控制的输入母少，对工艺的了解程度低,但在在线传感器的情况下,很多问题都已经解决。厌氧工艺的自动化控制具有扩大厌氧消化T艺竞争力的潜力,并且用在了广东地区低COD实际处理系统之中。2.4曝气和溶解氧的控制鼓风曝气系统控制的运行参数是曝气池污泥混合液的溶解氧的含最,DO值控制变量是鼓入曝气池内的空气册。过她的2污水处理工艺控制曝气会使能耗增高,增大运行费用;曝气不足会使济解氖含量2.1提升水泵站降低，不利于水中微生物的生长。保持曝气池溶解氧处于一定系统的进水泵房设有三台相同规格的潜水泵,其中一台由浓度,是污水处理过程控制的关键任务之一。控制DO浓度在变频器驱动,流册可调;另外两台由软启动器驱动,流情不可预先选择的设定值已是-个成熟的技术，通过简单的PI或调。根据水力设计采取两用一备。在泵房中设有超声波液位仪PID反馈控制器很容易实现。通常通过改变扩散曝气机膜盘的表,PLC根据水位测址仪测得的泵房液位来控制多台泵的起停空气流地来实现DO控制。和变频泵的流城,使泵房的液位维持在-一个设定值。.5污|中国煤化工2.2细格栅MHCNMHG曝气池,其月的是保证-定的范围内。螺旋泵由于污水中含有大量杂物,一般在进水泵前都设有格栅除污机,对其进行清理。杂物的堵塞将公使格栅前后的水位差增是回流污泥工艺的重要设备，开停由PLC根据曝气池中污泥[作者简介]徐文(1983-),男，广东工业大学环境工业,研究方向:水污染控制。82浓度计测址结果自动控制。当污泥浓度低于- -定范围下限,需厂污水处理厂设置5个控制分站,PLCI位于中控室内，PLC2加大回流污泥敏则问流泵自动增加开启台数;当污泥浓度高于位于变电所内,主要用于机泵等电气参数的监视.控制和联锁。一定范闱 上限，莴馘小同流污泷量则回流泵自动战少开启台在沉砂池设置PLC3.用于成套设备监控.确保其I止E常运行:在数。剩氽污泥的排放根据二沉池泥位的高低控制剩余污泥泵的污泥浓缩间设暨PLC4,用于对污泥脱水机的安全保护及有关开停及运行时间。二沁池的泥位测卅依靠二沉池上:的泥位计进参数的监控。紫外线消毒系统自带有PLC5,用于对紫外线灯行数据采集.保证测量结果。管剂斌及出水堰门、取样泵的控制。现场各个监控点的参数，包括液位温度.流址、溶解氧依度等模拟量信号,通过现场的3污水处理 自动控制系统的设计原则传感器和自动化仪表等以电流信号形式送到执行机构,控制执系统采用L业界月前流行控制模式,即开放的计算机网络行机构动作,也可将这些模拟信号反馈到PLC,由操作人员根系统加上流行通用的组态软件以及可靠PLC模块。系统配置据实际情况进行操作,从而实现了两种操作模式:手动( Manul)和功能设计按各工艺处理阶段“少人值守”的原则进行,并遵循和手动(Aulo),平时叮根据具体情况进行操作。如下要求:(3 )软件( 1 )高可靠性:选用稳定可靠的工业系统控制产品,硬件污水处理厂自控系统配置的软件主要包括:系统软件、应上简化系统,减少出错环节。用软件、通讯软件、管理软件等。大型污水处理厂采用的软件常( 2 )先进性:控制系统应适应未来现场总线的技术的发见的有Siemens SIMATIC WinCC人机界面软件系统,美国In-展,性价比高。tellution公司iFIX人机界而软件系统等。( 3 )灵活性:网络通讯方式和系统组态灵活,扩展方便,可( 4 )网络通讯和无线通讯用性.可维护性好,并具有开放的软件通讯协议。工控机与现场控制站的通讯网络可以采用T.业总线方式( 4 )实用性:控制系统对工况变化适应能力强,控制滞后或采用T业以太网方式。大型污水处理厂多采用工业以太网连时间短。接中央控制室与控制分站的数据传输，传输速率一般为100Mbps,这种系统的整体稳定性、可靠性更强但造价也偏4自动控制系统的实现高,现场施工量非常大,需要架设电缆.而且维护起来不容易。污水处理控制系统规模庞大,控制规律复杂,其设计运行因此,该污水厂开始部分使用无线通讯方式,和传统通讯方式和维护必须按系统工程来对待。而且先进的仪表和设备的大量相比,它具有叮靠性高、节省电缆、扩展性强维护方便等优点。应用对其控制系统的稳定性和可靠性提出了越来越高的要求，该系统无线通讯采用全数字无线数传电台MDS2710A构建无传统的人工手动操作已远远不能获得很好的控制品质。可编程线通讯设备,该系统的PLC1采用对其他4个从站PLC轮流访控制器(PLC)因其高可靠性和较高的性价比在工业控制中得到问,通过指令来实现数据交换。广泛的应用。污水厂中每个工艺段的设备及检测仪表相对集中,控制相对独立,而PLC特别适用于这样的系统特性,因此5结语能够完成污水处理过程中工业控制与状态监测。所以,现代污虽然自动化控制已成为污水处理的研究与应用中的前沿水处理控制系统结构一般都采用以计算机和PLC为基础的二与热点,但国内外仍处广泛应用的初级阶段。与发达国家相级监控集散模式。中心监控层主要实现集中监测的运行管理的比，我国在污水处理的基本理论、工艺流程和T程设计等方面功能，中控室计算机所具有的友好人机界面控制系统的显示监并不明显落后,但是在运行管理与自动控制方面却存在着较大视系统通过对PLC的管理实现对全厂整个工艺过程中所有设的差距。目前,我同城市污水处理厂的吨水耗电量是发达国家备的监测和控制。界面具有开放性、灵活性高可靠性和易于操的近两倍,而运行管理人员数又是其若干倍,因此加强我国污作性:模块和接口界面设计都采用国际标准,应用软件由标准水处理系统自动化控制的研究与应用具有重要的科学意义与和专用的软件模块和功能模块组成。应用价值。由于自动化控制的优越性及其研究与应用的迅速发( I )中央控制室展,目前国外许多城市污水和工业废水处理厂正在通过技术改一般来说，中央控制室设备主要有工控计算机.工业电视造向实现自动化控制方向过渡。我国应当在现有条件的情况监控系统、不向断供电源打印机、网络控制器等设备组成。中下 ,在污水处理厂的规划设计与建设初期就尽能采用或部央控制室以工控计算机为核心,通过光纤冗余环和工业以太网分采用自动化控制。交换机与各控制分站相连接进行数据传输。中央处理模块(CPU 417-4)、电源榄块(PS407 10A)用于对SMATIC参考文献S7-400供电,将AC或DC网络电压转换成所满的sV或24V|1|张建华中小型污水处理厂自控系统的建设01.山西建筑.2006.32的工作电压,输出电流为10A。(12):156-157.(2 )现场PLC控制操作分站(21半|中国煤化工一些看法川1.石油化工环境控制分站由一套可编程控制器PLC.-台现场操作显示系保护.1MHCNMH G,].蛤水排水200266.统、一台不间断供电电源、分布式或远程10单元组成。该污水83