自控系统在污水厂的应用.doc

1、自控系统在污水厂的应用摘要：近几年来，随着我国对污水治理工程力度的加大，兴建了许多污水处理厂，同时引进了国外先进的工艺和设备，污水净化工程的仪表化、设备华、自动化有了迅速的发展。在现代化的城市污水净化厂中，自动化技术是实现工艺要求，维持设备正常运行，提高工作效率的重要保证，正如人的神经系统一样，将全厂的工艺、设备连成一个统一的整体，协调运行。笔者现以已设计完成的通辽开发区污水处理厂为例，浅谈控制技术在污水处理厂中的应用。关键词：控制技术；应用；自控系统 中图分类号： U664 文献标识码： A 文章编号： 引言 进入 21 世纪以来，我国人口数量快速增长，用水需求量明显加大，是我国城市可持续发

2、展的主要矛盾之一，因此解决城市水资源缺乏和水环境恶化问题刻不容缓。而随着自动化技术在各行业的不断发展，污水处理行业的自动化水平也在快速提高。 1.污水处理厂概况 该污水处理厂位于市中区，为日处理能力为 5 万吨/天的污水处理厂，出水排入黄海，水质达到国家一级排放标准。 本工程采用水解AICS 处理工艺。其具体流程为：污水首先分别经过粗格栅去除粗大杂物，接着污水进入泵房及集水井，经泵提升后流经细格栅和沉砂池，然后进入水解池， 。水解池出水自流入 AICS 进行好氧处理，出水达标提升排入黄海。AICS 反应器为改进 SBR 的一种。其工艺流程如下图 1 所示： 2.污水处理厂自控系统设计的原则 从

3、污水处理厂的工艺流程可以看出，该厂的主要工艺 AICS 反应器是改进 SBR 的一种，需要周期运行，AICS 反应器的进水方向调整、厌氧好氧状态交替、沉淀反应状态轮换都有电动设备支持，大量的电动设备的开关都需要自控系统来完成，因此自控系统对整个周期的正确运行操作至关重要。而且好氧系统作为整个污水处理工艺能量消耗的大户，它的自控系统优化程度越高，整个污水处理工艺的运行费用也会越低，这也说明了自控系统在整个处理工艺中的重要性。 为了保证污水厂生产的稳定和高效，减轻劳动强度，改善操作环境，同时提高污水厂的现代化生产管理水平，在充分考虑本污水处理工艺特性的基础上，将建设现代化污水处理厂的理念融入到自控

4、系统设计当中，本自控系统设计遵循以下原则：先进合理、安全可靠、经济实惠、开放灵活。 3.污水处理控制系统的硬件设计 污水处理厂自动化控制系统分为三级管理，包括生产管理级(中央控制室)、现场控制级(PLC 控制站)及就地控制级。现场各种数据通过 PLC系统进行采集，并通过主干通讯网络工业以太网传送到中央控制室监控计算机集中监控和管理。同样，中央控制室监控计算机的控制命令也通过上述通道传送到 PLC 的测控终端，实施各单元的分散控制。 3.1 中控室管理层是系统的核心，完成对污水处理过程各部分的管理和控制，并实现厂级的办公自动化。通过高分辨率液晶显示器及投影仪可直观地动态显示全厂各工艺流程段的实时

5、工况、各工艺参数的趋势画面，操作人员可及时掌握全厂运行情况。 3.2 控制层是实现系统自动控制的关键。按照自动控制工艺要求，控制层的 PLC 通过程序控制整个污水处理厂的设备，实现对现场设备运行状态以及参数(如压力、流量、温度、PH 值等)的采集，以及执行管理层的命令。 3.3 将现场控制箱上的“就地/远程”旋钮切换至“就地”位置，通过箱上的“启动/停止”按钮实现设备的就地启停控制。 4自控系统的构建 污水处理厂的自控系统是由现场仪表和执行机构、信号采集控制和人机界面（监控）设备三部分组成。自控系统的构建主要是指三部分系统形式和设备的选择。本执行机构主要是根据工艺的要求由工艺专业确定，预留自控

6、系统的接口，仪表的选择将在后面的部分进行描述。信号采集控制部分主要包括基本控制系统的选择以及系统确定后控制设备和必须通讯网络的选择。人机界面主要是指中控室和现场值班室监视设备的选择。 5自控系统的站点划分 根据污水处理工艺的工作原理以空间分别特点，在布线最小、功能完整的情况下对全厂的站点进行了划分，子站为泵房站、水解池站、1 号改进 SBR 站、 2 号改进 SBR 站、脱水机房站和鼓风机房站。泵房子站负责提升泵房、粗格栅、细格栅和沉砂池的数据处理，脱水机房站除负责脱水机房外，集泥池、浓缩池也归在该站内，其余子站负责各自的工艺单元。主站为变电所站，设在变电所内。各站配置控制点数量统计如下表：

7、各站所配置的控制点数量，富余量均大于 20%。本工程自控系统的结构如图 2 所示： 6自控系统的仪表选择 仪表系统遵循“工艺必需、计量达标、实用有效、免维护”的原则进行设计，仪表配置如下： 粗格栅渠配置超声波液位差测量仪表 1 套； 集水池配置超声波液位测量仪表 1 套； 细格栅进水井：pH 及温度测量仪表 1 套； 细格栅渠配置超声波液位差测量仪表 1 套； AICS 反应池配置溶解氧测量仪表及悬浮物浓度测量仪表各 4 套； AICS 反应池进气管路流量测量仪表 3 套； 鼓风机房配置鼓风机进出风管压力测量仪表 6 套； 集泥池配置超声波液位测量仪表 1 套； 脱水机房配置脱水机进泥管路流量

8、测量仪表 2 套（随污泥脱水设备成套） ； 絮凝制药装置液位开关 2 套（随污泥脱水设备成套） ； 变电所配置各出线回路的电量测量仪表。 尽管上述仪表中部分仪表已经实现的国产化，但是在精度和稳定方面与进口产品还有一定的差距，因此上述仪表中除通用的流量、温度和压力仪表外，其它均采用进口产品。 7自控系统的功能设计 自动控制系统除了保证污水处理工艺的正常运转外，还有可以提高处理工艺的整体优化水平等，本工程的功能设计主要归纳如下； 7.1、单体设备控制 对单体设备来说其控制分为三个层次，其优先顺序为现场手动控制、上位手动控制和 PLC 自动控制，这样现场发现设备故障时可以最快的速度切断故障设备的运行

9、，最大程度地降低设备的损坏程度。在整个系统中，单体设备的损坏时保证系统其它无关联设备的正常运转。 7.2、节能控制 本工程的节能设计主要包括提升水泵的变频控制和好氧部分溶解氧自动调节控制两部分。 通过变频器与液位计形成闭环控制，保持集水井内液面的稳定，这样可以减少因提升泵的启动对处理系统造成的冲击，保证系统的稳定运行，同时根据水量变化调节水泵频率，降低了运行能耗。 为保持 AICS 反应器曝气部分溶解氧浓度稳定在 2mg/l 左右，通过控制鼓风机进口导叶角度来实现鼓风机的流量的调节，达到节能的目的。 此外，液位差控制的格栅的按需运转也是节能设计的一部分。 7.3、信息处理设计 通过上位监控软件

10、系统直接采集的在线仪表数据，并以数据报表和图形显示，还可根据处理工艺原理自动对所采集的数据进行分析和推导，提炼出对运行操作更有指导意义的数据。如： 污泥负荷、 提升水泵运行效率、污泥龄、絮凝剂投加比例、鼓风机运行效率、泵房提升单方水量的电耗、鼓风机每 1000m3 供风的电耗、单方污水污泥处理的电耗、低压总电量、附属设施耗电量、工艺设施总耗电量、提升电耗、供风电耗以及工艺其它各个工艺构筑物的电耗等等。 8结束语 该自动控制系统实行集中控制，分散管理的方式，把管理层和控制层分开，通过对全过程的监控，实现了污水处理整个过程的全自动化运营，保证了污水生产运行的安全可靠，大大提高了污水处理的自动化控制水平和管理水平，减轻了劳动强度，从而提高了生产效率，降低了水厂能耗。其中，PLC 控制器发挥了相当重要的作用。自投产运行以来，控制系统运行平稳，处理水质达到排放标准，不仅改善了人们的生活环境，而且为社会的可持续发展发挥了积极的作用，取得了社会和经济双重效益。 参考文献： 1罗春，马立实，吴坚，周超平.论国内城市污水处理现状及发展趋势.2007 全国水处理技术研讨会论文集. 2007：1 2李耀刚，刘学东，水兰素.旋流沉砂池的 PLC 控制J.机电工程技术，2003，32(4):58-59.