污水處理控制與監(jiān)控系統(tǒng)中的自動(dòng)化結(jié)合

關(guān)鍵詞:污水處理系統(tǒng) 污水檢測系統(tǒng) 污水控制系統(tǒng)

摘要：我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶動(dòng)了工業(yè)化的快速發(fā)展，也帶來了負(fù)面影響，水資源污染越來越嚴(yán)重，特別是污水排放量不斷增加促使水資源的污染不斷加劇，嚴(yán)重的影響了人們的居住環(huán)境。所以一定要加強(qiáng)污水治理，將污水處理控制與監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合在一起，促使各種類型的污水處理工藝達(dá)到最佳效果，確保設(shè)備正常穩(wěn)定的運(yùn)行，以便對(duì)污水處理中的水質(zhì)量和使用量進(jìn)行準(zhǔn)確檢測。

一、污水處理控制與監(jiān)控系統(tǒng)中的自動(dòng)化設(shè)計(jì)

1、系統(tǒng)構(gòu)成

該系統(tǒng)是采用先進(jìn)的WebAccessSCADA軟件，可編程的自動(dòng)化控制器、APAX系列模塊以及EKI系列以太網(wǎng)絡(luò)交換器結(jié)合在一起的，這樣就讓污水處理系統(tǒng)形成了一個(gè)整體，既不需要對(duì)軟件和硬件的兼容問題進(jìn)行擔(dān)心，還可以很好的做好污水處理系統(tǒng)的開發(fā)和建設(shè)工作。同時(shí)該方案還可以提供更加全面的冗余功能，所以具有很強(qiáng)的可靠性，就能確保系統(tǒng)能夠不間斷運(yùn)行，WebAccess因?yàn)榫哂袕?qiáng)大、功能豐富的特征，開發(fā)人員從中獲取了很多好處，既可以非常輕松對(duì)數(shù)據(jù)資料進(jìn)行獲取，還可以將其與很多個(gè)節(jié)點(diǎn)或者平臺(tái)整合在一起，從而滿足項(xiàng)目需求，此外還可以大大降低系統(tǒng)開發(fā)和維護(hù)的成本。

該系統(tǒng)是由管理和監(jiān)控控制兩個(gè)層面組成的。①管理層。是由網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、工作站以及打印機(jī)等部分組成的，網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸?shù)慕橘|(zhì)是光纖和雙絞線，數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸?shù)臅r(shí)候是采用高速以太網(wǎng)，傳輸?shù)乃俣仁?00Mbit/s。此外該系統(tǒng)具有很強(qiáng)大的功能，可以通過INTERNET網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷和管理。②監(jiān)控控制層。是由PLC主機(jī)、工控機(jī)、打印機(jī)以及操作臺(tái)等幾個(gè)部分組成的，其中監(jiān)控設(shè)備PLC之間、PLC與工控機(jī)之間都是采用的工業(yè)以太網(wǎng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行交換，從而對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2、設(shè)計(jì)方案

（1）水處理系統(tǒng)中自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

首先，將已配備各種模塊的控制器SIEMENS400模塊安裝在四個(gè)處理子站，系統(tǒng)就能采集各站的數(shù)位和類比訊號(hào)，并透過工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)交換器EKI-7659C傳送到控制中心。而雖然數(shù)據(jù)處于隨時(shí)可能變動(dòng)的狀態(tài)，但WebAccess都能實(shí)時(shí)顯示所收集來的資料，從而實(shí)現(xiàn)了集中式遠(yuǎn)端監(jiān)控管理。此外，WebAccess還能接收視頻訊號(hào)，透過GigabitPoE交換器EKI-9312P來連接攝影機(jī)或CCTV，使用者就能直接透過影像來監(jiān)控現(xiàn)場設(shè)備和設(shè)施。不同于市面上的其他同類型軟件，We-bAccess提供了更多優(yōu)秀又好用的功能。比如，作為核心平臺(tái)的WebAccess不僅能集中管理所有獨(dú)立運(yùn)行的SCADA節(jié)點(diǎn)，同時(shí)還提供冗余節(jié)點(diǎn)和通訊埠以確保任何故障都不會(huì)影響系統(tǒng)的整體運(yùn)行。支援多種開放界面、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)連接和數(shù)百種裝置的驅(qū)動(dòng)程序（如Modbus協(xié)定）則使其具有卓越的整合能力。

（2）水處理系統(tǒng)中自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)

①污水檢測系統(tǒng)

污水檢測及控制的目的在于控制污水的水質(zhì)及水量，以經(jīng)常維持安定有效的污水處理。

水量檢測設(shè)備，第一種流量計(jì)：常用的流量計(jì)有電磁、超聲波、輪葉以及孔口方式；第二種液位計(jì)，常用的液位計(jì)有浮球、氣泡以及壓力差方式。

水質(zhì)檢測設(shè)備：主要常見的設(shè)備有污泥濃度計(jì)、DO計(jì)、MLSS計(jì)、pH計(jì)、溫度計(jì)、氨氮及COD/TOC計(jì)等。

水質(zhì)檢測項(xiàng)目：一調(diào)整池：水流量、pH值、水位；二初沉池：抽出污泥量及濃度、污泥界面計(jì)；三曝氣池：送風(fēng)量、回流污泥量、DO及MLSS濃度；四二沉池：回流污泥量及其濃度，剩余污泥量；五放流渠：處理水量、COD、濁度計(jì)、加氯流量計(jì)、余氯濃度計(jì)。

②污水控制系統(tǒng)

a.曝氣槽有關(guān)控制。送氣量控制，以廢水量調(diào)整控制送氣量。鼓風(fēng)機(jī)輸出壓控制，送風(fēng)量以調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)吸入閥門的開度及鼓風(fēng)機(jī)之臺(tái)數(shù)控制，輸出壓力以壓力控制于定值，確保穩(wěn)定送風(fēng)量。關(guān)于DO控制就是以DO之控制量調(diào)節(jié)送氣量使槽內(nèi)的DO與目標(biāo)值一致。MLSS控制在對(duì)回流污泥量進(jìn)行調(diào)節(jié)控制可以促使槽內(nèi)濃度與目標(biāo)保持一致，對(duì)回流污泥量進(jìn)行控制就是用流入的廢水量與比率相乘，所得的數(shù)值作為回流污泥控制的目標(biāo)值，從而對(duì)回流污泥量進(jìn)行調(diào)整。

b.加氯量控制。以處理水量作比率調(diào)節(jié)加氯量，也有以余氯測定計(jì)測定結(jié)果作回授控制，并由水量作比率調(diào)節(jié)。

c.沉淀池控制。該環(huán)節(jié)的控制在操作過程中以污泥泵浦、刮泥機(jī)以及浮除的清除為主，將定時(shí)器與順序控制相結(jié)合。

二、污水處理系統(tǒng)中自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)化

以沉淀池污泥停留時(shí)間的調(diào)控為例，已知進(jìn)流SS濃度為128mg/L，若需達(dá)到放流水標(biāo)準(zhǔn)以下（設(shè)定值為25mg/L）所對(duì)應(yīng)之累加質(zhì)量約占20%，推估對(duì)應(yīng)管柱之安全水深應(yīng)為15cm以內(nèi)，對(duì)應(yīng)管柱安全水深于15cm時(shí)，所對(duì)應(yīng)的濃度為30%，換算成濃度約為38.4mg/L。安全水深于15cm下，推估30min沉降后濃度約為24.3mg/L。

無機(jī)性廢水是采用的污泥回流的方式進(jìn)行操作，這樣不僅可以對(duì)污泥形式、特征進(jìn)行中和，還可以很大程度減少藥劑的使用量，對(duì)于浮除系統(tǒng)應(yīng)該將出水添加到24L/hr、濃度12500mg/L的化學(xué)回流污泥，進(jìn)水SS濃度為272mg/L。依目前實(shí)際污水處理廠添加混凝劑與助凝劑于沉淀池的操作方式，其停留時(shí)間可縮短至1h，進(jìn)而增加一倍的處理水量；保守估計(jì)，可增加5000CMD處理水量，雖操作成本將有所增加，但可以減低擴(kuò)建的需求，節(jié)省擴(kuò)建成本的支出。

三、污水處理廠控制系統(tǒng)新趨勢

近年來，隨著電子信息技術(shù)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，污水處理廠控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施也正處于一個(gè)技術(shù)變革的時(shí)期，對(duì)控制系統(tǒng)的需求、設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)以及控制要求出現(xiàn)了一些新趨勢：

1、減少人力成本，向“少人（無人）值守”方向發(fā)展

隨著各地經(jīng)濟(jì)發(fā)展越來越富裕、人力成本越來越高，污水處理廠需要考慮降低人力成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，因此要求污水處理廠工藝機(jī)械設(shè)備均可實(shí)現(xiàn)就地自動(dòng)控制，中控室遠(yuǎn)程監(jiān)控。這就需要增加多種智能化檢測手段并能進(jìn)行智能化判斷，減少操作人員的工作強(qiáng)度，達(dá)到正常運(yùn)行時(shí)現(xiàn)場少人（無人）值守，操作人員定時(shí)巡檢。

2、降低能耗，采用精細(xì)化智能控制

一直以來污水處理廠能耗大的問題重視不夠，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，排放標(biāo)準(zhǔn)的提升，污水處理廠能耗越來越大，這使得污水處理廠能耗的問題越來越受到重視。目前常規(guī)的自動(dòng)化控制手段還比較粗放，對(duì)電耗、藥耗控制不夠精細(xì)化，導(dǎo)致能耗較高，需要采用精細(xì)化智能控制手段來有效的降低能耗。譬如曝氣鼓風(fēng)機(jī)是電耗大戶，占污水處理廠用電成本一半左，若采用基于模型算法的智能曝氣控制系統(tǒng)的話，可節(jié)能電耗10%-20%左右。

3、加強(qiáng)管理決策，提高信息化管理手段

隨著現(xiàn)代企業(yè)制度的建立，污水處理廠對(duì)管理決策的需求也越來越高，需要對(duì)全廠進(jìn)行實(shí)時(shí)地、動(dòng)態(tài)地監(jiān)視，用信息化的手段，科學(xué)合理、經(jīng)濟(jì)有效的方法，達(dá)到管理、調(diào)度、控制的目的，為運(yùn)行管理決策提供依據(jù)，實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益的最大化，因此需要建立廠級(jí)信息化管理平臺(tái)。

4、保障人員安全，增加智能化檢測方法

污水處理廠會(huì)產(chǎn)生有毒有害氣體，及易造成人員傷害，例如地下式污水處理廠生物反應(yīng)池蓋板下觀察生物反應(yīng)池水面曝氣狀況，目前只能采用目視觀察法觀察生物反應(yīng)池水面曝氣狀況，會(huì)增加了操作人員的工作強(qiáng)度及危險(xiǎn)性。因此需要增加智能化檢測手段來代替人工，對(duì)污水處理廠進(jìn)行監(jiān)視。

結(jié)束語

對(duì)污水處理系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控與控制的自動(dòng)化設(shè)計(jì)時(shí)，每道工藝均由一個(gè)或者若干個(gè)構(gòu)筑物、設(shè)備組成，各工藝環(huán)節(jié)均留有一定的系數(shù)，通過監(jiān)控各個(gè)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)及進(jìn)出水指標(biāo)，就能發(fā)現(xiàn)污水在本藝環(huán)節(jié)的處理能力和處理效率，在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，能夠預(yù)測污水處理各環(huán)節(jié)的指標(biāo)，提前預(yù)測出水指標(biāo)，如果系統(tǒng)進(jìn)水指標(biāo)偏差較大，可以根據(jù)設(shè)計(jì)處理能力和以往的處理經(jīng)驗(yàn)來判斷系統(tǒng)承受能力，以便提早預(yù)警，這些對(duì)大數(shù)據(jù)應(yīng)用來說，非常容易。