对污水处理厂自动化应用的探究

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摘 要：随着中国经济迅速发展，城市化、工业化不断加速发展，对水资源需求越来越大，缺口问题日益严重，水资源环境污染也备受关注。可持续发展战略中提出“构建资源节约型社会”，为水务业明确了发展的方向。由于中国的污水处理行业还处于发展阶段。因此，加快实行污水处理行业的自动化控制是迫不及待的。本文主要分析了污水处理行业的现状、基本流程以及主要处理方法，污水处理厂自动化应用的、最后探讨了自动化系统控制的应用价值及发展方向。

关键词：污水处理 自动控制 展望

中图分类号：[TU992.3] 文献标识码：A 文章编号：

一、引言

万物生存都离不开水，随着城市化、工业化不断加速发展，生活用水的增加，城市排出的工业废水和生活污水也在相应的增加。城市污水处理工程的建设迫在眉睫，不容忽视。

由于我国目前行业形势比较严峻，污水处理运行的成本非常之高，这直接导致了现行的污水处理厂的效益普遍呈差强人意之态。自动控制是相对人工控制概念而言的，指在没人参与的情况下，利用控制装置使被控对象或过程自动地按预定规律运行。采用先进可行的自动化系统控制技术，一方面既可以优化设备，节约能耗，增强企业的竞争能力，另一方面又能够保证安全的操作，节约人力，改善人们的工作环境，提高人们的生活质量。因此，在污水处理行业中引进自动化系统控制技术，从各方面考察，都不失为有效改善污水处理厂惨淡的运营现状的可行之策。

二、污水处理行业分析

2.1污水处理行业的基本流程按照产业链划分

污水处理市场的参与者主要有工程承包商、产品提供商和设施运营商。城市污水处理的流程如图1所示。

2.2现行的主流污水处理方法

目前污水生物处理的主流方法有活性污泥法、生物膜法、厌氧生物处理法、生物塘法等，其中使用最为广泛的是活性污泥法。该法利用曝气的作用，使废水与活性污泥混合并充分接触而形成的混合狡，得到充足的溶解氧，再经由其中微生物的分解过程，使得废水得以净化。1.3我国污水处理行业的现状目前

我国的污水处理能力尚跟不上用水规模的迅速扩张，管网、污泥处理等配套设施建设严重滞后。污水处理厂没有有效的污水排出渠道，设计能力自然鞭长莫及，投资效益也因此不能发挥自己的作用。另外，与发达国家相比，我国污水处理设施的负荷率低，与国外先进设备依旧存在着明显差距。其实中国污水处理的自动化控制领域本来就起步得比较晚，水平自然也相对落后于其他西方国家，但是另一方面，我国的发展也比较快。为了能够有效地改善环境，发展污水处理行业，我们还必须更多地对污水处理自动化技术的基础及其应用程度进行研究。此外，全国各地区的污水处理水平也很不平衡。

三、污水处理厂中自动化的应用

随着经济的发展和生活水平的提高，用水量在急剧增长，污水排放量也相应增加了，为了控制水环境污染，实现污水资源化，我国城镇的污水处理厂建设正以前所未有的速度发展。在现有污水处理厂的条件和反应容积下，自动化控制可以增大污水处理厂的处理负荷，降低运行费用，提高处理效率。提高污水处理系统的过程控制水平，无论在环境效益还是经济效益方面都发挥了重要的作

3.1污水处理自动化控制系统的设计自控系统采用工业界目前流行的控制模式，即开放的计算机网络系统加上流行通用的组态软件以及可靠PLC模块。系统配置和功能设计按照各工艺处理阶段的“少人值守”的原则进行，并遵循如下要求：

高可靠性：选用既稳定又可靠的工业系统控制产品，硬件上简化系统，减少出错环节。

（2）先进性：控制系统必须适应未来现场总线的技术发展，性价比高。

（2）灵活性：网络通讯方式和系统组态灵活，扩展方便，维护性能好、可用性高，并有开放的软件通讯协议。

（4）实用性：控制系统对工况变化适应能力特强，控制滞后时间较短。

3.2污水处理厂自动化系统分析

（1）污水预处理系统/进水泵房

该PLC工作站设在厂区进水提升泵房控制室，负责监控污水处理厂的预处理工段。其主要控制对象为粗格栅间的粗格栅及进水电动闸门、进水泵房的污水提升泵、沉砂池的排砂装置和砂水分离等设备，此外，还负责进水水质如pH、SS(浊度测量)等参数的在线检测。

生物处理系统/配电中心，该PLC工作站一般设在全厂的配电中心控制室，负责监控污水生物处理工段。其主要控制对象为生物池的水下搅拌器、水下推进器和曝气设备，污泥回流泵房的污泥回流泵、剩余污泥泵，二沉池的刮吸泥机等设备。此外，其还负责生物池DO、ORP、MLSS；污泥泵房pH、MLSS，配电中心的电气参数如：电流、电压、有功功率，无功功率、有功电能、无功电能等参数的在线检测。 若污水厂生物池采用鼓风曝气时，在系统中还需增设鼓风机房PLC工作站，一般情况下工作站设在鼓风机房配电间控制室，负责监控鼓风机及其辅助设备的运行及风量的调节。

（3）污水消毒系统/出水泵房，该PLC工作站设在出水泵房控制室。其主要控制对象为出水提升泵、切换井电动阀门以及加氯消毒等设备，此外其还负责出水水质如：余氯、COD、流量等参数的在线检测。

（4）污泥处理系统/脱水车间，该PLC工作站一般设在脱水车间配电间控制室，负责监控污泥处理工段。其主要控制对象为储泥池的搅拌器、电动阀门，脱水车间的进泥泵、脱水机、浓缩机、加药系统等设。

自动化系统控制在污水处理行业的展望

4.1自动化系统控制的应用价值污水处理厂实行自动化系统控制后，即可将生产过程控制与信息管理紧密地结合在一起，从而达到信息集成与决策，完善地建立起污水处理厂全面的生产数据、传输、分析、存储和管理的综合系统。自动化控制系统成功地把基于DCS的回路优化设定控制方法应用到污水处理的过程当中，从而大大地提高了污水处理的效果，并解决了污水处理过程当中，不易用数学模型来描述的长期难题。工厂中先进的检测系统也将使得全厂的生产都一目了然，大大提高了生产指挥的科学性。另外，自动化控制系统的结构设计合理、功能完善、使用过程可靠，这些都充分体现了低成本自动化的特点，完全适合目前污水处理厂综合自动化生产的需要。

4.2自动化系统控制的发展方向自动控制理论到如今已有100多年的历史，现代科技与工业的突飞猛进地发展，使得自动控制系统领域的各个分支都取得了极大的进步，其对控制的精度、响应的速度及系统的稳定性与系统本身适应能力的要求也越来越高，相应的应用范围当然也更广泛。自动控制将必然走向智能控制，而智能控制将更加有效地解决污水厂自动化控制的众多难题。我们可以展望，污水处理自控系统的未来将会是融合了计算机、自动化、网络与智能为一体的高科技自动化作业。而随着网络的不断发展与完善，远程访问及管理也会日益加入水处理行业的应用中去。只有进一步加强有关自动化技术基础理论研究与神话自动化技术应用的程度，把更可靠、更标准、更先进的自动化产品应用到污水处理领域，我们才能在可持续发展的道路上走得更远。也只有抓住污水处理系统中的核心技术，并善于利用电子信息技术的发展，我们才能缩小自己与发达国家之间的差距使人们能在更舒适、更和谐的环境中生活。

结语

污水处理厂自控系统的应用，对减轻工人操作的劳动强度，减少人工操作存在的危险性提高污水处理系统的效率以及改善污水处理系统的管理状况等方面都起到了极大的作用。但是，依然不能否认，目前我国污水处理行业的自动化控制系统在实际应用中还存在着许多亟待解决的问题，尤其是污水处理所必须面临的行业的特殊性与环境的复杂性，污水的排除方面也是必须要解决的问题。因此我们必须加大对自动控制研究的力度，才能更好地满足污水处理自动化的需求。

参考文献：

[1]乔丛等，关于国内污水处理及CASS工艺自动控制技术的初步探讨，仪器仪表标准化与计量，2009.3

[2]蓝海涛，污水处理厂自动监控系统的设计，电脑与信息技术，2011.6

[3]王岩，天津咸阳路污水处理厂自控系统，变频器世界，2010.4