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市政工程中污水处理自动化控制解析

发表时间：2020/8/5 来源：《基层建设》2020年第10期作者：林洪波国强

[导读] 摘要：随着城市化和工业化进程的不断加快，水资源污染现象日益严重，对市政工程中的污水进行有效处理已成为现代化发展的重要工程。

        山东正润建工有限公司山东聊城 252000
        摘要：随着城市化和工业化进程的不断加快，水资源污染现象日益严重，对市政工程中的污水进行有效处理已成为现代化发展的重要工程。本文主要对市政工程中污水处理自动化控制进行研究，以期为从事相关工作的人员提供可靠的参考依据。
        关键词：市政工程；污水处理；自动化控制
        一、污水处理自动化控制系统的设计思路及要求
        污水处理自动化控制系统根据不同水体所受的污染度而具有不同要求，因此，在设计思路上，应对污水处理工艺的相关要求进行综合考虑，使污水处理工艺能够实现中央化控制，另外，在设计要求上应实现自动化控制的三个模块，具体而言为：①时序控制模块。通过相应的定时控制装备，即在特定时间启动的特定设备，从而实现污水自动化处理；②反馈控制模块。即对污水处理的实际情况进行有效控制，并保证检测系统的优化控制；③数据资料模块。主要是系统对数据及资料的采集功能、数据库的管理功能等，可为工作人员对系统进行分析提供可靠的数据基础。
        二、自动控制在污水处理中的应用策略
        在城市污水处理的过程中，自动化处理工艺的核心就是曝气池，且曝气池的测量仪表精度对污水处理的效果及质量产生直接影响。测量仪表主要包括流量计、温度计、液位计、悬浮物浓度计、压力计等。
        2.1 流量自动控制系统
        水流量是污水处理厂日常运行和管理过程中一个极为重要的控制参数，其对污水处理质量具有直接影响。为了提升表面水力负荷所带来的冲击力，应准确掌握进水量，并在污水处理系统中安装自动流量计，可将瞬时流量及其实际参数准确显示处理，使其成为污水处理中最重要的数据支撑。
        2.2 水泵自动控制系统
        水泵自动控制系统主要根据水泵的具体工作时间，实现由水泵自动更换为气动泵和备用泵的控制。水泵自动控制系统可提前设置水泵的开泵顺序，若一台水泵无法满足使用需求的话，可及时自动开启另外一台水泵，在整个系统工艺中，可和污水处理厂的外部水流量结合起来，对水泵自动运行状态进行合理调整，使其能长期处于最佳运转状态，有利于减少工作人员的工作量。
        2.3 鼓风机自动控制系统
        一般情况下，污水处理厂会在曝气池中安设在线溶解氧测试仪和悬浮物浓度计，其中悬浮物浓度计的主要作用在于对污水中污泥浓度进行测量，在保证测量结果准确的基础上，对曝气池进行合理调整。而鼓风机自动控制系统在污水处理中的应用，主要起到添加曝气的作用，并保证气量始终保持充足和稳定的状态，有利于降低耗损量，延长设备的使用期限，在一定程度上，还能提高污水中细菌的分解能力，从而获得良好的污水处理效果。
        2.4 格栅自动控制系统
        根据格栅自动控制系统运行状态的不同，可将其划分为自动模式和手动模式这两种运行模式，根据污水处理厂的实际运行情况来选择合适的运行模式。将液位差计分别安装在格栅的前
        堵塞信息及时输送到可编程逻辑控制器中，使其能够进行准确计算和分析，若计算结果远超预设数量，则表示应及时对垃圾进行清理。若把格栅自动控制系统的运行模式设置为自动模式，可实现垃圾的自动排除，不仅有利于降低设备损耗量，还有利于保障水流始终处于正常流动状态。
        2.5 污泥脱水自动控制系统
        流量计不仅能测量出污水中剩余的污泥，还能准确判断其是否出现污泥回流现象，因此，可在剩余污泥的管道内或同流污泥管道中安装一台流量计，工作人员可通过流量计所显示的数据，对剩余污泥或回流污泥泵的运转状态是否异常进行有效判断，有利于解决潜水泵的监控问题。
        2.6 沉砂池自动控制系统
        沉砂池自动控制系统中主要包括了吸沙泵、螺旋砂水分离器、闸门、浆液分离机等多种设备，虽然每个设备是独立存在的，但其在工作状态中存在一定的联系性。

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沉砂池自动控制系统在开启后，各个设备会接收到香港命令，其中最先开始运转的设备是浆液分离机，吸沙泵会根据提前设定好的程序自动开始启动和停运，而螺旋砂水分离器也会自动启动，系统设备在这种状态下进行工作，可有效延迟系统设备的停机时间。
        三、污水处理工艺及自动控制系统
        3.1 预处理工艺
        厂区内生产和生活污水可在厂区内现有排水系统的收集后可进入污水处理厂，首先应经过粗、细两道格栅将水中的大块漂浮物去除干净，有利于保障后续设备运行的稳定性，之后在进入调节池进行均质、均量处理，并通过提升泵加压将其送至反应沉淀池，可去除水中的悬浮油、暂时硬度、SS 等，出水自流进入均质滤料滤池可进一步去除 SS 等污染物，滤池出水的一部分直接进入产水水池中，和深度处理单元出水混合为回用水，在消毒加压后，可外供至公司生产新水供水管网。
        3.2 上位计算机系统
        上位计算机系统主要由一台工程师站和两台操作员站构成，其主要作用在于可将设备具体的运行状态和各仪表监测点的参数数据及时显示出来，可操作设备的启动和停机，具备故障报警、超限报警和数据记录的功能。上位计算机系统主要利用WinCC 组态软件，将系统设备实时生产过程中的动态参数在画面中及时显示出来。若现场设备的实际状态发生变化，画面上和该设备相对应的图形颜色也会随之发生改变，绿色表示运行，红色表示停止。若检测数据偏高或偏低、设备在运行中出现故障时，画面上与之相对应的数字或图形会变为黄色闪烁，并出现声光报警，以此来引起运行人员的注意。
        另外，产生的报警记录可自动进行归档，方便运行人员从归档资料中获得准确的报警信息及等级，甚至还可生成用于故障分析和汇总的报表。WinCC 画面可通过常规手段将污水处理过程中的水质及水量的生产变化及时反映出来，方便运行工作人员对整个工艺流程的运行状态数据及资料进行分析和比较，同时，上述数据还可将 CSV 格式的数据文件及时导出，通过 Microsoft Office Excel 软件对数据进行读取，以便数据的归档和存储。
        3.3 现场总线
        现场总线的主要作用在于可将控制站、各个仪表、变频器等设备联系起来，其性能优劣直接关系到整个系统的运行状况。污水处理自动化控制系统主要采用了 Profibus-DP 现场总线来实现的，其通讯率高达 1.5Mbit/s。Profibus-DP 总线在各个行业的自动控制系统中得以广泛应用，可有效实现装置级和现场级的自动化。由于污水处理厂设备分布较为分散，且设备间相距较远，这种情况下，可通过 Profibus-DP 现场总线将厂区内各个设备和仪表有效连接起来，不仅有利于节省电缆费用，还有利于降低施工难度，方便后期设备的养护和维修，具有高传输精度和强抗干扰性的优点。
        3.4 中央控制室
        在中央控制中安装相应的监控装置，并通过计算机进行操作，具体做法为：彩色监视器、打印机、模拟屏控计算机各两台，该控制模式的使用可取得良好的控制效果。在系统开始运行后，会采集到大量的工艺参数、电气参数及生产设备方面的数据，对这些数据信息进行分析后，才能执行相应操作。另外，再将收集到的信息进行归纳整理，并将其归纳至数据库中，用户可根据自身需求来调动相关数据。在污水处理过程中，要及时发现其中存在的问题，并采取有效的解决措施，对正确的污水处理规范进行明确，有利于提升污水处理的经济效益和社会效益。
        结束语：
        近年来，自动控制系统在污水处理中得以广泛应用，有利于降低因人为因素所造成的安全隐患，提升污水处理效率，使其满足国家规定的排放标准。但自动控制系统在应用过程中仍存在诸多不足之处，应加强部门和机构之间的合作，对自控系统进行优化，使其功效能够充分发挥出来。
        参考文献:
        [1]赵爽.市政工程中污水处理自动化控制探讨[J].建筑工程技术与设计，2015（31）：56.
        [2]杨勇.关于污水处理自控系统改造方案的探讨[J].城市建设理论研究：电子版，2013（15）：45.
        [3]王葆瑜，韩吉伟.污水处理厂自动化控制的分析[J].城市建设理论研究：电子版，2013（18）：23.
        林洪波身份证号：372525198303285813
        国强身份证号：229005197307230613