浅谈自动控制系统在污水处理厂中的应用及组成

赵亚琨

摘 要：在污水处理厂中自动控制系统发挥着重要的作用，不仅可以进行远程监测，及时发现水质数据和设备的异常；还可以根据预设参数及实时数据，自动调节设备的运行，确保出水水质达到国家标准；并能生成图表记录相关数据，为优化工艺提供支持。

关键词：自动化控制系统；污水处理厂；应用；组成

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.085

随着我国经济社会的快速发展和城镇化进程的不断加速，水环境污染问题日益突出，越发制约经济社会持续发展。因此，当前在全面控制污染物排放的同时，对污水处理也提出了更高的要求。目前，我国污水处理厂已由最初的现场人工操作转变为全厂的自动控制，优化了污水处理技术，提高了污水处理能力。

1 自动控制系统在污水处理厂中的应用

1.1 远程监测

在污水处理厂中运用自动控制系统可以进行现场工艺的远程监控，在中控室就可以直接获得水质数据、运行状态等信息，并通过故障在线诊断，及时查找故障位置，进行报警。例如当系统检测到进水泵无法启动时，会在上位机发出报警，相关工作人员在收到警报后，就能及时启用备用泵，并快速到现场排除故障。

1.2 运行控制

在污水处理厂中运用自动控制系统可以实时监控、采集现场数据，通过对现场数据动态性能和变化趋势的分析，并与预设参数做对比，自动调节设备运行，保证现场水质数据保持在预期工艺所要求的范围内。例如根据水位自动控制水泵的运行，根据生化池中DO值自动调节鼓风机运行，根据水质情况适时的调整格栅、转盘过滤器等设备间隔运行。通过自动控制系统，既降低了人工成本，又能确保污水处理厂稳定、连续、节能、高效地运行。

1.3 数据图表

自动控制系统还具备自动生成数据图表功能，根据需求可有5年甚至更长的保存期。其中数据报表一般分为日报表、月报表和年报表，详细记录多个参数各个时间点的数值，同时生成的数据曲线，可直观的体现多个参数的变化，找出其相关性，为优化工艺提供帮助。

2 在污水处理厂中自动控制系统的组成

自动控制系统可以实时传送下属提升泵站和污水处理厂的水量、水位、水质、电耗、药耗、泥位、设备状态等信息，通过对采集到的信息进行整合、分析和处理，控制整个污水处理厂的进、产、排环节，找出最优化的管理方案，实现生产过程的实时控制。依托于自动化仪表技术、电子信息技术和计算机技术的飞速发展，自动控制系统将污水处理厂带有通信接口的自动化检测仪表、PLC控制器与上位机联接成一个整体，通过可视化操作软件，实现对污水处理厂的智能化管理。

2.1 自动化检测仪表

自动化检测仪表是污水处理厂自动控制系统的重要组成部分，作用有如人的耳目，它可以对现场工艺参数进行自动在线监测、记录，快速准确的采集、传输现场数据。一般的自动化检测仪表主要由三个部分组成：一是传感器，用于检测各种被测模拟量；二是变送器，将传感器检测的模拟量转变为电流信号（一般转换为4～20mA的电流信号），并传送到可编程控制器中；三是显示器，将检测数据直观的显示出来。污水处理厂的自动化检测仪表种类繁多，不仅可以检测包括COD、氨氮、MLSS、DO等水质参数，还可检测温度、风压、水位、流量等物理量，为调整污水处理工艺提供重要基础数据。

2.2 PLC控制器

PLC作为一种专业的工业控制装置，是污水处理厂自动控制系统的核心部分，具有运行可靠和抗干扰能力强的特点。PLC可以通过Profibus、Modbus等现场总线技术采集检测仪表的数据，通过Ethernet TCP/IP和上位机建立通讯，实现对污水处理设备的自动运行。

污水处理厂中通常拥有数量种类繁多的检测仪表及设备，并且各个点位较为分散。因此根据构筑物与检测仪表、处理设备的关联性，一般会分散设立多个PLC 控制站，各站间相对独立地构成各自的系统，当一个PLC控制站发生故障时，不会影响其他站点的自动控制；同时各站间又相互联系，各控制站通过工业以太网实现通信，将数据汇总到上位机，由上位机根据各现场数据统一调节设备运行，确保水质参数在预期范围内，满足工艺要求。实现仪表和设备分散控制，集中管理，提高了自控系统的稳定性。

例如某污水处理厂主要分为4个PLC控制站，一是预处理段控制站，主要负责对电磁流量计、超声波液位计、进水COD、进水氨氮、进水PH等在线仪表，进行数据采集并上传到上位机，同时负责对粗格栅、螺旋输送机、潜污泵、沉砂池搅拌器、砂水分离器等设备进行控制；二是生化处理段控制站，主要负责对DO计、OPR计、MLSS计、空气流量计等仪表，进行数据采集并上传到上位机，同时负责对变频器、鼓风机、刮吸泥机、细格栅、回流泵等设备进行控制；三是污泥处置段控制站，主要负责剩余污泥泵、污泥浓缩机、带加药系统的脱水机、空压机等设备进行控制；四是过滤消毒段控制站，主要控制转盘过滤器、反冲洗泵、紫外线消毒等设备，同时负责出水流量计、出水COD、出水氨氮、出水PH等在线仪表，进行数据采集并上传到上位机。

2.3 上位机

在污水处理厂中，上位机通过工业以太网与各PLC控制站建立通信，经可视化操作软件可实现全厂监测点数据的实时顯示；根据工艺要求直接设置自动化系统的控制参数对设备进行远程自动操作；进行异常数据、故障报警；绘制重要参数的曲线体现变化趋势；进行历史数据的统计分析；更可根据需要进行在线编程，修改生产作业过程。通过上位机可方便快捷地实现全厂的监控和调度，及时发现故障解决故障，确保出水水质达到国家标准。

3 结语

随着时代的发展，当今社会生活生产的一个重要问题就是水污染问题，直接制约着经济社会的发展，因此，污水处理厂的建设及发展也需与时俱进。目前自动控制系统在污水处理厂得到了广泛应用，实现了整个污水处理过程的智能化检查、控制和管理，降低了人力成本，保证了污水处理厂高质量、低成本、稳定可靠的连续生产。

参考文献：

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