自动控制系统在污水处理中的应用

中国人民解放军陆军炮兵防空兵学院 岳志军 米天峰

引言

随着计算机科学技术及自动化技术的不断发展，各行各业不断朝着智能化和信息化发展，企业的生产及管理变得更加高效和便捷。在污水处理行业，自动控制技术和计算机技术相结合，创造了节能高效的自动控制系统，极大程度上提升了污水处理的效率和水平，使得污水处理行业的经济效益和社会效益得到了大幅度的提升。

1.自动控制概述

自动控制理论起源于19世纪，发展至今已有100多年的理论基础。伴随着科学技术的不断进步和经济社会的不断发展，自动化技术已深入到各行各业，其稳定性和精确度也得到了极大的提升。而20世纪80年代计算机技术的飞速发展使得自动化技术得到了大幅度的跃升。总之，自动控制理论从最初的经典控制理论发展到现代控制理论再到今天的智能控制理论，它的出现和发展为人们的生活提供了极大的便利，也在一定程度上推动了经济的发展。

首先，对污水的循环利用是节约用水和降低水资源开采量的有效途径，既能减少企业生产成本，同时又有着良好的经济效益和社会效益。其次，污水处理系统是一个非线性、复杂程度高的系统，以前的污水处理往往依靠个人经验，具有很大的不确定性，处理效果往往有很大的误差。最后，由于某些高效的污水处理系统缺少自动控制系统，其处理效果大打折扣，不能体现系统处理污水的高效率。因此，污水处理企业引进自动控制技术是非常有必要的。

目前，最常用的污水自动控制系统由4个部分组成：现场控制站、操作人员站、系统服务器和管理信息系统。4个组成部分通过网络相互传递控制和管理的各个指令及信息，完成污水处理整个过程。自动控制系统的中心思想即为：分散功能和危险，集中管理和检测。该系统的核心为现场控制站，保证采集到现场的数据信息并实现对整个系统的控制功能。操作员站则是负责现场的显示、报警和操作功能，是人机界面的连接。服务器是为整个系统提供网络、技术支持、数据共享以及软件服务等。管理平台则是方便系统的管理人员读取系统信息，对系统进行管控和维修。

自动控制系统的运行流程大致为:现场控制站对各类仪器进行检测并对检测到的各类参数进行比对测量，在对检测到的数据进行处理后通过网络将数据信息传递到操作员站，操作员站的工作人员对其进行操作处理，完成画面显示、控制分组、调节、报警以及报表打印等工作。此外，操作人员还应对系统进行检查和故障排除，以保证系统的正常运行。

2.PLC 对格栅井单元的控制

格栅井单元包括栅井提升泵、浮球液位控制器、粗格栅和浮球液位变送器等部分，作用是清除系统中污水所含有的悬浮颗粒。液位变送器则是为了检测粗格栅前后的液体位置差以保证在液位差＞10cm时系统保持正常运转。格栅井的PLC梯形图如图1所示。当污水处理站自动运行时，系统的处理器会对两个变送器输入的信号进行数据处理和对比，当差值＞10cm时，内部继电器2000接通，粗格栅启动并对系统中的污水进行下一步的处理。当差值＜3cm时，内部继电器2001接通，粗格栅关闭。通过粗格栅打开或关闭保证对污水处理系统中水中悬浮颗粒的自动清除。

图1 格栅井PLC梯形图

3.PLC 对生化池单元的控制

当操作人员按下控制面板上的自动按钮时，PLC系统就能自动接收到溶解氧检测仪的模拟量信号，并将此信号进行转换，然后和设先设定值进行比较，若污水中氧气的浓度＜0.5mg/L，电动碟阀自动开启，鼓风机启动，并向污水处理系统中鼓入空气，以提高污水中的含氧浓度。当污水中氧气的浓度＞2.5mg/L时，鼓风机停止向系统内鼓风，此时，电动蝶阀将关闭。指令XFER将模拟量信号转化为数据信息并储存在相应位置，并通过CMP指令和系统程序中预先设定的数值进行比较，若检测数值小于系统预定数值，内部继电器将接通，电动蝶阀开启。随着电动蝶阀开启至完全打开状态时，鼓风机开启并运行，不断向系统中鼓入气体。此过程中，污水系统中氧的浓度将不断增加直到检测数值大于预定数值。此时，相应的内部继电器接通，鼓风机停止向系统中鼓入气体，电动蝶阀随之关闭，结束了向污水系统中鼓气的过程。

4.结论与展望

污水自动控制系统建成后，实现了生产污水零排放的目标，一定程度上减少了污水排放总量，为节约用水做出了贡献。PLC自动控制系统在运行过程中平稳、安全、可靠，系统中各设备各司其职，实现了对生活或生产污水的集中管控和处理，从而保障了污水处理站的正常运行，节省了污水处理企业的经营成本，提高了企业的管理水平，为企业的经济效益做出了贡献。随着我国工业的快速发展，科学合理、安全有效的污水处理显得尤为重要，而自动控制系统提高了污水处理的效率，在治理企业废水和生活污水时有着不可估量的作用，必将在污水处理行业得到广泛的应用和极大的发展。

[1]孙江新,赵靓靓,王永军.PLC在污水处理工程中的应用[J].给水排水,2003(29):95-96.

[2]冉军武.PLC在污水处理工程中的应用[J].甘肃冶金,2009,31(4):130-131.