智能控制系统在污水处理中的应用

孟松坡 杨瑞华

摘要：十三五（2016–2020年）时期，中国的环境保护仍然处于负重前行困难期和大有作为关键期，中国政府将采取更加有力的措施推进绿色发展、循环发展、低碳发展，加强生态环境保护，努力实现环境与经济协调融合。而我国又是一个严重的缺水国，对水之源浪费严重，污染严重，现如今污水的治理成为了重中之重，以往的污水之中，往往是电气控制技术不完善，不先进，在线检测不到位导致污水处理不达标，浪费了人力，财力。随着智能化，集成化，自动化技术的发展，越来越多的污水处理中心引进了智能化控制系统，实现了智能化，无人化的控制要求

关键词：智能化；自动化；污水处理

1 早期污水处理现状

早期的污水处理中心一般无法实现自动化，系统集成化，智能化，更谈不上无人化的控制要求。污水处理中心所用设备多为分布式设备，大部分设备为露天设备，所拥有的电气控制多为通过现场操作箱的启停按钮来控制设备的运行，而污水处理中心本身就是一个气味熏天，潮湿的环境，无人愿意去现场来开停设备，这样就出现了一种恶性循环，越是不愿意管理现场设备，污水处理中心环境越恶劣。对设备和管道产生严重腐蚀，设备控制的现场箱上的按钮，指示灯等电气元器件易出现短路，老化，控制不灵等现状。同时经过污水处理中心处理过的水是否达标，往往靠抽样来判断，不能时时的在线监控，缺乏监督力度。这样整个污水处理中心只能靠生产管理人员的责任心以及管理经验来经营，严重制约了污水处理中心污水的处理产量与污水处理后的质量，失去了污水处理的意义。

2 引进自动化，智能化，无人化的控制系统

针对目前污水处理中心的问题，我们经过研究与实践，把污水处理中心上各个设备用自动化技术进行串接起来，实现了分布式管理，集中化控制的模式，同时也实现了无人化的操作手段。使污水处理中心“干净”“轻松”‘能吃能放起来。

3 系统的具体控制阐述

该控制系统完全采用德国西门子工业自动化家族的软硬件设备，主控制器采用西门子高级可编程控制器S7-1500 CPU系列为核心，现场级通过拓展西门子分布式远程IO（ET200SP）为分站点。主机CPU与分各设备的分站点采用“快速”“稳定”“防干扰”的PROFINET现场总线技术（以光纤环网为传输介质）进行衔接。所有的逻辑控制程序都在控制器的CPU中进行运算，所有设备的驱动，反馈，给定等执行部分都靠现场的分站上的各种执行模块进行执行。

4 系统控制模式与逻辑关系

该系统中具有三种控制方式，现场操作箱控制，上位机手动控制，上位机自动控制，其中现场操作箱控制权限最高，上位机手动控制次之。三者之间可以相反转换。具体介绍如下：

4.1 上位机自动控制部分具体逻辑

4.1.1进水提升泵站控制

大口井提升泵受到大口井液位计和消毒池液位计双重控制，二级泵站提升泵共3台，2变频1工频，夜间，白天分2级工况运行；白天高峰段用2工频+1变频运行，夜晚低谷运行1变频供水，液位计低低停泵，低报警，中液位启动大口井提升泵，高液位降低泵的转速，高高液位停泵与报警。

4.1.2格栅机的逻辑控制

格栅系统一般是有两台格栅机遇一台螺旋输送机组成，其作用为是把进水池中污水里面的悬浮物进行处杂，细格栅机系统的作用為是处杂小颗粒物，将污水进入旋流沉砂池中，其二者的电气控制逻辑相同，都为时间和液位差同时控制方式，无论那种控制方式，螺旋输送机都采用延时启动延时停止的原则。时间控制时，设定好格栅机的运行时间与间隔时间，同时也设定好两台格栅机的启动时间之间的间隔。液位差控制时，根据格栅机前后液位差来控制格栅机系统的运行，当液位差达到某一个值（可设定）时启动格栅机系统，当液位差低于某一个值（可设定）时候停止格栅机系统，格栅机系统的两种控制模式可以同时进行。

4.1.3 CASS反应池逻辑控制

CASS反应池是整个污水处理的中心，是利用生物技术进行使池中的有机物被微生物进行分解，其过程可分为曝气、沉淀、滗水、闲置四个阶段。在这四个阶段中电气自动化控制尤为重要，因为池中的生物对氧气的需求是必须的，故需要根据池中的溶氧仪测出池中的氧气含量进行自动的启停曝气机进行曝气。沉淀的过程中根据池中的污泥浓度计测量出的数据进行自动控制污泥提泵的启停。滗水装置需要根据液位和时间进行同时的周期性的进行启停工作。

4.1.4 紫外消毒池的电气逻辑控制

紫外消毒池是整个污水处理中心的最后一个环节，也是检测水质是否达标的检测点，在这个环节下，往往是根据传感器测量出排水量的大小而控制紫外消毒池紫外灯的开启数量，同时也根据水质是否达标来控制排水阀门。

4.2手动启动控制

正个生产系统的每台可控设备都具有手动功能，此功能用于整个污水处理中心初期调试阶段和后期某个设备维修阶段使用。

4.3现场操作箱控制

当设备维护人员在现场通过现场箱上的旋钮打到现场级的时候，就可以通过现场操作箱上启动，停止按钮进行现场控制设备（设备检修，设备调试阶段用）

5 智能化在污水处理中心应用总结

污水处理中心引进自动技术后，使整个处理中心设备的运行状态透明化，在中央控制室非常清楚的看到设备的运行状态与水的液位值，COD值，氨氮值，同时拥有设备的电流，运行时间等数据的报表与趋势图，及时的了解每个设备的技术参数，减少了设备停机时间和提高了污水处理能力以水的质量。使整个污水处理中避免了以往的“气味熏天”的现象，实现了污水处理中心的价值。

参考文献：

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